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。     

断波及其在上荆江河段传播特性研究

三峡水库投入运行后,其下游荆江河段洪水传播特性发生了一系列变化,主要表现为洪水传播时间明显缩短。通过建立荆江河段水力学模型,对比分析不同类型洪水波的水力要素,模拟分析水库不同泄流条件时洪水波传播特性,揭示了水库调度对洪水波的影响规律。研究表明:洪水在荆江河段传播时间缩短的主要原因是洪水波波型的改变;当三峡水库下泄流量在较短时间内出现较大变化时,洪水波在荆江河段不同范围、不同程度地表现为断波特性;相同条件时,断波流量越大、维持时间越长,以断波特性向下游演进的距离越远,洪水传播时间缩短现象越明显。     

三峡工程对“07.7”洪水调度的作用分析

2007年7月末,长江上游发生较大洪水,根据预报分析,若三峡工程不拦蓄洪水,荆江河段各站洪峰水位将超过警戒水位。为缓解荆江河段的防汛压力,决定启用三峡工程进行拦洪削峰调度。通过洪水还原计算,分析了三峡水库调度对下游河段防洪的影响。三峡水库实施防汛错峰调度后,水库最高库水位为146.10 m,拦蓄水量约10.13 亿 m3,宜昌洪峰流量为50 800 m3/s、沙市洪峰水位为42.97 m。根据洪水还原分析,此次调度削减宜昌洪峰流量约1 700 m3/s,降低宜昌及荆江河段各站洪峰水位0.3 m左右,成功完成拦洪削峰调度任务,使荆江河段各站洪峰水位基本控制在警戒水位以内。     

长江中游沙市水文站水位流量关系分析

为了研究三峡水库调度引起的荆江河段河道冲刷，以及松滋口、太平口、藕池口三口分流分沙条件变化对沙市水文站水位流量关系的影响，利用校正因素法和落差法分别对沙市水文站受到的洪水涨落影响和下游回水顶托影响等因素进行改正，分析了沙市水文站不同流量级下的水位降低情况，复核了三峡水库建库后沙市水文站的水位流量关系曲线。结果表明：当莲花塘水位在28 m以下时，在6 000～10 000 m³/s的过水流量条件下，与20世纪90年代水位流量关系线成果相比，2003～2021年沙市水文站水位降低了2.32～3.59 m;莲花塘水位越低，断面过水流量越小，沙市水文站水位降低越多；高水部分总体无趋势性变化。     

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。     

三峡水库蓄水后荆江段低水期水面线变化分析

为了分析三峡水库蓄水以后荆江河段水面线的变化,采用2002～2016年实测水文资料对荆江河段低水期水面变化进行分析。分析结果表明:荆江河段水面线呈明显下降趋势,低水时同一流量下各站水位也有一定程度下降,但枝城站水位下降幅度不大,沙市站水位下降较为明显,其可能原因是受河道局部冲淤影响较大。     

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。     

断波在朱沱—三峡坝址库区河段传播规律分析

水库群建成运行改变了河道天然洪水传播特性,主要表现在洪水传播时间明显变化。通过建立朱沱—三峡坝址库区河段水动力学模型,模拟分析了不同坝前水位、不同断波流量,以及不同最大流量持续时间条件下的洪水波传播特性,揭示了各因素对断波在该河段传播的影响规律。研究表明:影响断波在河道中传播过程的因素较为复杂,断波流量、最大流量持续时间和坝前水位均会对其传播造成一定程度影响,其中最大流量持续时间对洪水传播时间的影响最小,断波流量其次,坝前水位的影响最大。研究成果可为三峡入库洪水精确预报和三峡水库优化调度提供一定的技术支撑。     

三峡工程蓄水运用以来荆江水位流量关系变化分析

根据三峡工程蓄水前后的实测资料,分析了荆江河段沿程水位流量关系变化。研究成果表明：除枝城站在枯水流量下水位略有下降外,上荆江在中、枯流量下水位也均有一定程度的下降,其中沙市站枯水位下降最大,下荆江河段水位在同流量下略有下降。除枝城站枯水位变化受卢家河浅滩形成的沙坎石泓影响外,三峡工程蓄水后影响荆江河段水位流量关系变化的...     

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。     

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。     

近期长江荆江河道演变特点

从长系列资料看,上游来水量无趋势性增大或减少,来沙量自20世纪90年代以来明显减少.入洞庭湖三口分流分沙呈减少趋势,尤其以藕池口衰减最为突出. 1998年大水造床作用明显,上荆江滩槽皆冲,以冲滩为主;下荆江表现为冲槽淤滩,总体呈淤积状态.还对重点河弯,如沙市、石首河段,自1998年大水以来的最新演变情况作了详细分析,主要特点表现为沙洲移动、主流线摆动,顶冲点普遍下移,崩岸时有发生.     

三峡水库蓄水后荆江大堤险工段近岸河床演变分析

针对荆江大堤在防洪减灾方面的重要性,选取荆江大堤沙市、盐观和郝龙3个重点险工段,根据三峡水库蓄水初期护岸监测资料,统计险工段典型冲刷坑的特征,分析了三峡水库蓄水后险工段近岸河床年际、年内演变特点及其影响因素,全面概括了三峡水库蓄水后险工状况。研究表明:三峡水库蓄水后荆江大堤险工段近岸河床普遍表现为近岸岸坡冲刷、水下岸坡变陡,最低点高程降低,且各险工段近岸河床演变规律不同。     

三峡建库前后长江中游河道输沙率变化分析

三峡建库后,水库下游河道含沙水流长期处于严重次饱和状态,输沙由相对平衡状态转变为不平衡状态,输沙强度较自然条件下发生显著变化。根据三峡水库蓄水运用前后(1992—2017年)长江中游主要水文站断面、床沙与水文资料,从输沙率变化、床沙粒径变化、平滩流量等角度研究长江中游河道复式断面输沙强度问题,得出以下结论:三峡水库蓄水运用后,进入下游河道的泥沙大幅度较少,长江中游沿程水文站同流量级输沙率明显减少;床沙粒径沿程出现不同程度的粗化,其中荆江河段粗化最为明显,螺山至武汉河段略有粗化;螺山站和汉口站在自然条件下平滩流量附近输沙强度出现峰值,对应的水流挟沙能力为极大值。     

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.     

大化水电站水务特性曲线复核

近年来,随着大化库区冲淤影响及下游百龙滩水电站兴建,大化水电站水务特性曲线发生了变化,通过对不同工况下的大化坝上、坝下水位和流量进行测验和分析,复核大化水电站坝下水位流量关系曲线、库容曲线、泄流曲线。     

三峡水库下游荆江河段推移质输沙率计算方法分析

根据荆江沙市水文站与监利水文站共380组次推移质输沙率与断面水力要素的实测资料,分析了推移质泥沙的输移特性,建立了推移质输沙率与流量之间的关系式,并利用实测资料对Engelund-Hansen和Einstein推移质输沙率公式进行了检验与修正。研究结果表明:荆江河段沙市站与监利站的实测推移质泥沙年输移量位于137~388万t之间,主要发生在汛期的5-10月,约占全年的75%,而且沙市站断面的年均输沙量小于监利站;推移质输沙率与流量的1.3511次方成正比,呈显著相关。Engelund-Hansen与Einstein公式直接用于计算荆江河段推移质输沙率均存在系统偏差,修正后的公式与实测资料吻合较好,呈高度相关,其中Einstein的修正公式相关度更高。研究成果可用于荆江河段推移质输沙量的计算与河床演变分析。