洞庭湖与三峡工程

三峡水库蓄水运用后,长江与洞庭湖的关系出现了新变化,深入研究江湖变化特性,有利于维护健康长江和洞庭湖防洪、供水与生态安全。辩证论述了洞庭湖在长江流域防洪、水资源利用、中游地区经济发展以及维护生态环境等方面的重要性,同时指出了三峡工程对于保障洞庭湖防洪安全的支撑作用。提出了加紧研究科学调整江湖关系的措施,加强研究三峡及干支流控制性水库群联合调度的方案,强化改善湖区水环境和维护湿地生态系统的管理理念。对于促进洞庭湖区的和谐发展与维护湖区生态安全,具有一定的指导意义。     

Impoundment Effects of the Three-Gorges-Dam on Flow Regimes in Two China’s Largest Freshwater Lakes

The impoundment of the Three-Gorges-Dam (TGD) significantly alters the flow regimes in Poyang and Dongting Lakes, the two largest freshwater lakes in China by reducing river discharge. This work aims to investigate the impoundment effects of the TGD on lake outflow and water level and clarify dynamic mechanism for the hydrological responses of both lakes to the TGD impoundment based on the typical case study. A hydrodynamic model is set up to simultaneously simulate hydrodynamics in the two lakes and the middle Yangtze River. Results show that TGD induces profound changes of the flow regimes in both lakes. The effects dynamically change with the TGD-induced Yangtze River discharge alteration, and are highly heterogeneous in space due to the complicated interactions between the lakes and the Yangtze River. The impoundment of the TGD accelerates Poyang Lake drainage. But that is not all for Dongting Lake, the TGD impoundment also reduces its water supply from the Yangtze River. The results from this work improve the understanding of the TGD impacts on the downstream river-lake system and provide scientific evidences for formulating better scheme for water resources management in this region.     

三峡水库对城陵矶防洪补偿库容释放条件分析

针对三峡工程承担的防洪任务,从长江流域与洞庭湖水系洪水特性,城陵矶附近地区防洪标准及防洪补偿调度方式,分析提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿库容的释放条件。在发生流域型大洪水的年份,因需要三峡水库长时间拦蓄洪水,动用较多防洪库容,水库将长期处于较高水位运行状态。如洞庭湖水系不发生大洪水,三峡水库对城陵矶地区防洪补偿库容就可释放。除发生流域型大洪水的年份外,7月中旬后,洞庭湖水系一般不会发生大洪水,加上洞庭湖自身具有较大的调节洪水能力,防洪安全有保障,8月1日之后有条件逐步抬升三峡水库水位至155 m运行,可提高水资源综合利用效率,也可减轻三峡水库蓄水期间蓄水对湖区水位的影响,保障湖区供水安全。研究结果对三峡水库科学调度具有指导意义。     

洞庭湖地形变化对洪水过程的影响研究

为了更好地理解地形变化对湖泊洪水过程的影响,采用已构建的长江-洞庭湖二维水动力模型,在洞庭湖2003及2011年实测地形的基础上,以2003年型洪水为例,定量分析了湖泊地形变化对洞庭湖洪水过程的影响。结果表明：2003—2011年洞庭湖超过40%的区域地形下降值大于0.10 m,特别是湘江洪道,其深泓线地形高程平均下降了5.72 m。通过对2003年洪水过程模拟发现,相比于2003年,在2011年地形情况下,以“四水”来流为主导的洪水过程中,南洞庭湖内洪峰水位下降超过0.40 m,西洞庭湖内洪峰水位下降约0.20 m,东洞庭湖内仅在南部地形变化较大区域的水位变化明显;斗米咀-城陵矶河段水面坡降变缓,南洞庭湖内洪道水面坡降变陡。而对于以长江来流为主导的洪水过程,由于长江洪水位的顶托作用,洞庭湖内洪峰水位下降了0.15 m,斗米咀-城陵矶河段及南洞庭湖内水面坡降下降不明显。因此,2003—2011年洞庭湖地形变化对“四水”来流型洪水影响较大,湖盆下切导致湖容增大,可有效缓解洞庭湖内防洪形势,但对长江来流主导的洪水影响较小。研究结果可为洞庭湖内疏浚扩容等防洪工程的开展提供参考。     

洞庭湖和鄱阳湖水量优化调控工程研究

随着三峡水库及上游干支流控制性水库的逐步投运,长江中下游防洪形势得到极大改善。同时,由于蓄水拦沙,“清水”下泄,江湖关系已经并将继续发生变化,导致两湖水文情势进一步变化,对两湖地区水资源综合利用和水生态环境保护产生深刻影响。分析了洞庭湖江湖关系变化趋势和鄱阳湖枯水变化情势及其影响,结合湖区经济社会发展和生态环境保护对水利的要求,研究了两湖水量优化调控总体思路,提出了优化调控两湖水量的工程措施,为两湖生态经济区和长江经济带建设提供支撑和保障。     

新沟河延伸拓浚工程对长江水环境影响研究

新沟河延伸拓浚工程是国务院批复的太湖流域水环境综合治理重要工程之一。工程通过延伸拓浚新沟河排江通道,使江苏直武地区5 a一遇以下入太湖水改为北排长江,减少入太湖特别是入梅梁湖河道污染物输入。工程实施后新增排水将对河口处长江水环境造成一定的不利影响。利用MIKE21软件建立二维水流水质模型,重点研究了新沟河排水对长江水环境的影响。研究结果表明：工程排水对长江的不利影响主要局限在入江口附近区域,影响程度总体较小,但在极端情况下,影响较大,通过采取适当的生态修复、运行调度和水质监控措施可以予以缓解。     

2010年长江暴雨洪水成因及与1998年洪水比较

2010年主汛期,长江流域洞庭湖与鄱阳湖两湖水系、长江中下游干流附近、长江上游嘉岷流域和汉江上中游先后出现强降雨过程,长江流域大多地区相继发生洪涝灾害,造成长江上中游区域性较大洪水。通过分析比较2010年长江上中游区域性洪水与1998年流域性大洪水,发现2次洪水在气候背景和大尺度环流形势上有共同之处：① 都是赤道中东太平洋海温发生厄尔尼诺事件的次年,只是强度上有明显差异;② 夏季风偏弱;③ 台风偏少;④ 西太平洋副热带高压显著偏强、异常偏西。但也有明显差异：1997/1998年秋冬季青藏高原积雪异常偏多,而2009/2010年秋冬季青藏高原积雪偏少;1998年汛期亚欧中高纬度地区稳定存在东西两个阻塞高压,2010年汛期上述地区未出现明显阻塞形势。     

变化环境下七里山水域高洪水位研究

七里山水域是洞庭湖汇入长江的江湖交汇区,受三峡工程及上游溪洛渡、向家坝水库运用清水下泄影响,江湖水沙输运、河道冲淤及河势演变、河段蓄泄关系、洪水位和泄流能力等出现诸多新变化,对长江中游特别是洞庭湖区的防洪蓄洪格局产生影响。在长江中下游水沙整体宏观数学模型的基础上建立了七里山水域二维水沙局部细致模拟数值模型,模拟研究了水库群运用后,在不同控制水位、不同蓄滞洪区启用条件下,针对各种典型洪水的防洪蓄洪问题。对于1998年型洪水,通过三峡等上游水库调节并抬高七里山控制水位0.5 m时,可不分蓄洪;对于1954年目标洪水,则需利用洞庭湖区24蓄洪垸和洪湖对等承担分蓄洪任务。     

洞庭湖洪水空间分布和运动特征分析

 鉴于目前仍缺少有关洪水涨落在湖泊中空间分布及其演进的运动特征研究,以1998年洞庭湖洪水事件为例,运用洞庭湖地区水系水动力学模型模拟成果,细致地分析了洞庭湖三大主要湖区的洪水分布形态和运动特征,并对江湖窜流形成进行了初步分析。模拟成果表明：洞庭湖具有“低水河相、高水湖相”的特征;其东、南两个湖区在高洪水位时期湖相特征突出,湖区流向单一,流速不大于0.2 m/s;西洞庭湖区由于各股水流交汇、不同的洪水组合以及出口的制约,致使湖区产生流态复杂、流向不一以及洪峰叠加等现象。       

三峡水库调蓄作用下荆江三口逆流现象成因解析

荆江三口是长江干流分流至洞庭湖以减轻荆江河段防洪压力的重要洪道。2017年长江1号洪水期间,荆江三口出现历史罕见的江湖逆流现象。为探明三口逆流现象成因并揭示其在江湖防洪中的作用,基于大量原始数据,对比分析了近60 a来尤其是三峡水库蓄水以来主要洪水期间的分流情况,并通过分析2017年三口逆流期间主要口门控制站的来水情况、水位演进过程、洪道沿程比降及同期三峡水库调蓄操作,明确了发生三口逆流的充要条件。研究成果能够为科学调度长江中上游水库群、有效缓解洞庭湖区的防洪压力提供有益借鉴。     

Mathematical model for flood routing in Jingjiang River and Dongting Lake network

The main stream of the Yangtze River, Dongting Lake, and the river network in the Jingjiang reach of the Yangtze River constitute a complex water system. This paper develops a one-dimensional (1-D) mathematical model for flood routing in the river network of the Jingjiang River and Dongting Lake using the explicit finite volume method. Based on observed data during the flood periods in 1996 and 1998, the model was calibrated and validated, and the results show that the model is effective and has high accuracy. In addition, the one-dimensional mathematical model for the river network and the horizontal two-dimensional (2-D) mathematical model for the Jingjiang flood diversion area were coupled to simulate the flood process in the Jingjiang River, Dongting Lake, and the Jingjiang flood diversion area. The calculated results of the coupled model are consistent with the practical processes. Meanwhile, the results show that the flood diversion has significant effects on the decrease of the peak water level at the Shashi and Chenjiawan hydrological stations near the flood diversion gates, and the effect is more obvious in the downstream than in the upstream.     

Influence of Sediment Transport on Water Levels in the Middle Yangtze River

Abstract

In this paper, sediment transport and deposition variety in the Yangtze River and Dongting Lake regions are comprehensively analyzed based on field data. The study shows that the gradual decrease of diversion ratio of water and sediment from the Yangtze River to the Dongting Lake is not only the primary cause of the decrease of sediment deposition in the Dongting Lake and the increase from Luoshan to Hankou reach, but also the primary cause of the elevated water levels in the Yangtze River, as well as decreasing flood regulation capacity in the Dongting Lake region. Thus the strategy of reduction and prevention of flood disasters is to deposit more sediment in the lake area, dredge the river channel, and reinforce dikes along the Yangtze River     

1960-2015年洞庭湖水资源演变特征分析

洞庭湖是我国第二大淡水湖,也是长江流域重要的调蓄湖泊。由于受下垫面变化、人类活动和气候变化等的影响,洞庭湖流量、水位呈现新的变化趋势,研究洞庭湖水资源演变特征可为洞庭湖保护提供依据。采用Mann-Kendall突变检验方法对洞庭湖出口控制水文站城陵矶（七里山）及长江干流水文站枝城站、螺山站的1960-2015年流量、水位的年际和年内变化趋势进行分析。结果表明：洞庭湖上游长江枝城站在2000年以前径流量变化不大,但从2001年起呈现下降的趋势,水位呈现先上升后下降的趋势,洞庭湖出口城陵矶（七里山）站整体径流量呈现下降的趋势,而平均水位呈现上升的趋势,洞庭湖下游长江螺山站径流量整体上变化不显著,平均水位则呈现上升的趋势;三峡枢纽运行后,3个水文站汛期（4-10月）的径流量和水位均呈现下降趋势,枯水期（1-3月）则出现水位上升趋势;长江上水利工程尤其是三峡工程的修建,对洞庭湖水资源的调节影响明显。     

泥沙淤积与洞庭湖调蓄量变化

本文通过实测资料分析并比较了洞庭湖八十年代和六十年代调蓄量，在相同的入湖流量和出口城陵矶水位的条件下，得到汛期高水位时八十年代调蓄量大于六十年代的认识。调蓄量增大的主要原因是由于螺山至汉口河段的大量淤积，城陵矶附近长江干流的洪水位不断抬升，造成相同水位下洞庭湖出流量大幅度减少。上述调蓄量的增大，对降低长江中游河段水位起到积极的作用，但同时加重了湖区的防洪压力。     

江湖关系变化条件下洞庭湖区撇洪工程对策研究

撇洪工程为洞庭湖区特别是四水尾闾地区重要的排涝设施之一。由于受江湖关系的变化和人类活动的影响,长江三口以及洞庭湖区泥沙淤积严重,导致洞庭湖区同流量下洪水位抬高、高洪水位持续时间延长;致使洞庭湖区撇洪工程自流外排机会减少、运行效率降低,撇洪河堤险情频繁出现,严重影响到了撇洪工程的运行安全。西洞庭湖区的常德市冲柳高水撇洪工程在洞庭湖区撇洪工程中具有一定的代表性,以该撇洪工程为实例,通过对比不同年代(20世纪70年代和21世纪初)的江湖关系变化条件下的撇洪工程运行效果,对其撇洪效果产生差异的原因进行了分析研究。根据分析结果,提出了适宜的应对措施及方案,即在撇洪工程出口处配套建设排涝泵站,同时,对该改造方案的排涝效果进行了论证和评估。研究成果可对类似地区排涝工程的规划设计提供借鉴和指导。     

近 30 年鄱阳湖与洞庭湖水文变化与归因

为揭示鄱阳湖和洞庭湖水文特征并综合分析其影响因素对湖泊水资源管理及江湖关系, 以两湖水系统为研究对象, 采用非参数秩次相关检验法( Mann2Kendall M2K) 分析方法和近 30 年两湖2流域2长江水位和流量长序列数据集, 解析湖泊水文变化特征、趋势和程度, 并通过两湖水文的对比来系统分析长江中游大型通江湖泊水文变化规律及其影响因素, 旨在对两湖流域水资源的整体认识和把控, 丰富对江-河-湖复杂水系统作用机制与内涵的深入理解。结果表明: 两湖水位在近 30 年总体上呈“上升-非稳定状态-下降” 3 个变化阶段。2003 年前, 鄱阳湖和洞庭湖水位总体呈上升趋势, 且在 1980- 2000 年间基本处于不稳定的波动状态, 2003 年后两湖水位呈明显的下降趋势。 Mann-Kendall 分析得出: 两湖水位可能在 2005 年左右发生明显突变, 且鄱阳湖和洞庭湖水位与之前相比, 最大降 幅分别可达 9. 4% 和 3. 4% , 表明两湖水位变化的趋势程度存在差异, 鄱阳湖水情变化的敏感程度要强于洞庭湖。 对长江干流的补水期洞庭湖为 4- 10 月, 鄱阳湖为 3- 8 月, 表明两湖对长江干流水文的不同调节补偿作用。     

Impacts and Implications of Major Changes Caused by the Three Gorges Dam in the Middle Reaches of the Yangtze River, China

The impoundment of the Three Gorges Dam (TGD) has disturbed the hydrological regime downstream and has directly affected the relationship between the Yangtze River and Dongting Lake. To trace the realistic and potential impacts, this paper examined the changes of the channel morphology and sedimentology caused by the TGD through a field survey on the channel cross-sections and then analyzed the impact on lake water level through BP neural networks. The possible impacts on inundation patterns in lake wetlands were studied based on the lake basin DEM. The results indicate that drastic sediment decline and severe channel erosion are putting considerable pressure on the river and lake. Changing river channels are evident in some monitoring cross-sections. Dongting Lake, for the first time, changed from trapping to supplying net sediment to the Yangtze River. During the water storage periods of the TGD, the water level decreased 2.03?m in 2006 and 2.11?m in 2009 at the outlet of the lake, with extreme decreases up to 3.30?m and 3.02?m, respectively. These changes have inevitably induced alterations in the inundation patterns of the lake wetlands, which in turn have disturbed the ecological function of lake wetlands as habitats for both migratory birds and aquatic fish. The serious droughts in Dongting Lake recent years were largely connected with the above changes. Therefore, proper attention should be paid to this occurrence.     

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。     

长江流域泥沙资源供需矛盾及对策

针对长江含沙率较小但输沙量较大的特点,需要采取一定的措施,在减小或避免其泥沙致灾的同时,将其加以合理利用,实现减灾兴利。根据长江流域干支流主要控制站的水沙实测资料,统计分析了包括三峡水库蓄水运用以来近50余年的长江上游、三峡工程坝下游干流河道与洞庭湖水系、鄱阳湖水系及支流汉江的泥沙输移变化,阐述了长江流域泥沙资源化的主要表现,揭示了长江流域泥沙资源的供需矛盾,并提出了相应的缓解对策。     

洞庭湖洪水及其出路问题

分析洞庭湖的洪水成因、湖区防洪能力、长江与洞庭湖关系的变化等问题,提出以抬高洞庭湖分洪控制水位和使用蓄洪区方式增加洞庭湖区蓄洪能力,解决洞庭湖洪水问题.