鄱阳湖水利调控对湖区典型丰枯水年水动力水质影响研究

鄱阳湖水利枢纽工程的修建会在一定程度上阻拦长江与鄱阳湖的江湖连通性,湖区水流情势将发生改变。本研究采用有限体积法求解非结构网格下的二维浅水水动力水质模型,根据初定的枢纽工程水位调度方案,研究典型丰枯水年湖区水动力与水质条件变化。结果表明,枢纽工程建成后,丰水年星子站年平均水位抬升1.49 m,枯水年星子站年平均水位抬升1.88 m,枯水年水利枢纽工程对湖泊水位抬升变幅值、流速变幅值和工程影响的持续时间均高于丰水年。工程后丰水年枯水期水面面积增加15.3%,水量增加29.2%,枯水年枯水期水面面积增加22.8%,水量增加54.1%。选用示踪剂模型研究工程后湖区物质输运条件的改变,发现湖区物质输运过程明显减慢。典型丰水年水力滞留时间增幅为1~2 d,典型枯水年水力滞留时间增幅2~9 d;典型丰水年示踪剂传输时间增加值1~9 d,典型枯水年示踪剂传输时间增加值1~20 d。     

鄱阳湖水利枢纽调度对湖区枯期水位与流速影响

通过充分考虑鄱阳湖与长江之间的相互作用、湖区区间汇流对水动力的作用以及湖区复杂的河湖交替形态,采用江湖连通一、二维耦合水文-水动力模型,研究了鄱阳湖水利枢纽调度对湖区枯期水位与流速的影响.结果表明:枢纽调度减小了湖区枯期流速,但其对流速的影响主要集中在星子-都昌一带(松门山以北区域);另外,枢纽调度抬高了湖区枯期水位.分析成果可为三峡水库运行后江湖关系变化及影响的研究提供参考.     

拟建鄱阳湖水利枢纽工程对水龄的影响模拟分析

鄱阳湖水利枢纽工程的建设运行必然会改变鄱阳湖的水情。本文利用EFDC水龄模块模拟了鄱阳湖的水龄分布,并分析研究拟建的水利枢纽工程在丰、平、枯等典型年份对水龄的影响,结果表明:受"五河"来流流量以及长江顶托倒灌作用的影响,鄱阳湖水龄在赣江入湖三角洲和入江水道较小,平均水龄分别是16.6 d和23.2 d,而在东北湖湾较大,平均水龄为119.4 d;水利枢纽工程的建设会减小鄱阳湖枯水期的流速,从而增大水龄,主要影响区域是北部过江水道区域以及中心湖区西侧的赣江入湖三角洲区域,尤其是过江水道的东侧,水体有明显滞留;水利枢纽工程增加了整个湖体的水力更换时间,在枢纽调控方案的补偿调节期和低枯水期水力更换时间增加了20%左右。研究结果可为鄱阳湖水利枢纽工程的建设提供参考。     

对鄱阳湖水利枢纽工程的认识和思考

2008年9月笔者曾带队考察江西鄱阳湖区,主要察看正在规划论证之中的鄱阳湖水利枢纽工程相关的一些控制节点、河道、湖泊、蓄滞洪区以及自然保护区,江西省水利厅和长江水利委员会的专家详细介绍了枯水期湖区水情和鄱阳湖水利枢纽工程的基本情况,江西省人大常委会副主任胡振鹏同志介绍了鄱阳湖水利枢纽工程的历史沿革、思路演变、方案要点以及需要进一步研究的问题,使笔者对这一问题有了初步了解和认识.下面结合考察情况,就鄱阳湖水利枢纽工程谈谈粗浅认识和个人思考.     

鄱阳湖水利枢纽运行调度方式及其对水资源与防洪的影响

结合鄱阳湖水利枢纽运行调度方式比选,从水资源开发利用和防洪角度,分析了不同运行调度方式对鄱阳湖区和长江中下游的作用与影响,并提出了初步的鄱阳湖水利枢纽运行调度方式,该成果可为枢纽工程的规划设计提供技术支撑。     

鄱阳湖水利枢纽工程对水质环境影响初步研究

鄱阳湖水利枢纽工程的建设,将改变湖内水动力特性,进而影响鄱阳湖的水环境质量。采用水深平均的二维水动力-水质模型对鄱阳湖现状水动力和水质进行模拟验证,水陆边界模拟采用动边界技术,摸拟“高水湖相,低水河相”的湖泊水域变化特征,水质特性为枯水期水质较差,丰水期水质较好,靠近入湖河口的湖区劣于湖心水质,北部出湖水质较好的现状。根据水利枢纽工程“控枯不控洪”的调度原则,模型模拟预测在现状外部入流边界和现状污染负荷条件下,三种不同运行方式下,鄱阳湖湖流的时空形态相应发生的变化和相应水质变化。计算结果表明,枯水期大部分区域的水质浓度下降,但尾闾等部分区域有所升高,开闸泄水期前后,水质较现状水质下降,敞泄期的大部分时间,较现状水质基本相似,蓄水期水质变化不大。水动力特性综合水质浓度的改变,增加了局部水体的富营养化风险。研究结果为枢纽的有效建设提供了科学依据。     

鄱阳湖枯水期水位变化及应对措施

针对2003年以来连续出现的鄱阳湖低水位对湖区民生、水生态、水环境产生的显著影响,通过实测系列水文数据,从流域降雨、长江上游干支流水库群蓄水、长江干流及鄱阳湖入江水道冲刷等方面,对枯水期水位变化的原因及趋势进行分析。结果表明,鄱阳湖枯水期低水位将长期存在,对鄱阳湖的影响将持续恶化。提出兴建鄱阳湖水利枢纽工程是解决枯水期低水位问题的最佳方案。     

鄱阳湖丰水期水体悬浮颗粒物粒径空间分布特征

悬浮颗粒物粒径作为一项重要湖泊水环境影响因子,掌握其分布特征对改善湖泊水体生态环境具有重要意义。以鄱阳湖为对象,通过2017年6月丰水期的全湖观测,利用LISST-100X现场激光粒度仪野外采集颗粒物粒径数据,从平面和垂向两个空间角度分析了鄱阳湖丰水期水体悬浮颗粒物粒径分布特征及其影响因素。结果表明,鄱阳湖丰水期悬浮颗粒物所测中值粒径分布3. 63～62. 77μm范围内,在垂向上,悬浮颗粒物粒径整体上表层低于底层;在平面上,悬浮颗粒物中值粒径值大小:北部中部南部;同时对鄱阳湖丰水期悬浮颗粒物进行粒径等级划分结果表明,粒径组分以粉砂(3. 79～53. 49μm)为主,约占70%;悬浮颗粒物黏土和细砂的空间分布差异较大,南部湖区的黏土占比为北部湖区的一倍,而大粒径的细砂、中砂呈现出北部湖区和中部主湖区多于南部湖区的现象。水动力、人为采砂作业是影响鄱阳湖悬浮颗粒物粒径分布的主要因素,此外还受到底质与浮游植物的影响。     

鄱阳湖洪水水位变化趋势的计算与分析

根据鄱阳湖洪水成因与影响机制，建立一个包括历年入湖流量过程的还原、湖泊容积的改变、出湖流量的变化等可变因素在内的洪水水位过程计算模型；利用该模型计算鄱阳湖1952-2000年历次洪水在不同年代水文环境下的最高水位；对不同年代年最高水位系列进行频率分析，得到不同年代鄱阳湖洪水水位变化的特征值；对比表明，鄱阳湖洪水的水位呈显著抬高趋势；从不同角度探讨鄱阳湖洪水水位抬高的原因在和估计退田还湖对洪水水位的影响。     

鄱阳湖低水位对环湖区农业灌溉的影响分析

近年来,鄱阳湖水系受入湖径流量减少、三峡水库蓄水以及人类活动等多种因素影响,出现了枯水时间提前、水位偏低、持续时间延长等现象,对湖区农业灌溉产生了较大影响。为分析鄱阳湖水位降低对农业灌溉的影响,分别根据历史水文资料和农业灌溉资料,分析了三峡水库蓄水前后鄱阳湖代表站的水位变化情况和农业用水情况,尤其是9~10月份灌溉用水高峰期的水位变化情况和用水情况。分析结果表明,环湖区取水口2003~2012年9~10月水位与1953~2002年同期水位相比,降低明显,导致工程运行费增大、取水量减少甚至无水可取,给湖区农业造成严重影响。为切实解决鄱阳湖低枯水位引起的问题,应加快推进鄱阳湖水利枢纽工程建设,采取“调枯不调洪”的运行方式,保持枯水期水位相对稳定。     

中国水利水电科学研究院专家组考察调研鄱阳湖

2009年5月14-18日,受中国工程院院士、全国政协原副主席钱正英委派,中国工程院院士、中国水利水电科学研究院专家韩其为率中国水利水电科学研究院专家组深入鄱阳湖区考察调研。专家组察看了星子站水位13.5m时,鄱阳湖国家级自然保护区湿地及候鸟保护情况、鄱阳湖水利枢纽工程坝址地形地貌、鄱阳湖大湖面、鄱阳湖洲滩出露及生物植被情况、鄱阳湖水量水质,实地察看和了解了鄱阳湖湖汊军山湖围堤建闸后防洪、供水、血防灭螺及水质变化情况。通过考察调研和听取有关方面的汇报介绍,专家组一行对鄱阳湖有了更进一步的认识,     

鄱阳湖区水资源安全问题分析

本文分析了鄱阳湖流水资源及湖区水位的特征及其演变规律,研究了鄱阳湖区存在的水资源安全问题,计算了三峡水库初期运行和正常对鄱阳湖区水资源开发利用的影响,得出了鄱阳湖流域天然水资源情势未发生趋势性变化、湖区“高水湖相,低水河相”特征造成枯水季节湖区用水困难和三峡水库蓄水期间鄱阳湖出湖流量增加使用水困难加剧等认识。     

鄱阳湖水位变化对赣江尾闾河段分流比影响研究

赣江尾闾河段为典型的多级分汊河道,其分流比受诸多因素的影响。通过定床敏感性试验,分别探讨了在不同外洲流量工况下,鄱阳湖西支入湖水位、中支入湖水位、南支入湖水位动态变化和鄱阳湖水位整体变化对赣江尾闾各分汊河道分流比的影响规律。试验结果表明:随着西支、中支和南支入湖水位变化,赣江尾闾各支流分流比呈现出较好的线性变化规律,随着外洲流量的增大,其分流比随入湖水位变化率均呈现出幂函数递减的变化趋势;变动支流的入湖水位时,该支流分流比变化率最大,影响最明显;鄱阳湖水位整体变化时,赣江尾闾各支流分流比不会受到明显影响;东、西河分流比更易受南支入湖水位变化的影响。     

鄱阳湖湖流特征

基于2010—2014年湖流监测资料,分析了鄱阳湖湖流分布特征。结果表明:(1)鄱阳湖北部湖区流速最大,其次为主湖区、入江水道区,东部湖区最小;主槽流速大于洲滩和湖湾;枯水期流速大于平水期和丰水期。(2)相比于上世纪60~70年代,都昌站和康山站流速在同级水位情况下有所增大,棠荫站流速在同级水位落差下有所增大,星子站流速在同级水位落差下有所减少。     

鄱阳湖枯期水位与湿地生态响应关系

鄱阳湖湿地具有动态变化、开放和类型多样等特点,湿地植物、湿地鸟类和湿地类型等多样性极为丰富。采用机理分析法分析了鄱阳湖枯水期不同水位与鄱阳湖湿地生态的响应关系,从维护鄱阳湖湿地系统开放、生境多样性和冬候鸟栖息地保护等方面提出了鄱阳湖枯期水位调控、湿地监测与观测、科研等湿地生态保护的对策与建议,为鄱阳湖水系水资源开发利用与重要湖泊湿地生态保护的协调提供理论参考。     

为了“一湖清水”——鄱阳湖水利枢纽工程介绍

近年来,受长江上游干支流水库群汛后蓄水及鄱阳湖上游来水减少等因素影响,鄱阳湖出现持续的秋季低枯水位情况,给湖区民生、生态、经济等方面带来严重影响.针对这种不断加剧的影响,为保持鄱阳湖"一湖清水",江西省提出兴建鄱阳湖水利枢纽工程.本文围绕枢纽建设的必要性、工程规划、作用与效益以及目前围绕工程建设开展的研究工作等方面对枢纽工程进行全面细致的阐述,旨在让大家对鄱阳湖水利枢纽工程有进一步的了解和认知.     

调节鄱阳湖枯水位 维护江湖健康

2003年以来,鄱阳湖枯水期水位连创新低,持续时间延长,导致水质恶化、湿地生态系统遭受破坏、候鸟栖息地受到威胁;生产生活用水、农田灌溉、航运和水产捕捞受到严重影响．为了改变鄱阳湖枯水期持续处于低水位状态,确保江湖水系健康,提出了鄱阳湖枯水调节的基本原则：改善生态环境为主要目的,调枯不调洪;从整体出发,做到江湖两利;以简单工程进行调节,趋利避害;保持工程运用的灵活性,实施适应性管理．同时,规划了鄱阳湖枯水调节工程的地点、规模和运行方式．作为一个以保护和改善生态环境为主的水利工程,其具有改善水环境、保护水生态、维护水安全,保护鄱阳湖湿地的生态环境及确保候鸟越冬条件,缓解长江下游枯水期低水位状态和促进湖区经济社会发展等方面的效益．     

鄱阳湖富营养化现状及其正态分布特征分析

通过使用尼梅罗指数评价数据,以正态分布法表征鄱阳湖湖区3种典型水域(河道水域、过渡水域、滞留水域)整体富营养化程度及分布特征,对湖泊的营养状况进行评价。分析比较结果表明:鄱阳湖水体营养状态因区域不同而呈现不同富营养化状态,其中,河道水域富营养化状态最严重,过渡水域次之,滞留水域最小。就平均状态而言,鄱阳湖水体整体营养状态丰水期处于贫营养状态,枯水期处于中营养状态,富营养状况呈现各入湖河流高于湖区,湖区小于出湖河段的特征。     

鄱阳湖枯季水位变化对越冬水鸟生境面积的定量影响

长江及鄱阳湖水系上游水库群运用后鄱阳湖枯季水文节律出现新的变化,给湿地水鸟越冬造成尚不明晰的潜在影响。为量化枯季水位变化对鄱阳湖越冬水鸟生境面积的影响,基于EFDC水动力学模型和生境适宜度曲线,构建了鄱阳湖枯季越冬水鸟栖息地数值模拟模型;以水深作为关键生境因子,对三峡水库175 m试验性蓄水后鄱阳湖枯季越冬水鸟潜在生境面积变化进行了连续模拟;以越冬水鸟数量峰值期(12月和1月)为关键时段,建立了越冬水鸟潜在适宜生境面积和浅水区(≤60 cm)面积变化与水位的三段式定量响应函数,提出了星子站水位11.70 m左右时越冬水鸟潜在生境面积将达到最大。三峡水库运用后鄱阳湖枯季越冬水鸟潜在适宜生境及浅水区面积均保持总体稳定,其均值相比运用前仅略增加1.02%和1.97%;扰动幅度明显减小,序列标准差在三峡水库运用后减小近50%。针对拟建的鄱阳湖水利枢纽工程,分析了不同水位调控方案下枯季越冬水鸟潜在生境面积的变化,结果显示补偿调节期特别是越冬候鸟数量峰值期内鄱阳湖水位不宜超过12.5 m,11～12 m之间对越冬水鸟保护影响最小,其潜在生境面积相比最大值偏小幅度可控制在10%以内。成果明晰了枯季水位变化对鄱阳湖越冬水鸟潜在生境面积的定量影响规律,为江湖新水沙条件下鄱阳湖枯季生态水位保障提供了量化依据。     

鄱阳湖水利枢纽工程对水质环境影响研究

鄱阳湖水利枢纽工程的建设,将改变湖内水动力特性,进而影响鄱阳湖的水环境质量。采用水深平均的二维水动力-水质模型对鄱阳湖现状水动力和水质进行模拟验证,水陆边界模拟采用动边界技术,摸拟"高水湖相,低水河相"的湖泊水域变化特征,水质特性为枯水期水质较差,丰水期水质较好,靠近入湖河口的湖区劣于湖心水质,北部出湖水质较好的现状。模型模拟预测在现状外部入流边界和现状污染负荷条件下,3种不同运行方式下,鄱阳湖湖流的时空形态相应发生的变化和相应水质变化。计算结果表明,枯水期大部分区域的水质浓度下降,但尾闾等部分区域有所升高,开闸泄水期前后,水质较现状水质下降,敞泄期的大部分时间,较现状水质基本相似,蓄水期水质变化不大。水动力特性综合水质浓度的改变,增加了局部水体的富营养化风险。研究结果可为枢纽的建设提供科学依据。