第1章　绪论

为实现我国2020年和2030年非化石能源分别占一次能源消费比重15%和20%的目标，加快建立清洁低碳的现代能源体系，我国《能源发展“十三五”规划》中提出要坚持生态优先、统筹规划、梯级开发，有序推进流域大型水电基地建设，在《可再生能源发展“十三五”规划》中，明确提出到2020年基本建成6大水电基地。可见水电作为一种低碳清洁能源，将更加受到青睐，在整个国民经济的发展中占有举足轻重的地位。除已建或在建的二滩、溪洛渡、向家坝和锦屏等一批高坝外，我国还将在西南地区建设一批坝高在200m以上的高坝。这些高坝工程对环境的不利影响之一就是其在泄水期间会导致坝下水体中总溶解气体（Total Dissolved Gas，简称TDG）总量大于当地温度和大气压强对应的溶解度，产生TDG过饱和现象，进而致使水生动物患气泡病甚至死亡。同时，流域水电资源的梯级开发模式，更使得高坝泄水产生的TDG过饱和问题呈现累积效应。

国外关于大坝下游TDG过饱和问题的研究开展较早，成果也较丰富。在大量研究基础上，美国国家环保总局1986年将TDG饱和度110%设定为河流准许TDG标准[1]，美国一些州还对允许产生的TDG饱和度最大值进行了补充规定[2]。我国由于对高坝下游TDG过饱和问题的研究开展较晚，对规律性的认识还不够成熟和完善，因此我国水环境质量标准中目前尚未对TDG饱和度上限进行明确的规定，但伴随高坝泄水而存在的TDG过饱和现象的隐患和危害并没有消除。由于我国许多高坝工程的坝高、泄洪流量、掺气消能等工程特性与国外大坝有着很大不同，因此国外许多相关研究成果尚不能直接应用。据了解，在我国已建、在建或待建高坝工程的环境影响评价中，多数工程没有对其坝下TDG过饱和的影响进行评价，少数工程虽然进行了初步评价，但没有进行深入系统的研究，特别是缺乏对过饱和TDG生成与释放过程的机理研究，更没有开展对过饱和TDG消减措施特别是工程措施的研究。

工程实践和科学研究表明，大坝水工泄水建筑物泄水对水体中溶解氧恢复有明显作用[3，4]。由于通常使用水体中溶解氧的含量作为衡量水质好坏的一项指标，认为水体中溶解氧的值越高，水质越好，因此国内外许多地方常采用闸坝等泄水建筑物作为人工增氧的措施之一。可当高坝泄水时水体中溶解的氮气、氧气等气体超过饱和态，产生过度饱和并达到一定程度时，其对水生动物反而产生了危害。TDG过饱和引起水生动物的受损甚至死亡，不仅会给我们带来严重的经济损失、从长远看还可能导致渔业资源衰退，更可能对生态环境造成无法预计的影响。为防患于未然，应尽早系统开展高坝下游TDG过饱和生成规律的研究，并着手采取实际措施消减TDG过饱和生成的程度，减缓其对水生动物的影响。

为此，本书选择从对高坝工程TDG过饱和现象的分析入手，从而针对高坝泄水过程中TDG过饱和的生成规律开展深入系统地研究。