长江中游监利段近10年水位流量响应关系新特点

为了掌握三峡水库试验性蓄水以后长江监利河段水位流量响应关系新特点,以监利水文站为代表,采用数理统计、影响因素相关分析等方法进行了研究。结果表明:三峡水库蓄水后,尤其是试验性蓄水后监利河段河床冲刷,同水位过水面积增加,但监利站水位流量关系随断面冲淤调整的特征与下荆江裁弯及三峡水库蓄水初期河床冲刷引起的水位流量关系变化特征有较大不同。下荆江裁弯引起监利站各流量级相应水位降低0.62～0.95 m;蓄水初期(2003～2008年),监利站实测流量点群中心线同流量对应水位比蓄水前有所下降。试验性蓄水期(2009～2018年),同流量对应水位仅在枯水期有明显降低,随着流量级增加,水位降低幅度逐渐减小,当流量超过平滩流量,对应水位基本无变化。水面比降是监利段水位流量关系的主要影响因素,河床冲刷是次要影响因素;该河段水位流量特征的变化受洞庭湖出流顶托影响不明显。     

新江口站近期水位流量关系单一线法可行性分析

随着三峡水库蓄水调度运行，坝下游水位变化频繁，各水文站测次较往年明显增多，劳动强度加大，测验成本增加。根据新江口站在三峡水库蓄水前后1997～2006年的实测水位流量关系，分析了水位级40．00m以下的水位流量关系进行合并定线后的误差，探讨了40.00m以下流量测次按单一曲线布点的可行性，分析结论可作为今后制订测次精简方案的依据。     

三峡水库蓄水后坝下游干流枯水期水位变化研究

三峡工程建成运行以来,水库清水下泄对坝下游河道造成了明显冲刷,同时枯水期水库向下游补水,提高了坝下游沿程水位与平均流量,改善了下游供水形势。根据坝下游干流沿程宜昌、枝城、沙市、螺山、汉口、大通等水文站的水位、流量、大断面等资料以及三峡水库优化调度方案,分析了三峡水库建成运行以来沿程各站枯水期水位流量关系变化,旨在定量研究三峡水库枯季补水和清水下泄对河道的冲刷作用及对三峡坝址下游沿程水位的影响。研究表明:三峡水库蓄水以来,宜昌-汉口河段各控制站在不同流量条件下,水位均有不同程度的降低;枯水期综合考虑补水和冲刷作用后,不同月份沿程各站水位有升有降。     

上游站水位法在高道水文站流量测验整编中的应用

飞来峡水利枢纽建成蓄水后,高道水文站的水位流量关系受回水影响严重,中低水流量测验整编变得相当复杂。用上游站水位法进行中低水流量测验整编解决了这一难题,取得较好的效果,可为具有相同条件下的水文站流量测验整编提供借鉴。     

影响寸滩水位流量关系的水力因素探讨

寸滩水文站水位流量关系变化不仅影响重庆附近防洪形势,亦关系到三峡水库入库洪峰和水量计算的准确性。重点分析了洪水峰型、洪水形态、河道断面变化及三峡水库坝前水位等影响因素,选取长江上游多场历史典型洪水,基于实况比较及数值模拟手段,量化分析了不同水力因素影响下寸滩水文站水位流量关系的变化规律,为保障重庆市主城区和长江流域的防洪安全提供了技术支撑。     

长江上游“10.7”洪水及寸滩站水位流量关系分析

2010年7月中下旬,长江上游出现三峡水库蓄水以来的最大洪水。根据三峡水库上游干支流主要水文站的水位流量资料,对库区的洪水过程进行了分析。受三峡水库蓄放水影响,库区的水位及水面线变化为非天然状态。在洪水期,当三峡水库坝前水位低于150.00 m时,与天然状态相比,寸滩站水位流量关系无明显变化;随着上游来水的增加,坝前水位不断上升,当三峡水库坝前水位超过156.00 m时,寸滩站水位流量关系则受洪水涨落和三峡水库回水顶托的综合影响。     

三峡水库泄水波与沙市站水位流量响应关系研究

三峡水库投入运行后,其下游特别是荆江河段水沙特性发生了明显改变。长期以来,众多研究者在不同阶段对三峡水库运用后下游河段行洪能力的变化进行了大量研究,但得出的结论和认识不尽相同。沙市站水位流量关系是确定荆江河道行洪能力的主要依据,对于三峡水库实施荆江补偿调度也至关重要。采用数值模拟方法,分析了受河道变化及洪水特性改变双重影响下沙市站水位流量关系的变化规律,同时模拟了沙市洪峰水位与三峡水库不同泄水波的响应关系。结果表明:洪水波的波型变化对沙市水位流量关系产生影响,多数情况下,同流量下断波洪水的洪峰水位略高于天然洪水;沙市河段行洪能力基本未发生变化;不同类型洪水波向下游传播时,其坦化作用各有差异。     

三峡水库排沙比对来水来沙的响应

排沙比是水库拦截泥沙程度的指标之一。排沙比越大,水库淤积强度就越小;反之亦然。以三峡水库2004-2012年库区各水文站的实测资料为依据,通过对三峡水库运行以来水库排沙比及其影响因素的分析,发现坝前水位和入库、出库流量是影响水库排沙比大小的主要因素,其次是入库沙量和泥沙颗粒大小。进一步分析得出排沙比对月均库水位变化的敏感度随月均入库流量的增加而迅速增加,当月均入库流量小于15 000 m3/s时,月均库水位变化对排沙比几乎没有影响。当月均入库流量大于20 000 m3/s时,水库排沙比的变化幅度随月均库水位的变化较大,当月均库水位从138 m增加到155 m时,其排沙比约从62%降低至不到10%。为了提高水库排沙比,在水库调度上建议采用"大水低位、小水高位"的运行方式。     

遇特大型洪水荆江河段洪水演进特性实体模型试验研究

利用长江防洪实体模型进行了2002年10月地形条件下长江荆江河段遭遇“54年型”和“98年型”特大型洪水时的洪水演进特性实体模型试验研究。研究表明：试验条件下洪峰从枝城传播至监利需14～21 h,平均传播速度3.2～4.8 m/s。当遭遇“54年型”洪水且不考虑三峡水库调蓄时,各站试验洪峰水位与1954年实际洪水相比普遍升高,荆江面临极其严峻的防洪形势,沙市站洪峰水位超过堤防设计水位约 1.60 m,石首、监利和城陵矶等站超过设计堤顶高程达 0.4～1.23 m;考虑三峡水库调蓄后,各站试验洪峰水位较不考虑调蓄情况明显降低,防洪形势有明显缓解,但依然不容乐观,其中沙市站洪峰水位超过堤防设计水位0.30 m,莲花塘站超过设计堤顶高程0.28m。当遭遇“98年型”洪水且不考虑三峡水库调蓄时,各站试验洪峰水位与1998年实际洪水相比普遍升高,荆江防洪形势严峻,其中沙市、石首、监利和莲花塘站分别超出堤防设计水位达1.20,1.25,1.73,1.68 m。     

2017年汛期三峡水库城陵矶防洪补偿调度影响分析

2017年6月下旬至7月初,长江中下游连续发生两次强降雨过程,7月1日长江形成2017年第1号洪水,长江中下游干流莲花塘以下江段及洞庭湖、鄱阳湖水位全线超警,发生了中游型大洪水。为减轻长江中下游防洪压力,避免莲花塘站超保证水位,7月1～3日,对三峡水库进行了城陵矶防洪补偿调度,将出库流量由27 300 m3/s减至8 000 m3/s。对2017年汛期三峡水库对城陵矶进行防洪补偿调度后,水库泥沙淤积、荆江三口分流、坝下游河道冲淤与崩岸以及长江中下游洲滩淹没等影响进行了分析。结果表明,调度实施后,显著减轻了洞庭湖区及长江中下游干流的防洪压力,有力保障了长江中下游的防洪安全。研究成果可为三峡水库制定科学调度方案、进一步发挥三峡工程综合效益提供支撑。     

淮河城西湖蓄洪区洪水资源利用分析

研究引汛末淮河水入蓄城西湖蓄洪区,抬高城西湖蓄洪区蓄水位,对缓解淮河中游地区的干旱缺水问题具有重要意义。利用淮河润河集水文站多年的流量、水位资料和城西湖区天然来水流量资料,分析蓄水的可行性,并在拟建进水闸条件下,根据现状需水和预测需水,采用时历列表法进行径流调节计算,得到历年蓄水位和引淮水量,采用适线法计算出水位经验频率,在蓄水位为20.5 m时供水保证率可达到98.7%。对不同引水方案进行计算,推荐闸底板高程为19.0 m和过闸流量为100 m3/s的方案,最后利用Arc GIS进行蓄水模拟淹没影响,表明水位抬高至20.5 m的淹没区域变化小,蓄水方案可行。     

西霞院水库运用对小浪底站水文测报的影响

分析了西霞院水库抬高水位运行后小浪底水文站测流断面水力学要素及水位流量关系的变化情况,以及由此对小浪底水文站正常水文测报的影响。结果表明:①西霞院水库在蓄水位低于129 m运行时,对小浪底站流量测报影响较小;②西霞院水库的蓄水位达到131 m时,对小浪底站1 000 m3/s以下的流量测报精度影响较大;③西霞院水库的蓄水位达134 m时,对小浪底站2 500 m3/s流量级以下的洪水测报精度影响较大。针对这些影响,建议:①加密测验,控制水文要素的变化;②建设ADCP测流系统,提高测流质量;③研究复杂因素影响下的水位流量定线推流方法;④加强对测验河段、断面形态的监测。     

三峡水库175 m试验性蓄水过程水文泥沙分析

为掌握三峡水库175 m试验性蓄水过程中库区水位、流量、含沙量变化过程,通过三峡库区寸滩、清溪场、万县、朱沱（三）水文站实测的水位、流量、含沙量、水面比降资料,分析了蓄水过程中三峡库区沿程水面比降、库区水文站的水位流量关系、含沙量变化、库区冲淤变化等。分析结果为认识掌握三峡水库175 m蓄水后库区水文泥沙的变化规律积累了资料,对探索三峡库区水文泥沙的监测方式和分析研究将具有积极作用。     

基于MLP方法的长江-洞庭湖江湖水沙交换演变规律研究

基于多层感知机MLP(Multi-layers Perceptrons)方法建立了长江和洞庭湖水沙交换关键节点间的回归关系,计算并分析江湖水沙交换各节点的联动变化。研究结果如下:（1）城汉河段（城陵矶-汉口）的河床冲淤及水情变化是江湖水沙通量演变的重要环节,分析下荆江裁弯后三口和干流水沙通量的变化可知,城汉河段淤积严重导致荆江水沙下泄受阻;（2）三峡水库运用后,荆江河段上下游间、主支汊间的水沙联系减弱明显;（3）当汉口水位高于26 m时,汉口水位每抬升1 m对应的螺山流量增量基本稳定,该值在调弦口建闸前后、裁弯后、葛洲坝截流后和三峡水库运用后分别为4 400,4 300,4 500～4 700 和4 000 m3/s;（4）荆江三口水沙分泄能力对宜昌站来水量的响应程度逐渐减弱,在三峡水库运用前各时段内,三口水沙分泄能力对来水量的响应程度在汛期宜昌站流量站流量为35 000 m3/s时最强,三峡水库运用后,则是在汛前和汛后宜昌站流量为25 000 m3/s时最强。     

三峡水库运用对坝下游干流河道水文情势的影响研究

三峡水库调度运用改变坝下游水沙条件,会对坝下游河道水文情势产生影响。利用坝下游长河段一维水沙数学模型计算分析了丰水年、平水年与枯水年情况下三峡水库调度运用对坝下游干流河道沿程流量、水位及输沙量的影响。结果表明：枯水期与泄水期出库流量增加,坝下游沿程枯水位相应抬高;蓄水期下泄流量减少,同时期沿程水位下降;遇枯水年,水库蓄水使得坝下游来流量过小（10月下旬大通站平均流量小于 9 000 m³/s ）;遇平水年蓄水期,中下游水位下降较多,沿程水位下降 1.71 ～ 3.68 m ,对坝下游河道的航运及供水等带来一定的影响。     

沙市二郎矶站水位流量关系单值化分析研究

沙市二郎矶站是长江中游干流重要控制水文站,水位-流量关系受洪水涨落、断面冲淤和回水顶托影响,较为复杂。采用沙市二郎矶站1997~2009年共13 a的水位、实测流量数据样本,结合落差辅助站水位资料,通过分析优选落差指数、落差系数等参数值,确定校正流量计算公式。采用综合落差指数法对沙市二郎矶站水位-流量关系进行单值化处理,结果表明,推流整编成果误差较小,满足国家有关规范要求,实施后可以大幅度精简流量测次。     

三峡水库运用对长江中下游干流水位影响分析

为了分析三峡水库的调洪运用对长江中下游干流水位的影响,采用成熟的预报模型对2010年7月中下旬长江上游地区发生的大洪水过程进行还原计算,分析了三峡水库的拦洪削峰作用。结果表明,洪水过程中,通过对三峡水库的合理调度,有效降低了长江中下游干流各站水位,其中宜昌-沙市河段水位降低约2.5 m,城陵矶-汉口河段水位降低约1.0 m,九江-大通河段水位降低0.3～0.5 m,沙市水位降到警戒水位以下,缓解了荆江河段和中下游干流的防洪压力,缩短了监利-汉口河段各站超警戒水位时间。     

三峡工程蓄水后宜昌站水流特性变化及测验措施

为了探究三峡工程蓄水后水文站水流特性,以宜昌站为例,利用蓄水后多年实测资料,分析宜昌站水位特性和洪水特性。结果表明:水位波动性增强,同流量级下水位降低,历年最高水位下降、最低水位抬高,中低水位持续时间增长;中低水位流量呈现日周期变化,年最小流量有增大趋势,并逐渐稳定在6 000 m³/s左右,年最大流量因三峡水库调蓄得到控制,峰顶持续时间变长,年内水量变化为枯期增加、汛期减少,中低水位-流量关系呈多条单一线变化趋势。因此,根据现有水流特性变化,需调整水位和流量资料收集方式,以满足整编需要。     

三峡水库建库前后荆江低水水位流量关系分析

三峡水库蓄水运用以后,由于库区泥沙淤积,清水下泄,下游河道必然受到影响。通过对三峡水库建库前后荆江河段主要水文测站多年的实测资料对比,分析了水库建库前后荆江河段主要控制站宜昌、枝城、沙市、监利的断面面积及低水水位流量关系变化。分析结果表明,受水库蓄水后清水下泄影响,荆江河段尤其是枝城、沙市站断面下切较大,低水水位流量关系线下移,同流量级下水位降低;宜昌站由于前期受葛洲坝工程影响,断面已基本稳定,受三峡工程运行影响不大。     

荆江河段地形变化对洞庭湖水文情势的影响

基于实测数据分析了荆江河段冲淤变化特征,采用数值模拟方法定量分析了三峡水库建库前后荆江河段地形变化对2008—2018年8—11月洞庭湖水文情势的影响。结果表明:荆江河道地形变化导致洞庭湖区8—11月水位下降,地形变化对洞庭湖区水位的影响程度随着与城陵矶距离增加而减弱;荆江河段和三口洪道冲刷下切削弱了长江与洞庭湖的水力联系,导致同样来水条件下荆南四河入湖和城陵矶出湖水量减少,从而间接降低了洞庭湖的调蓄能力;在枝城站来水一定的条件下,荆南四河分流量减少导致沙市—螺山河段的流量增加,同流量下螺山站中低水水位有一定的抬高。