三峡水库调度方式对洞庭湖入流的影响研究

荆江三口分流是洞庭湖入湖流量的重要组成部分,其变化规律影响江湖关系。三峡水库蓄水后荆江三口分流的变化与长江来流的减少以及干流径流过程的改变关系密切。利用实测资料,分析了荆江干流流量与三口分流的关系,对比了蓄水前后荆江干流中高流量的持续时间,计算了三峡水库不同运行期径流过程改变对三口分流量的影响,得到以下结论:三口分流量决定于干流中高流量的出现天数;三峡水库蓄水后长江来流减少,且三峡水库的调蓄作用减少了荆江干流中高流量的持续时间,故而三口分流量减少;三峡水库139 m运行期,水库径流调整较小,对三口分流影响不大;三峡水库156 m运行期典型年的年内过程中,水库蓄水对三口分流影响最大,其他时段影响较小,三口年分水总量减少7.7亿m³;三峡水库175 m运行期,汛期中小洪水拦蓄及蓄水期蓄水显著影响荆江中高流量持续时间,造成三口年分水总量减少83.1亿m³。     

三峡水库洪水调度对洞庭湖吞吐水量的影响

三峡水库中小洪水调度运用改变了长江中下游汛期的径流过程,这一方面使荆江三口分流入洞庭湖的水文边界条件发生了变化,另一方面也改变了长江对洞庭湖出流的顶托作用,导致洞庭湖的吞吐水量发生一定的变化,区域防洪形势也随之改变。以江湖河网水流数学模型为技术手段,以三峡入库与出库流量过程为边界条件,计算分析了三峡水库2009—2012年中小洪水调度对洞庭湖吞吐水量的影响。计算结果表明,三峡水库进行中小洪水调度期间,荆江三口分流量均有一定幅度的减少,长江干流及洞庭湖区水位均有所下降,洞庭湖的出流条件有所好转,能有效缓解荆江及洞庭湖区的防洪压力。     

三峡水库蓄水期长江中游湖泊调蓄能力变化

长江中游通江湖泊的调蓄能力与整个区域的水安全密切相关。在对洞庭湖、鄱阳湖(下称“两湖”)调蓄机理探讨的基础上,揭示了两湖泊调蓄的临界状态及临界条件,分析了三峡水库蓄水期两湖泊调蓄能力的变化。研究结果表明:洞庭湖与鄱阳湖具有相同的调蓄机理,其调蓄能力变化受入湖流量和长江干流顶托的双重影响,湖泊调蓄过程表现为入湖与出湖水量的动态调整,湖泊调蓄量不断向0趋近。三峡水库运用后,两湖泊9—10月份调蓄能力下降明显,与2003—2007年相比,2008—2014年两湖汛后调蓄水量的减小更大。     

三峡水库运用对荆江三口分流及洞庭湖的影响

三峡水库运用后荆江河段冲刷观测数据说明其冲刷已呈减缓趋势,预计水库运用20多年时冲刷量接近9亿m3,之后冲刷发展缓慢。三峡水库运用后荆江河段小流量时水位有所下降,但下降速度减缓趋势明显,大流量时变化不大。小流量时水位下降幅度与荆江河段冲刷量相关性较好,并据此估算了未来枯水位变化。三峡水库运用至2010年,干流不同流量下三口分流能力尚未有明显变化,但三峡水库径流调节使三口实际分流量有所减小,年径流量减小约7%。三峡水库汛后蓄水期也降低了洞庭湖水位,使枯水期提前了1个月左右,未来金沙江梯级水电站运用后影响将更大。三峡水库运用后对荆江三口分流及洞庭湖的影响应加以重视,研究应对措施。     

三峡水库运行对荆江三口分流的影响评估

荆江三口作为连接洞庭湖和荆江的纽带,历来是研究洞庭湖区防洪、航运、水环境变化和水资源利用的关键点。通过建立荆江三口分流模型,将2008—2015年枝城日实测流量和相应的还原流量作为模型输入资料,计算出有、无三峡工程情况下荆江三口的分流量。探讨了三峡水库对荆江三口发流量、分流比、断流情况的影响(此影响为径流调节和河道调整的综合影响),同时分离并探讨了河道调整对荆江三口分流量变化的影响。结果表明:有三峡工程情况下,在径流调节和河道地形调整的综合影响下,汛前消落期荆江三口多年平均分流量和分流比分别增大28.17%,9.59%,断流情况基本无变化;汛期多年平均分流量减少2.11%,分流比增长0.56%,断流情况变化不大;汛末蓄水期多年平均分流量和分流比分别减少33.87%和19.84%,松滋口和太平口断流情况无明显变化,藕池口断流天数增多且断流日期提前;枯水期三口多年平均分流量增大8.60%,多年平均分流比减小2.93%,松滋口和藕池口在有三峡工程情况下每年分别平均少断流30.43,6.80 d,太平口每年平均多断流30.86 d;其中,河道地形调整使汛期荆江三口分流量增加2.73%,汛前消落期、汛末蓄水期、枯水期荆江三口分流量分别减小16.62%,3.10%,18.49%。该结果可为洞庭湖区湖泊干旱情况、水资源利用与保护及三峡水库的运行调度提供研究基础。     

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。     

荆江三口分流分沙及洞庭湖出口水沙输移的变化规律

荆江三口分流分沙及洞庭湖出口水沙输移的变化,不仅关系到洞庭湖区防洪、航运及水资源利用等,而且影响到长江与洞庭湖关系的变化趋势。利用三峡工程蓄水前后的最新实测资料分析荆江三口分流分沙及洞庭湖出流水沙变化规律,得到以下成果与结论：三峡工程蓄水以来荆江三口分流分沙比无明显变化趋势,但荆江三口分沙量大幅度地减少,其中三口五站断流天数也无明显变化,除弥陀寺、康家港断流时长江干流临界流量略有减少外,其它三站干流临界流量均变化不大。三峡工程蓄水后七里山年均输沙量减少幅度不大,但洞庭湖排沙比显著增大,甚至部分年份洞庭湖排沙比超过100%。此成果对于深入研究江湖关系调整规律和预测长江与洞庭湖的变化趋势均具有重要意义。     

荆江三口与洞庭湖水沙变化及影响

根据荆江三口与洞庭湖50年水沙资料,对荆江三口分流分沙变化、洞庭湖入湖和出湖的水沙变化、洞庭湖面积和容积变化、汇流河段的水位变化四个方面进行分析研究。从长系列资料来分析,荆江三口分流分沙自20世纪50年代以来明显减少尤其藕池口最为明显;入湖和出湖水沙也有减少趋势,洞庭湖面积和容积自20世纪90年代中期以来有增加趋势;在高水位时城陵矶水位较裁弯前抬高约1.8 m,低水位时较裁弯前抬高约2 m。     

近期荆江三口分流分沙比变化特性分析

荆江三口是联系长江干流与洞庭湖的水沙连接通道,是江湖关系调整变化的纽带。本文根据三峡工程蓄水前后的实测资料分析了荆江三口分流分沙的变化规律,并探讨荆江三口分流分沙比变化趋势,得到以下结论:三峡工程运用后荆江三口年内分流更集中在6-9月,10月的分流量明显减少,但年分流比变化不大,且沿程河道冲刷引起荆江三口分沙比递增;并预计未来一段时间内荆江三口分流比将基本变化不大,如扣除沿程河道冲刷的影响,则分沙比也基本变化不大。     

三峡工程运用初期荆江与洞庭湖治理问题探讨

自三峡水库蓄水运用以来,受水库蓄水拦沙以及上游来沙减小等因素的综合影响,荆江河道及洞庭湖三口水系水沙特征发生了显著变化。在综合分析荆江河段和洞庭湖区水文情势及河床冲淤变化的基础上,针对三峡运用初期的荆江治理,探讨了芦家河浅滩河段治理、下荆江熊家洲至城陵矶裁弯,以及抑制荆江河床冲刷下切等热点问题;对于洞庭湖治理方面,提出了三口水系优化、松滋口建闸的规划建议,对兴建城陵矶综合枢纽工程问题进行了讨论,并且强调要进一步加强河道演变及江湖关系变化原型观测,以及治理措施的深入研究与论证。     

三峡水库不同调度方式对荆江三口分流影响分析

为了解三峡水库不同调度方式对荆江三口分流量的影响情况,利用三峡水库蓄水运用前1998~2002年三峡逐日入库流量、宜昌站逐日流量与荆江三口5站逐日流量的相关关系,对中小洪水调度模式下（2010~2013年）荆江三口控制站的逐日平均流量进行天然径流还原计算,并对三峡水库初步设计调度方式下荆江三口控制站的逐日平均流量进行模拟计算,分析比较了正在实施的中小洪水调度方式和初步设计调度方式对三口分流量的影响。随后根据分析成果,结合三口季节性用水需求,对三峡水库调度方式优化进行了探讨,提出将三峡水库提前至9月1日蓄水,可适当减少三口断流天数。     

三峡水库运用对荆江河道及三口分流影响研究

三口河道是分流荆江水沙入洞庭湖的通道,自20世纪50年代,受自然条件改变及人类活动的影响,三口河道不断衰退。三峡水库运用后,拦截了大部分上游来沙,改变了长江中下游水文泥沙情势,三口河道进入新的调整周期。本文基于水文泥沙实测资料,分析三峡水库运用后荆江和三口河道冲淤及分流变化规律。研究结果表明,三峡水库蓄水以来,由于三口河道与荆江河道均发生冲刷,三口分流能力尚未发生明显改变,近年长江径流量减小及流量过程的改变是三口分流分沙量减少的主要原因。     

荆江河床演变过程中环境影响初探

结合荆江河道演变特点,将河道演变与荆江环境变化联系起来,分析了三峡水库蓄水运行后河道突变对河道环境的影响、河道冲淤变化对水质的影响、荆江三口泥沙淤积和分流分沙比变化对荆江三口洪道环境的影响。分析表明,三峡蓄水增加了水体中的溶解氧量和重金属含量,加速了三口分流量的减小,并相应地提出了对荆江河段环境变化的治理建议。     

荆江-洞庭湖水沙变化影响分析

荆江—洞庭湖水沙输移变化直接影响整个长江中游的防洪形势.通过实测资料分析了江湖水沙输移变化对荆江和洞庭湖的影响,分析表明,江湖水沙输移的调整变化引起下荆江流量的增加及城螺河段的淤积,城陵矶水位逐渐抬升,对荆江及洞庭湖防洪形势构成巨大威胁.采用河网水沙数学模型对三峡水库蓄水初期下游河道水沙输移变化及其影响进行了初步预测.计算结果表明,长江干流河道的冲刷使得荆江及洞庭湖区最高洪水位降低,防洪形势进一步缓和.     

三峡水库蓄水后荆江三口分流变化机理分析

荆江三口的分流变化对江湖关系的调整至关重要.基于三峡水库蓄水前后1991-2018年的实测资料,分析了三口分流变化规律及其形成原因.结果表明:三峡水库蓄水以来,无论蓄水初期还是正常运用阶段,三口年平均分流比较蓄水前减小,但减幅不大;年内各时段平均分流比呈减小趋势,汛期及汛后蓄水期减小较多.枝城同流量级条件下,近期松滋口...     

三峡水库蓄水期洞庭湖区水文情势变化研究

洞庭湖湖区的水文情势变化直接影响到区域洪水灾害防治、水资源利用、水环境保护和水生态安全维护,意义重大。基于实测资料分析了三峡水库运行前后洞庭湖区水文情势变化,受三口分流量减少和来水偏枯等综合因素影响,2003～2016年8～11月洞庭湖入、出湖水量较1981～2002年分别减少26%和23. 7%,湖区水位下降0. 76～1. 27 m。建立了长江与洞庭湖一、二维耦合水动力模型,模拟计算了三峡水库蓄水期初设调度方案、优化调度方案和规程调度方案下长江干流及洞庭湖区的水文过程,3种方案对应的城陵矶站蓄水期多年旬平均流量分别减少1 220,928,900 m~3/s,湖区鹿角站蓄水期多年旬平均水位分别降低1. 47,1. 23,1. 20 m。实际调度流量减小812 m~3/s,水位降低1. 14 m,表明实际调度最优。从不同调度方案比较来看,实际调度提前了起蓄时间,减缓了对洞庭湖区水文情势的不利影响。     

近10年来洞庭湖区水面面积变化遥感监测分析

以Terra/MODIS 8d合成的250m地表反射率数据产品MOD09Q1(MODIS Terra Surface Reflectance 8-Day L3 Global 250m)为主要数据源,采用多源信息水面提取的方法对2000年3月—2008年12月间洞庭湖区水面面积的变化特征和趋势进行了监测分析。分析结果显示:(1)洞庭湖区水面变化的季节性特征显著,其中枯水期11月—次年4月份间的湖区水面相对较小,基本在500km2左右,而洪水期5—10月份的水面则相对较大,尤其每年的7—9月份最大,维持在2000km2左右,两者几乎相差了4倍;(2)受气候变化与三峡工程初期运行等因素的共同影响,洞庭湖区水域面积总体上呈现出一定程度的下降趋势;(3)通过流域年降水量变化分析和三峡水库蓄水运行前后松滋、太平和藕池三口年径流量变化对比,发现流域内降水带来的入湖水量偏少是近年来洞庭湖区水面面积减小的主要驱动因子;(4)近年来9、10月份洞庭湖流域降水减少与三峡水库汛末蓄水同期,将共同造就最终入湖水量锐减,加重湖区夏秋连旱程度,进而诱发系列生态安全问题。     

三峡水库蓄水后荆江三口分流能力变化原因初探

荆江三口分流分沙是驱动江湖关系演变的重要因素之一,研究三峡水库蓄水运用后荆江三口分流能力变化机制具有重要意义。基于长系列水文资料分析,探究了三峡水库蓄水运用前后荆江三口口门附近干流及三口进口段水面比降、口门水位变化与三口分流能力变化之间的驱动-响应机制。研究表明,三峡水库蓄水运用后荆江三口口门附近干流水面比降以增大为主;同流量下三口口门水位均有所下降,太平口水位降幅最大;松滋口、太平口洪道进口段水面比降均有所下降,但藕池口有所增加;太平口附近干、支流水面比降变化相反,对分流比的影响一致;藕池口附近干、支流水面比降同增或同减,对分流比的作用相互抵消,分流比主要朝干支流水面比降中变化幅度相对较大的方向变化;影响松滋口分流能力的因素众多,调整机制更为复杂,需进一步深入研究。     

荆江三口分流分沙变化研究

荆江三口是联系长江与洞庭湖的纽带,其分流分沙的变化反映了江湖水沙的变化.本文通过实测资料分析了近年来荆江与洞庭湖水沙输移变化规律及其变化原因;采用一维河网数学模型定量给出各因素对三口分流变化的影响.结果表明,受自然因素和人为因素的影响,荆江-洞庭湖江湖水沙输移有了较大调整变化,主要表现为三口分流分沙大幅度减小,干流水沙输移增加;江湖关系变化的主要因素是三口分流道的淤积萎缩和荆江裁弯.这些变化将影响整个长江中游防洪形势,且随三峡工程运行作进一步调整.     

三峡水库运用后荆南三口分流演变规律及驱动因子

荆南三口是江湖关系变化的核心，其分流规律变化会对三峡大坝下游江湖关系造成影响，因此需对不断演变的荆南三口分流变化规律及其驱动因子进行量化研究。本文基于1991—2020年的实测资料，通过回归分析与基于Tensorflow搭建的人工神经网络(ANN)模型，探究了三峡水库及上游水库群调蓄、荆南三口河道与干流不对等冲刷等驱动因子对三口分流变化规律的影响。分析结果表明：三峡水库蓄水运用前后，荆南三口分流量发生了较大变化，2003—2020年多年平均分流量比1991—2002年减少约20%，二者相差124.4亿m³。进一步对荆南三口分流演变的驱动因子进行探究，三口洪道和荆江不对等冲刷对三口分流量的影响为主要因素，约为75.7亿m³/a;其次是三峡水库调蓄作用的影响，约为28.6亿m³/a;而径流变化及三峡上游梯级水库群调蓄等因素对三口分流量的影响约为20.1亿m³/a。2003年三峡水库蓄水运用后，水库调节径流和不对等冲刷在三口分流演变的驱动因子中占主导地位，应持续优化三峡水库及其上游梯级水库群联合调度，采取疏、挖等措施，增加三口分流量，以维系江湖关系。