大型水库产生的低温水效应对下游环境及生态具有不利影响,如何减免其影响是近年来水环境保护的重要课题,以往常采用叠梁门、多层取水口等结构解决下泄低温水问题,但此类方案需在水库投入运行前完成且会造成一定的发电损失。针对已投入运行但未设计建设分层取水设施的水库水温问题,本文提出了在电站进水口前设置隔水幕布的新型水库低温水治理方案,该方案具有零水头损失、不影响行洪、施工维护方便、造价低廉等许多优点,具有广泛的推广应用前景。本文以三板溪水电站为例,通过数值模拟和物理模型试验结合的方法,对隔水幕布改善下泄低温水效果及幕布缆索受力进行了研究和分析,主要的研究内容和成果如下:1.基于三维流体计算软件FLOW-3D建立了三板溪坝前1.53km库区水域三维水动力水温数值模拟模型,利用三板溪水库实测水温数据对模型进行了验证,并分析了坝前水域水体不同因素影响下的分层流动特性与下泄水温规律:坝前水域在水温分层和电站泄流的拉动的共同作用下,形成了下泄主流带,主流带的范围和流速主要受下泄流量的影响;下泄水温相对于天然来流水温呈现出冬季高,夏季低的情况;在相同来流情况下,下泄水温随着流量的增大而升高,随着水位的升高而降低;下泄水温与坝前水温分布中高程409m~440m之间某一高程水温相同。2.利用三维数值模拟分析了不同因素对坝前水域流速场、温度场和下泄水温的影响,并验证了隔水幕布改善下泄低温水的效果,在水位高、温度梯度大、淹没水深小的情景下泄水温最大能提高10℃;总结了幕布实施后下泄水温随时间的变化规律,下泄流量越大,淹没水深越大,下泄水温达到稳定的时间越短;建立了隔水幕布分层取水方式的下泄水温预测公式,并利用数值模拟结果验证了经验公式的合理性,为其实际运行调度提供了依据。3.采用模型试验的手段,研究了隔水幕布两端缆绳受力与水位、淹没水深和下泄流量的关系;并研究了幕布形态变化,以及幕布下放的临界流量。论文研究成果为低温水治理隔水幕布的设计、施工和运行调度提供了技术支撑,对于改善大型水库下泄低温水提供了新的思路。