汛期,三峡水库因上游入流条件频繁变化导致水库干流水位、流量、水温等变化频繁,进而导致干流倒灌进入支流库湾的环流模式发生动态变化,库湾环流模式的演变又会进一步影响支流水环境、水华等。为了深入认识汛期支流库湾环流演变规律、演变诱因及其环境效应,本文基于野外观测、CE-QUAL-W2水流-水质模型、流体力学理论等分析方法,对2015-2018年汛期香溪河库湾水动力、水温进行持续数值模拟,分析香溪河库湾汛期环流演变过程以及对水动力特征与层化结构的影响,并以2017年汛期连续监测数据,分析典型环流演变过程对支流水华的影响规律及影响机制。本文主要研究结果如下:(1)基于已有的香溪河库湾CE-QUAL-W2水动力、水质模型,依托2015-2018年实测数据,完善香溪河库湾汛期CE-QUAL-W2模型的边界条件,并对模型进行率定及验证,得到了能够准确反映2015-2018年汛期香溪河库湾水动力特征及水温实际情况的模型。水温验证结果,XX01、XX06及XX09绝对平均误差均小于1.5℃,在可接受范围内。其中XX01模拟效果最好,AME均在0.5℃以内。流速率定分别通过2015-2018年汛期实测和模拟的库湾纵剖面流速以及2017年6月16日至7月24日期间XX05的连续垂向流速进行对比,总体上,模型能准确反映库湾环流模式以及典型断面流速特征。(2)逐日输出了2015-2018年汛期库湾的垂向流速、水温、垂向掺混强度AZ、湍动能、速度剪切系数等,基于香溪河库湾概化的十种环流模式和流体力学理论,对2015-2018年汛期原位观测及数值模拟的香溪河库湾环流模式进行了梳理统计,界定了汛期3种典型环流模式及4个典型演变中间状态。通过对实测和模拟数据进行对比分析,结合已界定的7种环流演变模式及演变中间状态,总结出汛期香溪河库湾频繁发生的三种环流模式演变过程:中上层倒灌演变成表层倒灌的环流演变过程;中上层倒灌演变成中下层倒灌的环流演变过程;中下层倒灌演变成表层倒灌的环流演变过程。因汛期香溪河库湾上游均为低温入流,故汛期上游均表现为顺坡潜入流。(3)基于CE-QUAL-W2水动力模型的计算结果,对汛期香溪河库湾三种环流模式演变过程的水体层化结构的表征指标进行分析。结合水体垂向掺混强度AZ、湍动能、速度剪切系数等,分析三种不同环流演变过程对水动力特征参数的影响规律;结合水温时空分布,静态稳定系数及动态稳定系数等,分析不同环流演变过程对水体层化结构的影响。在中上层倒灌演变成表层倒灌、中下层倒灌演变成表层倒灌的这两种环流演变过程中,中上层水体掺混较强,在演变过程中,垂向掺混强度AZ在水体中上层明显增强。在发生中上层倒灌演变成中下层倒灌的环流演变过程时,库湾湍动能整体呈增大的趋势,中下层水体掺混增强。通过分析水动力特征参数,可发现中上层倒灌演变成表层倒灌、中下层倒灌演变成表层倒灌的这两种环流演变更有利于增强水体中上层的水动力特性并破坏层化结构;中上层倒灌演变成中下层倒灌的环流演变过程对水体中上层原有的层化结构及水动力特性影响不大,水体环境相对稳定。(4)通过对2017年6月16日至7月24日实测叶绿素a及混合层的分析,结合模型模拟的流场图,分析汛期典型环流模式演变过程中层化结构及水动力特性的变化规律,以及对水华叶绿素a的影响。监测发现,2017年汛期库湾发生中下层倒灌演变成表层倒灌、中上层倒灌演变成表层倒灌的两种演变时,表层水体受倒灌流影响较大,水体扰动加强,水体稳定性降低,库湾中上游的水温分层减弱。混合层深度加深,抑制了部分藻类的生长,导致叶绿素a浓度降低。汛期库湾发生中上层倒灌演变成中下层倒灌的环流演变过程中,表层水体受倒灌影响很小,水体持续分层,混合层深度减小,水华暴发风险较大,导致叶绿素a浓度不断增加。