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.     

洞庭湖水位变化特性及影响研究

三峡水库蓄水运行后,洞庭湖区防洪形势遇特殊洪水年份仍非常严峻,水资源利用问题也比较突出。利用不同年代水文资料,研究了不同时期洞庭湖洪水位、常水位和枯水位的变化特性;分析了造成水位变化的原因,包括长江干流水位变化、洞庭湖泥沙淤积、湖区径流变化、湖区蓄洪安全建设滞后导致分蓄洪无法实施以及人类活动。阐述了水位变化对防洪和水资源利用带来的不利影响,提出了应进一步完善湖区防洪体系和水资源配置工程建设的建议。     

退田还湖对洞庭湖区生态环境的影响

在分析退田还湖工程对洞庭湖区生态环境影响因素的基础上,就工程对洞庭湖区生态环境的影响进行了预测,获得了退田还湖能扩大洞庭湖行蓄洪能力,改善湖区局部气候和水质,有利于生物多样性保护和血吸虫病流行控制的有利结论。工程实施以后,洞庭湖行洪能力将增加10％以上,在特大洪水年,蓄洪垸和单退垸高水还可扩大湖面面积1343km^2,加上现有天然湖泊面积2625km^2,可达3968km^2 ,接近新中国成立初期天然湖面积。同时指出了不仅工程和移民集镇建设占压部分土地,破坏地表植被,产生水土流失,而且可能会因环境基础设施的缺乏或建设滞后,乡镇工业“三废”,居民生活污水与垃圾得不到及时有效处理,带来安置区局部水质和土壤污染风险,并提出了湖区生态环境保护的建议与对策。     

钉螺适宜孳生地环境与水情变化响应关系研究

 基于钉螺的生态水力学特性和水情变化对疫区钉螺适宜孳生地环境变化的趋势性影响,提出了表征钉螺适宜孳生地环境变化的水情指标,并以我国目前钉螺分布范围最广且血吸虫病疫情最难防治的洞庭湖为例,分析了湖区水情变化特征,推求了近年来洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境面积大小,揭示了洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境面积与以城陵矶站汛期平均水位为指示性指标的疫区水情变化间的响应关系,结果表明洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境与疫区水情变化线性相关性显著。该成果可为洞庭湖疫区疫情预报预防、血防查螺及水利灭螺等提供技术服务。     

悬在湖区人民头上的达摩克利斯之剑：洞庭湖治理调查之一

长江入湖三口和湘资沅澧四水,再加上其他河流汇入洞庭,每年进入汛期便成了“九龙闹洞庭”的局面。洞庭湖一方面承受着大量洪水的压力,一方面面临堤防、排涝、蓄洪垸基础设施太差等诸多问题,从而构成了一块极为危险的险地,如同悬在湖区人民头上的一把达摩克利斯之剑……     

从今年洪水看洞庭湖治理

今年长江的大洪水对洞庭湖区的抗洪能力进行了全面的检验。尽管我们取得了抗洪斗争的伟大胜利,但洪水也给洞庭湖区造成了重大损失。洞庭湖再一次暴露了在抗御大洪水上的严重不足。 今年洞庭湖区洪水水位之高,洪峰次数之多,持续时间之长都是空前的。从     

洞庭湖设计洪水的分析与计算

本文以翔实的资料分析了洞庭湖洪水地区组成及出现规律，用逐级同频率法、同频率和典型年耦合法推求和洞庭湖不同频率的设计洪水，为洞庭湖的防洪规划及防洪调度提供了可靠依据。     

洞庭湖区河道必须整治疏浚

洞庭湖区经过４０多年的持续治理，取得了巨大的水利建设成就，然而由于长江泥沙的大量淤积，改变了湖区水情，垸民年年都面临着洪险的威胁，因此必须及早整治洞庭湖河道。其指导思想是：以三峡建库和三口建闸为治理基础，实施“三口控制、南北分流、河湖分家”的方案，让长江入湖洪水与泥沙直接入东洞庭湖，并对四水入湖河道加以疏浚整治，稳定西、南洞庭湖的水情。整治后，可解除四水与江水混流顶托的局面，缓解河湖泥沙的淤积状况     

基于水文学模型的洞庭湖内部超额洪量分布

为了定量评估荆江三口、湘资沅澧四水以及区间来水洪水入湖时洞庭湖内部超额洪量分布情况,以长江干流螺山站、东洞庭湖七里山站、南洞庭湖鹿角站、西洞庭湖南咀站及小河咀站等分别作为区域出口控制断面,建立洞庭湖洪水水文模型,利用1996年、1998年、2017年典型洪水数据率定参数,计算三峡水库运行前后再现1954年洪水(长江防御目标洪水)时洞庭湖内部超额洪量分布情况。研究结果表明三峡水库调洪作用明显,但遭遇目标洪水时城陵矶附近仍有215亿m³超额洪量,且洞庭湖要承担143亿m³超额洪量,其中西洞庭湖、南洞庭湖、东洞庭湖分别承担26亿、62亿、55亿m³超额洪量,该结果与西、南、东洞庭湖区蓄洪垸蓄洪总量相当。本研究结果可为长江中游防洪布局优化提供技术参考。     

2013～2018年东洞庭湖水域面积变化遥感监测与分析

为研究新形势下洞庭湖的江湖格局变化情况,基于2013～2018年Landsat 8-OLI卫星9个时相的遥感数据,提取近期东洞庭湖水域面积时程变化特征,并利用已有的水位观测资料,建立了水域面积与城陵矶站水位之间的相关关系。结果表明：（1） 2013～2018年东洞庭湖水域面积呈现动态变化,介于229.55～996.32 km²,平均502.00 km²;（2）年内汛期6～7月份水域面积最大,枯季水域面积则最小,空间分布上东洞庭湖沿湘江深水河槽以及湖区西北部较深的分叉型水槽为常年水体,其面积占比不足湖区总面积的20%;（3）东洞庭湖水域面积与城陵矶站水位呈显著正相关,相关系数可达0.96。水位变化是湖区水域面积变化的主控因素,研究成果进一步验证了洞庭湖涨丰枯退水情下的江湖格局。     

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。     

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     

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.     

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。     

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。     

Flood management of Dongting Lake after operation of Three Gorges Dam

Full operation of the Three Gorges Dam (TGD) reduces flood risk of the middle and lower parts of the Yangtze River Basin. However, Dongting Lake, which is located in the Yangtze River Basin, is still at high risk for potentially severe flooding in the future. The effects of the TGD on flood processes were investigated using a hydrodynamic model. The 1998 and 2010 flood events before and after the operation of the TGD, respectively, were analyzed. The numerical results show that the operation of the TGD changes flood processes, including the timing and magnitude of flood peaks in Dongting Lake. The TGD can effectively reduce the flood level in Dongting Lake, which is mainly caused by the flood water from the upper reach of the Yangtze River. This is not the case, however, for floods mainly induced by flood water from four main rivers in the catchment. In view of this, a comprehensive strategy for flood management in Dongting Lake is required. Non-engineering measures, such as warning systems and combined operation of the TGD and other reservoirs in the catchment, as well as traditional engineering measures, should be further improved. Meanwhile, a sustainable philosophy for flood control, including natural flood management and lake restoration, is recommended to reduce the flood risk.     

洞庭湖治理与湖区湿地保护探讨

洞庭湖是长江洪水的天然调蓄场所,不仅承接湘、资、沅、澧四水水沙,还纳入由荆江三口分泄的长江水沙,经湖泊调蓄后由城陵矶注入长江,形成了复杂的江湖关系,需要加强流域统一管理。通过分析洞庭湖区自然、经济状况及湖区湿地情况,结合1998年大水后湖区的治理情况及三峡工程蓄水运用后江湖关系的新变化,深入分析湖区湿地生态环境所面临的诸多问题,探讨如何在新一轮洞庭湖综合治理过程中,科学处理湖区综合治理与湿地生态环境保护与修复的关系。提出了洞庭湖统一管理措施,以便有效保护洞庭湖湿地生态环境与资源。     

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。     

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。     

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。