葛洲坝电站运行对中华鲟产卵场水流条件的影响

葛洲坝修建后,中华鲟被迫于每年10~11月在葛洲坝下游产卵繁殖。但三峡水库蓄水后,中华鲟产卵期,葛洲坝来水量减小,使中华鲟产卵场水流条件发生变化,从而对其自然繁殖产生不利影响。通过建立中华鲟产卵场二维水动力模型,在探讨中华鲟产卵场适宜水流速、流量和葛洲坝机组增容的基础上,提出2种葛洲坝水电站生态优化调度方案。结果表明:改变发电流量泄流位置将一定程度改善中华鲟产卵场水流条件,但增加机组额定发电流量对改善产卵场水流条件作用有限。     

补偿中华鲟产卵场水动力环境的梯级水库联合生态调度研究

三峡—葛洲坝梯级水利枢纽工程的建设和运行阻隔了长江部分洄游鱼类的洄游通道,梯级水库的联合调度运行改变了坝下河道天然径流过程,对被迫在坝下形成新产卵场的珍稀水生物中华鲟的产卵繁殖产生一定影响。为有效保护中华鲟资源,在明确梯级水库调度运行与中华鲟产卵场产卵适合度相关性分析的基础上,提出优化三峡下泄流量和葛洲坝运行方式相结合的三峡—葛洲坝梯级水库生态调度方式,以补偿中华鲟产卵栖息所需的河流生境。通过以三峡水库的实际来流过程输入水库生态调度模型,得出中华鲟产卵期(每年10—12月)补偿其产卵栖息水环境的梯级水库联合生态调度方式。根据梯级水库生态调度与现有调度结果进行分析比较结果表明:梯级水库联合生态调度可在满足三峡水库常规调度目标的基础上同时满足中华鲟产卵所需的生态流量,配合葛洲坝电厂优化调度运行方式,可有效增加坝下中华鲟产卵场水动力环境产卵适合度,补偿梯级水库运行对中华鲟产卵生境造成的不利影响。     

中华鲟产卵区水流特征分析及二维数值模拟

随着三峡水库和葛洲坝水利枢纽联合调度的实施,改变了长江自然径流的时空分配,长江中下游的地貌、水文条件、水文特征、水力学条件将发生改变,原有已经稳定的中华鲟产卵场地的地形和水流状态也会受到影响.以实测流速脉动试验为基础,分析了中华鲟产卵场产卵期流速的时空分布规律.对长江中华鲟产卵场江段进行了二维数值模拟,以实验资料进行了验证,并对该计算区域的地形、水流特征进行了分析.     

优化中华鲟产卵生境的水库生态调度研究

为减轻水利工程对河流生态系统造成的不利影响，针对重要珍稀水生动物中华鲟资源的有效保护及和可持续发展问题，本文在葛洲坝下游中华鲟产卵场水动力数学模型及产卵适合度评价模型的基础上，利用BP人工神经网络的学习能力获得水库调度与产卵场产卵适合度关系模型，并将关系模型嵌入葛洲坝现行的水库调度模型，获得中华鲟产卵期（10~11月）优化中华鲟产卵生境的水库生态调度模型。生态调度模型以中华鲟产卵场产卵适合度及水电厂发电量最大为双目标函数，以同期水库需满足的航运效益、水资源利用效益及水轮机运行效益为主要约束条件。通过比较相同入库流量下生态调度和现行调度的水库综合效益，得出在中华鲟产卵期，优化中华鲟产卵生境的生态调度在仅损失0.15%发电量的同时使坝下中华鲟产卵场产卵适合度增加39%，使中华鲟获得更适宜的水动力环境，增加产卵概率，有效保护中华鲟资源。     

上游水库水温情势变化对中华鲟产卵江段水温的影响

针对三峡水库蓄水运行后中华鲟自然产卵期逐渐推迟的问题,对影响中华鲟繁殖关键要素水温的因素开展研究。基于三峡大坝及葛洲坝上下游典型断面的水温及气温实测资料,分析了三峡水库蓄水后10年(2003—2012年)的水温变化情势和影响葛洲坝下游中华鲟产卵江段特定时段水温的原因。结果表明:三峡水库蓄水后库区在10月水温高于蓄水前,对下游中华鲟产卵江段水温产生直接影响;局地气温变化与水温情势变化密切相关,是引起中华鲟产卵江段水温上升的根本原因,对水温上升的贡献度约为61%。     

优化中华鲟产卵生境的水库生态调度研究

为减轻水利工程对河流生态系统造成的不利影响,针对重要珍稀水生动物中华鲟资源的有效保护及可持续发展问题,本文在葛洲坝下游中华鲟产卵场水动力数学模型及产卵适合度评价模型的基础上,利用BP人工神经网络的学习能力构建水库调度与产卵场产卵适合度关系模型,并将关系模型嵌入葛洲坝现行的水库调度模型,获得中华鲟产卵期（10—11月）优化中华鲟产卵生境的水库生态调度模型。生态调度模型以中华鲟产卵场产卵适合度及水电厂发电量最大为双目标函数,以同期水库需满足的航运效益、水资源利用效益及水轮机运行效益为主要约束条件,通过比较相同     

葛洲坝下游中华鲟产卵场的水文学模型

根据对(每年9～11月)葛洲坝下游中华鲟产卵场水位-流量过程的分析,构建了多项水文参数与中华鲟产卵量的耦合模型,分析了水位、流量等水文参数改变对中华鲟产卵繁殖的影响,为三峡工程的调度提供了设计生态流量、生态流速、生态水深的依据.     

三峡水库对下游水力学要素的影响

文章模拟计算了三峡水库建库前后,葛洲坝下游中华鲟产卵场水力学要素的变化,并对模拟结果进行分析.结论表明:三峡水库建坝后各水力学要素,如流速、过水面积、弗劳德数、切应力等水力学参数都有不同程度的减小,从而改变了原有河流生态系统的平衡.根据对2003年后中华鲟产卵次数及数量的观测表明,以上变化可能对中华鲟的繁殖产生一定的影响.     

三峡初期蓄水对典型鱼类栖息地适宜性的影响

三峡工程是长江中游干流最大的骨干工程,蓄水后下游水文情势发生明显改变。分析水库运行后下游水文情势的改变情况,将为了解大型水利工程对河流健康状况的影响程度和开展生态保护提供有意义的信息和帮助。本文选择宜昌站作为研究对象,并以中华鲟和四大家鱼为典型代表物种,研究三峡工程初期蓄水对下游生态系统的影响。结果表明,三峡工程蓄水运行后,坝下宜昌站生态水文条件发生明显变化,主要表现为多年平均水温上升,多年平均流量、水位和含沙量下降;非汛期的水温以及汛期的流量、水位和含沙量月径流过程明显改变;下游生态水文条件的改变,导致中华鲟鲟卵孵化适宜度和四大家鱼产卵适宜度明显降低;栖息地内生态水文条件的变化是影响中华鲟鲟卵孵化和四大家鱼产卵行为的关键因素,而不是影响中华鲟产卵和四大家鱼鱼卵孵化的关键因素。     

优化中华鲟产卵场水动力环境的梯级水库联合调度研究

为保护中华鲟资源,修复其产卵场水动力环境,通过资料调查、数值模拟等方法,明确三峡-葛洲坝梯级水库联合运行前后葛洲坝下中华鲟产卵场水动力环境演变趋势,构建优化中华鲟产卵场水动力环境的梯级水库联合调度模型。对比分析2010年中华鲟产卵期(10—12月)梯级水库实际调度过程与优化调度,得出结论:三峡-葛洲坝联合优化调度方案在满足梯级水库常规调度目标的同时,可有效提高中华鲟产卵场产卵适合度,优化产卵场水动力环境,增加中华鲟自然繁殖的概率,有效保护中华鲟资源。     

三峡初期蓄水对典型鱼类栖息地适宜性的影响

三峡工程是长江中游干流最大的骨干工程，蓄水后下游水文情势发生明显改变。分析水库运行后下游水文情势的改变情况，将为了解大型水利工程对河流健康状况的影响程度和开展生态保护提供有意义的信息和帮助。本文选择宜昌站作为研究对象，并以中华鲟和四大家鱼为典型代表物种，研究三峡工程初期蓄水对下游生态系统的影响。结果表明，三峡工程蓄水运行后，(1) 坝下宜昌站生态水文条件发生明显变化，主要表现为多年平均水温上升，多年平均流量、水位和含沙量下降；(2) 非汛期的水温以及汛期的流量、水位和含沙量月径流过程明显改变；(3) 下游生态水文条件的改变，导致中华鲟鲟卵孵化适宜度和四大家鱼产卵适宜度明显降低；(4) 栖息地内生态水文条件的变化是影响中华鲟鲟卵孵化和四大家鱼产卵行为的关键因素，而不是影响中华鲟产卵和四大家鱼鱼卵孵化的关键因素。     

Responses of river bed evolution to flow-sediment process changes after Three Gorges Project in middle Yangtze River: A case study of Yaojian reach

The Three Gorges Project(TGP) has changed the flow-sediment process in the middle Yangtze River. For navigation purposes, there is an urgent need to study the changes of the river regime over a long-term period and the shoal-channel evolution over different seasons since the completion of the TGP. Based on analysis of the measured data and the results of a two-dimensional mathematical model, the changes of the river regime and river bed evolution in the Yaojian reach downstream of the TGP were studied. Results show that a high sediment transport flux helps to keep the main flow in the North Branch, while a low sediment transport flux helps to keep the main flow in the South Branch. Thus, the main branch will not change in the near future because of the low sediment transport load. In this study, the flow-sediment process adjusted by the TGP was restored to the conditions before the TGP, and the river bed evolution under the adjusted and non-adjusted flow-sediment conditions was calculated. After the completion of the TGP, the reservoir storage accelerated the flood recession process and decreased the erosion by11.9% under the flow-sediment conditions in 2010, and the deposition in the flood season decreased by 56.4%.     

三峡水库蓄水前后窑监河段年内河床演变分析

三峡水库蓄水后,窑监河段上游的来水来沙条件发生改变,使河床发生相应调整。三峡工程不仅引起该河段年际间水沙特征变化,含沙量显著减小,年内水沙过程也发生变化,表现为蓄水期流量减少,退水过程加快。根据现有实测地形数据,对三峡水库蓄水前后2002和2007年年内监利河段河床冲淤分布、横断面变化与航道条件进行了比较,并采用资料分析、数学模型等方法对航道条件变化的原因进行了分析。研究表明:三峡水库蓄水后,监利河段年内仍遵循蓄水前"涨淤落冲"的规律;汛期淤积强度较蓄水前减弱,汛后冲刷动力也有所减小,水沙不利年份时航道条件仍呈恶化态势。     

三峡水库库尾重庆主城区河段冲淤特性

重庆主城区河段是西南地区水陆交通枢纽,其河道泥沙冲淤关系到防洪、航运及码头作业等一系列问题,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。三峡水库175 m试验性蓄水后,该河段位于库尾段,年内水力特性显著改变,河床冲淤规律相应发生变化。依据实测水沙及河道原型观测资料,对比研究了近15 a天然状态下和三峡水库175 m水位试验性蓄水后河段的泥沙冲淤变化。结果表明:自然状态下重庆主城区河段以冲刷为主,汛后走沙、汛期淤积规律明显,且汛后为主走沙期;三峡水库175 m水位试验性蓄水后至2012年河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期;2013年以来上游来沙大幅减少使得河段冲刷强度增大。研究成果可为三峡水库优化调度和重庆主城区河段的规划治理提供参考。     

A Comparative Overview of Three Gorges Project''''s Sediment Handling

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｒｅｓｅｒｖｏｉｒｕｓｕａｌｌｙｐｌａｙｓｔｈｅｒｏｌｅｏｆｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｒｉｖｅｒｆｌｏｗｆｏｒｍａｘｉｍｉｚｉｎｇｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｒｅ ｓｏｕｒｃｅｓｆｏｒｆｌｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌ,ｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａ ｔｉｏｎｂｙｒａｔｉｏｎａｌｌｙｃｈａｎｇｉｎｇｉｔｓｐｏｏｌｌｅｖｅｌｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＮｏｒｍａｌＰｏｏｌＬｅｖｅｌ(ＮＰＬ)ａｎｄｔｈｅＤｅａｄＰｏｏｌＬｅｖｅｌ(ＤＰＬ)…     

从水库形态和调度方式看三峡工程泥沙处置

Water projects' sediment deposition problems always cause widespread concerns. The gravity of them varies in accordance not only with reservoirs' natural and socio-economic characteristics but also with their modes of operation. The unique characteristics, configuration and mode of operation of Three Gorges Project (TGP) reservoir are compared with those of several existing large reservoirs in this paper. As many reservoirs are troubling environment by gradually extending coarse sediment deposition at the uppermost end of fluctuating backwater region toward upstream, Gezhouba reservoir on Yangtze and Danjiangkou reservoir on Hanjiang have shown no trace of such upstream extension of sediment deposition in relevant prototype observation data for the past 20 and more years. TGP reservoir's in-coming flow sediment conditions and configuration in plane are almost the same as those of Gezhouba reservoir, and TGP reservoir's mode of operation(usually keeping a very low pool level for flood control in flood season and storing up in-coming flow only thenceafter) is similar to that of Danjiangkou reservoir. New findings of sediment research and prototype flow sediment investigations as well as new agenda of large hydro projects' construction on Jinshajiang in nearest future assure the prospects of TGP sediment handling.     

三峡工程运用前后沙市段河床形态调整特点

为研究裁弯工程实施及三峡工程运用对沙市段河床演变的影响,依据近50 a实测水沙及地形资料,采用河段平均的方法计算了沙市段河段尺度的深泓摆幅及平滩河槽形态参数,定量分析了该河段河床平面及断面形态的调整特点。结果表明:下荆江裁弯后1966—1987年该河段深泓摆动剧烈,平均摆幅约为30.8 m/a;1987—2002年深泓较为稳定,平均摆幅减小为19 m/a;三峡工程运用后2003—2015年深泓摆动有所加剧,平均摆幅约为32.6 m/a。太平口心滩及金城洲处典型断面形态在三峡工程运用前调整幅度较大,运用后相对稳定,而三八滩处典型断面形态在运用前后均发生了明显调整。总体上,三峡工程运用后沙市段平滩河槽形态调整以平滩水深及面积的增加为主,而河宽变化较小。建立了河段尺度平滩河槽形态参数与前5 a汛期平均水流冲刷强度的幂函数关系式,用于反映河槽形态随水沙条件的变化过程。     

三峡水库运用对坝下游干流河道水文情势的影响研究

三峡水库调度运用改变坝下游水沙条件,会对坝下游河道水文情势产生影响。利用坝下游长河段一维水沙数学模型计算分析了丰水年、平水年与枯水年情况下三峡水库调度运用对坝下游干流河道沿程流量、水位及输沙量的影响。结果表明：枯水期与泄水期出库流量增加,坝下游沿程枯水位相应抬高;蓄水期下泄流量减少,同时期沿程水位下降;遇枯水年,水库蓄水使得坝下游来流量过小（10月下旬大通站平均流量小于 9 000 m³/s ）;遇平水年蓄水期,中下游水位下降较多,沿程水位下降 1.71 ～ 3.68 m ,对坝下游河道的航运及供水等带来一定的影响。     

基于来沙量减少的三峡水库运行水位的思考

泥沙问题是关系到三峡工程长期利用和发挥最大综合效益的关键技术问题,从三峡工程开始论证至今,对三峡的泥沙问题进行了持续、深入、全面的研究。近年来,三峡水库上游的来沙量大幅减少,水库泥沙问题好于预期。根据实测水文资料,分析了三峡水库运行以来入库水沙及库区淤积的变化,根据10月份来水形势,提出三峡水库提前蓄水的必要性;在总结相关研究成果及2010年三峡水库汛期中小洪水调度实践的基础上,从泥沙角度探讨了三峡水库优化运行的可行性,提出在三峡水库试验蓄水期,可将汛期运行水位提升至150 m并根据实际情况开展中小洪水调度,为今后的运行调度积累经验。