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。     

新沭河三洋港挡潮闸下游引河设计及回淤研究

通过平面二维水沙数学模型,论证三洋港挡潮闸闸下引河的开挖型式,计算引河开挖后泥沙冲淤量及对行洪的影响.结果表明:闸下开挖一条宽120 m,底高程-3.5 m的引河不能满足行洪6 400 m3/s的要求.通过分析滩地糙率的敏感性,对比不同开挖长度和高程的引河的行洪计算结果,最终确定闸下引河开挖型式为与闸室等宽、长度2.2 km,左侧底高程-1.0 m,右侧0 m的方案.引河开挖后,遇枯、中、丰水年,闸下泥沙淤积量分别为181 000,121 000和36 000 m3.连续3个枯水年,闸下累积淤积量约50万m3,遇设计流量时三洋港闸下水位抬高0.12 m,当淤积量超过此时累积淤积量,闸下需进行清淤,以确保行洪的安全.     

洞庭湖区超标准洪水数值模拟研究

洞庭湖区是我国洪涝灾害频发的地区之一，随着近些年来极端天气越来越频繁，研究洞庭湖区在遭遇历史极端洪水下的防洪形势极具现实意义。以1870年、1935年、1954年长江洪水为研究对象，通过建立长江、洞庭湖及蓄滞洪区一二维耦合水动力模型，在现有地形及工程措施条件下，对洞庭湖区的水位及超额洪量进行模拟计算。结果表明：三峡及上游水库群补偿调度条件下，若遭遇1870年、1935年和1954年洪水，荆江附近及城陵矶附近的超额洪量大幅下降，再结合荆江地区及城陵矶附近蓄滞洪区的运用，洞庭湖区可安全度汛。三峡水库调蓄使枝城洪峰流量大幅下降，松滋口、太平口、藕池口（以下称为三口）洪峰流量也随之下降，洞庭湖区各站水位有所降低；蓄滞洪区分洪运用降低了莲花塘水位，荆江水面比降加大，三口洪峰流量进一步下降，受上游来水减少及下游水位降低的影响，湖区水位进一步下降。通过定量预测特大洪水长江中游及洞庭湖区防洪情势，可为洞庭湖治理提供科学依据，为提升湖区防洪减灾管理能力奠定基础。     

灵江大闸枢纽工程闸下泥沙淤积风险应对措施研究

灵江大闸枢纽工程位于浙江省第三大河流椒江干流感潮河段中部灵江河段,距入海口约40 km,是浙江省东南部温黄平原水资源利用的骨干工程,年均引水量超过4亿m3。椒江主河流长209 km,流域面积6 603 km2,径流年内分布不均,水沙情况复杂。对大闸选址布置、闸下泥沙淤积和风险应对措施等进行了研究。物理模型试验和数学模型分析表明:闸下泥沙淤积平衡量为2 300～3 000万m3,可通过运行优化调度、拓宽河道、加高堤防等措施消除泥沙淤积带来的洪水位抬升等不利影响。对于泥沙淤积量超过3 000万m3的情况,也进行了风险及应对措施分析。研究结论表明,在灵江河段建闸,风险可控、效益显著,方案合理可行。     

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。     

新沭河河口三洋港建闸的必要性研究

新沭河河口段治理包括三洋港建闸和不建闸两种方案.由于受上游径流和下游潮汐的综合作用,两种方案都不可避免产生泓道淤积.通过建立平面二维水沙数学模型,计算分析了两种方案河道泥沙冲淤状况,比较冲淤前后河道行洪水位.计算结果表明,淤积15年后行洪设计流量6 400 m3/s时,三洋港建闸方案太平庄闸下水位较不建闸方案低0.44 m,建闸方案的河道水位抬高明显小于不建闸方案,从行洪安全角度论证三洋港建闸的必要性.并从滩地利用、淡水资源、运营管理费用等多方面综合比较了两种方案的优劣.     

近60多年洞庭湖水沙演变特征及其与人类活动的关系

基于1955—2018年洞庭湖水沙数据,运用Mann-Kendall检验法、双累积曲线等方法分析了洞庭湖近60多年水沙演变特征及其与人类活动的关系。研究结果表明:①受长江荆江段河道变化以及水利枢纽建设等的影响,三口、四水入洞庭湖水沙呈显著下降趋势,其中以三口输沙量的变化最为显著,且受三口水沙变化的影响,城陵矶年径流量与输沙量均呈下降趋势;②1955—2018年,洞庭湖湖盆泥沙淤积量呈显著下降趋势,泥沙淤积量的减小主要与由水利工程建设等人类活动引起的三口输沙量的减小有关;③水利工程建设等人类活动降低了水体中的泥沙浓度,使得径流-输沙双累积曲线发生偏折,通过建立偏折前后累积径流-输沙关系,可定量评价人类活动对洞庭湖水沙的影响。水利工程建设等人类活动使得三口、四水以及城陵矶输沙量平均每年分别减少0.69×10⁸ t(2003—2018年)、0.22×10⁸ t(1986—2018年)和0.21×10⁸ t(1981—2018年)。     

2020年洪水洞庭湖调蓄作用分析

洞庭湖作为长江流域重要调蓄湖泊,在有效削减长江干流洪峰流量的同时,可调蓄洞庭湖"四水"入湖的洪水,大大减轻中下游地区防洪压力。基于洞庭湖历史演变情况、江湖水沙交换规律,分析了洞庭湖在长江中下游防洪体系中的重要地位及在2020年的调蓄作用,并探究未来洞庭湖防洪运用策略。研究结果表明:2020年汛期洞庭湖城陵矶水位持续超警戒水位60 d,其中18 d洞庭湖调蓄量为正值,共调蓄洪水62.35亿m~3。鉴于洞庭湖在长江中下游防洪体系中的重要地位,建议尽快开展洞庭湖四口水系综合整治工程,提高洞庭湖调蓄能力,减轻长江中下游地区的防洪压力。     

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。     

山东黄河“96.8”洪水演进及漫滩情况概述

1996年8月，黄河下游连续发生两次洪水，其中8月5日14时花园口站第一号洪峰流量为7600m3／s，13日4时30分花园口站第二号洪峰流量为5520m3／s，由于二号洪峰推进速度明显快于一号洪峰，在孙口站附近与一号洪峰汇合，形成单一洪峰向下推进，22日下午洪水安全入海。由于1号洪峰各站最高水位在花园口至夹河滩河段均超过历史最高值，致使140多年未曾漫滩的高滩也大部漫水。夹河滩至高村河段长82km，洪峰传播时间长达100小时，洪水传播速度每小时不足1km。10日0时洪峰到达高村站，洪峰流量削减到6200m3／s，相应水位为63．87m，接近历史最高的198…     

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.     

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。     

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。     

滞洪区调控对浦阳江宽胖型洪水过程水位的影响

为探讨高湖蓄滞洪区运行与浦阳江流域防洪的响应关系,通过建立二维水动力模型,分析了浦阳江宽胖型洪水过程中高湖滞洪闸不同泄洪总量和不同泄洪方式组合对浦阳江沿程洪水位的影响。研究结果表明:在不同泄洪总量工况时,上游进口-湄池河段各典型位置在"均匀变化"泄洪方式作用下的洪峰水位均最低,先增后减"和"逐渐减小"泄洪方式作用下的洪峰水位变化较小;随着泄洪总量的增大,"均匀变化"与这2种泄洪方式作用下洪峰水位差值则随着增大,其中,泄洪总量为1 500万m~3和2 500万m~3时,各典型位置的洪峰水位差值范围分别为0.03~0.07 m和0.05~0.11 m;"先增后减"泄洪方式能保证洪水第2 d具有较低的水位,而其他2种泄洪方式在洪水第2 d的水位变化过程则基本重合。研究结果可为浦阳江洪水调控提供借鉴。     

基于MLP方法的长江-洞庭湖江湖水沙交换演变规律研究

基于多层感知机MLP(Multi-layers Perceptrons)方法建立了长江和洞庭湖水沙交换关键节点间的回归关系,计算并分析江湖水沙交换各节点的联动变化。研究结果如下:（1）城汉河段（城陵矶-汉口）的河床冲淤及水情变化是江湖水沙通量演变的重要环节,分析下荆江裁弯后三口和干流水沙通量的变化可知,城汉河段淤积严重导致荆江水沙下泄受阻;（2）三峡水库运用后,荆江河段上下游间、主支汊间的水沙联系减弱明显;（3）当汉口水位高于26 m时,汉口水位每抬升1 m对应的螺山流量增量基本稳定,该值在调弦口建闸前后、裁弯后、葛洲坝截流后和三峡水库运用后分别为4 400,4 300,4 500～4 700 和4 000 m3/s;（4）荆江三口水沙分泄能力对宜昌站来水量的响应程度逐渐减弱,在三峡水库运用前各时段内,三口水沙分泄能力对来水量的响应程度在汛期宜昌站流量站流量为35 000 m3/s时最强,三峡水库运用后,则是在汛前和汛后宜昌站流量为25 000 m3/s时最强。     

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。     

三峡水库运行以来洞庭湖水文条件变化与对策

为了解三峡水库运行以来洞庭湖区的水文条件变化和影响,利用实测水文地形资料对三口水沙、城陵矶水位变化与湖泊萎缩、三口河系水源不确定性及洞庭湖变化趋势等进行了分析。结果表明:在三峡水库及其上游梯级水库调节下,清水下泄及径流过程的进一步坦化,出现了洪水在城陵矶附近进一步集中、三口河系水资源与水环境的水源缺失的不利影响;未来水情趋势下三口仅松滋口具备不断流条件,洞庭湖主要以西、南、东洞庭湖内深水河道转化为河流形态。为缓解这些变化的影响,可通过湖区防洪工程体系提质改造和区域再划分,以适应城陵矶附近防洪蓄洪的水情变化;通过稳流拓浚,维持三口河系中下游水源条件,以改善该区域水资源水环境;通过城陵矶出口控制调节水位,以维护洞庭湖湖泊水域条件,保障湖泊湿地的生态安全。     

洞庭湖入江水道断面调整模式研究

为研究洞庭湖入江水道断面的调整规律,选择城陵矶(七里山)水文断面,根据1962—2010年的实测水沙数据,运用小波分析方法对流量、含沙量序列进行多时间尺度分析,探明了洞庭湖入江水道水沙条件的周期变化规律;并选取城陵矶(七里山)枯水河槽断面面积为特征变量,结合流量小波系数对水沙条件序列进行时段划分;基于滞后响应原理,建立了适用于城陵矶河段断面面积对水沙条件的分时段变化调整模型。结果表明,建立的模型可以较好地模拟洞庭湖入江水道断面的调整规律,计算值与实测值拟合系数R²为0.77。     

三峡水库枯水期不同运行方式对洞庭湖生态补水效果研究

洞庭湖枯水期面临的持续低水位对湖区生态环境带来严重影响,三峡水库枯水期增加下泄流量为洞庭湖生态补水提供了有利条件。为定量描述三峡水库枯水期不同运行方式对洞庭湖生态补水效果的空间差异,拟定3种水库典型消落方案,即提前消落、均匀消落、高水位消落;依托构建的江湖一体化耦合水动力模型分析不同消落方式对洞庭湖补水效果的空间分布格局,并评估不同方案对发电量的影响。结果表明:提前消落和高水位消落方式对洞庭湖水位的影响具有明显的空间异质性,对东洞庭湖北部影响较为明显,而对于东洞庭湖南部、南洞庭湖和西洞庭湖影响较小;提前消落较均匀消落方式城陵矶水位平均提高0.12m,对应的三峡发电量减小0.30%,而高水位消落方式城陵矶水位平均降低0.09m,发电量增加0.28%。研究成果可为兼顾洞庭湖生态补水的三峡水库消落方案的制定提供参考。