江湖流量分配变化导致长江中游新的洪水形势

本文全面论述了江湖流量分配变化导致长江中游出现的新防洪形势。文中首先举出江湖流量分配的巨大变化。     

三峡工程蓄水前后长江中游水位流量变化分析

随着三峡水库蓄水运行,清水下泄导致坝下游河段受到不同程度的冲刷,使得江湖关系发生变化。对长江中游主要控制站三峡工程蓄水运用前后水文数据进行统计分析,结果表明：三峡工程蓄水运用后,清水下泄冲刷下游河道深槽部分,长江河段总体同流量下水位下降,其中以汉口以上河段水位下降明显,且对低水影响明显。三峡工程蓄水运用后,三口河道分流比继续减少,断流时枝城水位有升高趋势,分流河道逐渐萎缩,荆江过流量增大。     

淮河中游河道疏浚对降低中等洪水位效果分析

淮河中游行洪不畅,中等洪水条件下干流高水位时间长、行蓄洪区启用标准低等问题依然存在,中等洪水防洪压力巨大。文章选取淮河中游正阳关至涡河口、涡河口至洪山头2段河道分别开展了不同疏浚规模对降低中等洪水位效果的研究分析。结果表明,淮河中游长距离河道疏浚对降低中等洪水位具有较好的效果,并且随着河道疏浚底宽的增加,水位降低幅度呈增加的趋势。     

长江中游螺山站'98洪水位偏高原因分析计算

 长江中游螺山站1998年洪水实测洪峰水位比1954年洪水实测洪峰水位偏高1.78 m,经综合分析认为主要有洪水特性差异、54洪水分洪影响、洞庭湖分汇流变化影响、长江干流河道变化影响4个方面的原因。为研究各影响因素对螺山站98洪峰水位偏高的影响程度,建立了一套适用于长江中游河道的洪水演进水动力学数学模型,在“81.7”洪水和98洪水复演计算的基础上,进行了54洪水还原、98洪水演进和54洪水演进计算。计算成果分析表明：由于54洪水分洪使得螺山站54洪峰水位降低了0.83 m（即相当于使得98洪峰水位抬高了0.83 m）,洞庭湖分汇流和长江干流河道变化联合影响引起的螺山站98洪峰水位抬高值为0.74～0.84 m,而仅长江干流河道变化引起的螺山站98洪峰水位抬高值为0.33～0.36 m。     

涉河工程影响下长江中游河道演变及水力特性变化研究

三峡工程运行后,长江中下游河道发生了长距离、长历时的冲刷,河道水位及形态出现显著调整,对长江中游河床的影响最为明显。以三峡大坝下游宜昌至螺山站河段为研究区域,探究了长江中游河床冲淤、深泓变化、横向调整、床面糙率变化以及岸滩植被生长等在三峡水库运行前后的变化规律,并分析其与同流量下洪、中、枯水位变化之间的联系。结果表明：三峡水库蓄水后,河床横向形态变化有助于岸线的展宽;2001～2009年间河床糙率显著增加,并自2009年以来河段粗化作用基本完成;而河段沿程深泓变化则与相应的中、枯水位的变化规律一致。该研究成果可为长江中游河道治理、防洪规划及蓄滞洪区的利用等提供理论参考。     

长江中游近期河道演变分析

在大量实测资料的基础上，主要分析长江中游近５０年来在自然因素和个人为因素共同影响下河道演变特点，认为长江中游河道受自然和人为因素的双重影响，总体河势基本稳定，但局部势变化较大；荆江和洞庭湖关系的调整幅度加大；河道总体冲淤相对平衡，部分河段冲淤幅度加大；人为因素未改变河道演变基本规律。最后提出河道治理须注意的几个问题，即河势控制工程心早全面实施；研究制定长江中游洪水河槽堤线规划；加强岸线利用现状观测     

荆江与洞庭湖汇流区演变分析

 对荆江与洞庭湖汇流区的水沙过程变化及河道演变等进行了分析，认为其主要的影响因素是江湖关系的调整变化、洞庭湖人工围垦和泥沙淤积、江湖汇流区下游河道变化以及上游来水来沙变化等。可供江、 湖治理和三峡枢纽下游河道可能发生的演变及工程措施的研究参考。     

长江江苏河段治理开发与河道反应及对策

２１世纪长江江苏河段治理开发将进入前所未有的高潮期。然而不论是河道治理还是开发利用，这些人为的因素都必将改变河道的天然状态，河道也必将作出应有的反应。研究如何将河道反应控制在最小限度，不致于影响河势整体的稳定，使长江的治理与开发互为促进。     

长江中下游洪水位与河床冲淤关系初探

针对长江中下游近50年来部分水文断面如螺山、城陵矶洪水位抬升明显、高洪水位持续时间加长的问题,统计了大量水位、流量、水流含沙量以及河床地形等实测资料,并进行分析计算.结果表明,长江中下游洪水位变化与河段河床演变及河道形态变化密切相关,江湖淤积及河道形态变化是造成洪水位抬高及高洪水位持续时间加长的主要原因.     

水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制

长江干支流水库群的总库容约占长江入海年均径流量的37.6%,水库群的联合作用改变了进入长江中下游江湖系统的水沙条件,引起江湖系统水沙输移、冲淤演变及江湖关系等发生新的变化,呈现新的特点。本文在综述近年来长江中下游江湖系统水沙输移与冲淤演变特性及江湖关系变化等研究成果的基础上,重点阐述水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制,形成的主要认识有:水库群联合作用下中下游江湖系统的径流量及比例组成没有明显变化,但输沙量及比例组成发生显著变化,干流宜昌站变化最为明显;中下游河道由自然条件下的中沙河流变为少沙河流,江湖系统由自然条件下的累积性淤积转为持续冲刷,并在较长时期内进行重新塑造与调整;水库群的联合作用对江湖水沙交换与湖区冲淤产生影响,两湖枯水期有所提前,湖区泥沙沉积率显著下降,江湖关系总体趋于向好的方向调整。鉴于长江水沙条件变化的不确定性、人类活动影响的加剧与江湖系统演变的复杂性,今后仍须加强变化环境下中下游江湖系统响应机理研究。     

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。     

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.     

三峡水库蓄水运用初期长江中下游河道冲淤响应

根据来自长江水利委员会的2003年三峡水库蓄水前后出(入)库水沙变化的逐日数据(2003.5.25-6.12)以及长江中下游2003年和多年平均的干支流测站数据,本文对三峡水库蓄水初期长江中下游河道冲淤响应进行了初步研究。三峡水库蓄水后,拦沙作用十分明显,仅2003年6-12月份,水库淤积泥沙即达1.24亿t。由于泥沙被水库拦截,其下游各站输沙量均降低,河道沿程普遍发生冲刷(除监利至螺山段外)。各江段冲淤响应表现不一,从宜昌至监利冲刷量逐渐减小,监利至螺山段淤积,而从螺山到大通冲刷量逐渐增大。宜昌站至大通站间长江河道2003年总冲刷量为0.798亿t,比预测值小。三峡水库蓄水运用后长江河道冲淤形势发生的变化将对长江中下游环境带来一定的影响,加强及时的监测与研究十分必要。     

洞庭湖三口洪道水沙输移变化分析

根据历史和三峡工程蓄水后近期的水文观测资料,采用非参数Mann-Kendall趋势分析及突变检验法、线性趋势法以及差异T检验法来检测径流量和输沙量的突变。并采用灰色关联分析法对三口洪道径流量和输沙量演化的影响因素及驱动力进行分析。结果表明,长江干流水位变化对三口分流比的影响显著,但干流河道比降变化以及河床冲刷也会导致河道水位流量关系发生调整,从而导致水位变化,间接引起三口分流比变化。三峡工程蓄水后,低水时期分流比减小幅度大于高水时期,当长江干流枝城站流量小于10000 m3/s时,三口洪道分流比将小于5%,三口洪道将几乎成为季节性河流,断流时间大大增加。     

长江中游防洪问题与对策

三峡工程的首要任务是防洪,防洪的重点是保荆江安全。在此背景下分析长江中游当前防洪形势和三峡工程存在的问题,认为相对于长江中游洪水形势和防洪要求,三峡水库防洪库容远小于长江中游超额洪水,动态防洪库容小于设计静态防洪库容,有效防洪库容更小;长期河道演变使城陵矶等地同流量水位显著升高;中游蓄滞洪区建设规模严重偏小,而建设进度严重滞后,已有蓄滞洪区使用困难;当前大规模清水冲刷没有降低洪水位,反而荆江向洞庭湖分洪减小、河道泄洪能力进一步萎缩;三峡水库2008年按正常水位运行以来,连年拦中小洪水和超汛限水位运行,大量占据防洪库容和压低下泄洪水流量,使下游河道长期得不到洪水塑造,行洪能力和堤防得不到检验和考验。考虑到气候变化等不确定性影响,现在长江中游防洪形势仍然严峻。建议:切实维护三峡工程规划确定目标和防洪调度方式,严格控制汛限水位,积极采取优化调度增加水库防洪能力;尽快完成三峡工程规划要求的城陵矶附近蓄滞洪区建设,采取政策措施保证分洪与发展兼顾;改变和优化金沙江下游4大梯级水库汛期运行方式;加强三峡库区岸坡治理、提高水库防洪调度灵活性;采取积极措施维护长江中游江湖关系稳定。     

三峡工程运行前后长江中游河段水质变化模拟

三峡工程运行后在枯水期增加了下泄流量,提高了长江中下游河段枯水期沿程水位与平均流量,改变了中下游河段污染物排放的水动力扩散特性,进而对河道的水质产生了一定的影响。以三峡工程运行前后武汉河段汉口站水位和流量变化为例,分析其在枯水期、汛期和蓄水期3个典型时段的水文情势变化特征,采用数值模拟方法研究河道排污口附近主要污染物指标(COD和NH3-N)的扩散特性和响应变化规律,并进一步总结分析水位和流量变化对长江中下游沿江城市排污口附近水质特征变化的影响。结果表明:三峡工程运行后,由于流量年内分布趋于均匀化,各个不同时期的污染物扩散范围总体呈现减小趋势。     

长江中下游各省市洪涝灾情时空变化及影响因素

基于SL 579—2012《洪涝灾情评估标准》确定了长江中下游各省市1991—2020年的洪涝灾害等级,并采用Mann-Kendall趋势检验法、R/S分析法和随机森林法对洪涝灾情的时空变化及影响因素进行了分析。结果表明：在时间尺度上,1991—2020年长江中下游各省市洪灾损失率和洪灾等级均呈下降趋势,防洪减灾能力有着显著的提升;在空间尺度上,洪涝灾情呈现明显的中游高、下游低,江南高、江北低的分布特征,中游湖北、湖南和江西洪涝灾害等级突变点均为1998年,下游安徽、江苏和浙江为2007年;洪涝灾害等级与降水呈正相关关系,而与防洪减灾能力、社会经济发展水平和自然资源总体呈负相关关系,湖北、江西、江苏、浙江和上海的洪涝灾害等级主要受降水和防洪减灾能力影响,而湖南和安徽则主要受降水和耕地面积影响。     

三峡水库防洪调度对“09.8”上游洪水影响分析

针对2009年8月长江上游发生的较大洪水（简称“09.8”长江上游洪水）,为减轻荆江河段及荆南四河的防洪压力,控制三峡水库出库流量,实施削峰调度。通过还原计算,分析了防洪调度对荆江及城陵矶河段防洪的影响。结果表明,本次拦洪调度的三峡水库最高库水位达152.89 m,沙市、城陵矶水位均在设防水位以下,避免了荆江河段高洪水位,降低了防汛响应级别,减少了中下游防汛成本支出,同时增加了5.3亿kW·h的发电量,取得了较大的防洪与发电效益,是三峡水库建成以来首次大规模防洪调度的成功案例。