高坝大库条件下的泄水建筑物过流往往因剧烈掺气造成下游水体溶解气体超饱和,并对水生生物的生活习性造成不利影响。论文采用BP网络模型、基于机理分析的计算方法和数值模拟三种手段实现了水利枢纽下游溶解氧饱和度的分析与预测,可为三峡工程的水环境管理提供科学依据与技术支持。论文建立了水质评价的概率神经网络模型,考虑了污染物浓度和环境效应之间的非线性关系,并对三峡工程近坝水域实测的水质状况进行评价。结果表明,水质现状中的氧平衡因子评价结果良好,但实测数据显示泄水建筑物过流水体中溶解氧增加,下游水体出现溶解氧超饱和问题。论文通过机理性分析,提出计入静水压强作用的平衡浓度和平衡参数作为溶解气体超饱和的判别准则,超饱和发生的直接诱因是水温气压环境条件的突变和溶解气体的扩散,在实际工程问题中可采用饱和浓度和平衡浓度相结合的方法来判断水体是否发生溶解气体超饱和现象。论文首次建立了水利枢纽下游溶解氧饱和度的BP网络预测模型。根据机理性研究及对实测数据的分析,选定上游溶解氧饱和度、下游水深和流量比值作为网络输入参数。经过训练和验证后,该BP网络模型具备较好的预测性能,可用于预测三峡工程和哥伦比亚河流域四座水利枢纽特定工况的溶解氧饱和度。论文进一步建立了基于机理分析的水利枢纽下游溶解氧饱和度计算方法,通过对掺气特性的分析及气泡分布形式的假定,简便有效地实现了饱和度的预测。运用该方法对典型库水位下三峡大坝下游水体溶解氧饱和度进行的预测计算表明,溶解氧饱和度最大值出现在泄水建筑物下游、电站和泄水建筑物过流水体未掺混的区域,发生百年一遇以下洪水时,大坝下游约12km处黄陵庙断面的溶解氧饱和度一般不超过140%,水面下约4m范围内的水体出现超饱和现象,发生百年一遇以上大洪水时,出现超饱和现象的水深范围更大。论文采用数值手段模拟了175m库水位下三峡深孔泄流工况流场及溶解氧饱和度分布,在溶解氧源项的计算中引入了平衡浓度以反映水深对气体溶解的作用。模拟结果既可与机理分析预测计算结果相互验证,也揭示了溶解氧饱和度沿程和垂向分布特性。