长江荆南三口水系调蓄能力演变及其与水系结构的关联性

基于1955年、1978年、1990年、2008年、2016年5个时期的河网单位面积槽蓄容量和单位面积可调蓄容量、河网槽蓄容量和可调蓄容量4个指标参数,对比分析了三口地区水系调蓄能力时空变化,运用相关分析法剖析了水系结构与调蓄能力的关系。结果表明:①河网槽蓄容量由1955年的9 548.52万m~3减至2016年的7 049.01万m~3,减少了26.17%;河网可调蓄容量由1955年的4 696.39万m~3逐渐减至2016年的2 461.13万m~3,共减少47.59%。②河网单位面积槽蓄容量和河网单位面积可调蓄容量具有明显的等级差异,单位面积可调蓄容量以低等级河流(1、2、3级)减少幅度最大,而4级和5级河流的调蓄能力各指标参数减少值相对较低。③在5个时期中各水系区河网槽蓄能力和可调蓄能力均呈不断下降的态势,其中以藕池河水系区衰退程度最大,河网单位面积槽蓄能力和单位面积可调蓄能力最弱的是虎渡河水系区。④水系调蓄能力与河网结构特征、河流水文连通、水系连通度、水系连通性均在0.01水平上,呈显著正相关。     

近61年来长江荆南三口水系结构演变特征及其驱动因素分析

为了研究长江荆南三口水系结构演变状况,利用其1955、1978、1990、2008、2016年5期地形图水系数据,从数量、结构和复杂性特征方面定量分析河网密度、水面率、河网复杂度、支流发育系数和分维数这5个指标的变化特征,并探讨其变化的驱动因素。结果表明:数量特征上:荆南三口的河流数量、河流长度、河网密度和水面率都在减少,特别是低级别支流数量减少较多,河网密度、水面率减少最明显的是华容河,河网密度减少了0.25km/km2,水面率减少了4.21%;结构特征上:支流发育系数下降明显,衰减最为突出的是松滋河,该水系片区支流发育系数K值衰减达56.14%;河网复杂度也呈下降趋势,松滋河减少最多,该水系片区河网复杂度CR值衰减达54.41%,由44.98下降到了20.64;说明该地区的河网发育正趋向于主干化和单一化;复杂特征上:水系分维呈下降趋势,华容河减小幅度较大,由1.646减少到1.421,水系复杂度出现简化趋势;水系工程的建设引起的河道水沙时空输移过程及输送量改变,是水系变化的主要驱动机制。     

荆南三口流域水系连通性变化对水资源开发利用的影响

为了探讨水系连通性对荆南三口流域水资源开发利用的影响,采用Mann-Kendall趋势检验法分析1965—2017年长江荆南三口河系水位演变情势和径流量变化特征,重点剖析了水系连通性对三口地区水资源量、水文干旱、不同河系水资源开发利用的影响。结果表明:荆南三口流域特征水位变化趋势显著,年平均水位降低,不利于水资源开发;荆南三口流域多年平均径流量变化幅度大,水资源开发利用难度增大;荆南三口流域水文干旱次数呈增长趋势,干旱历时增长,水资源短缺问题严峻;荆南三口流域年径流量地区分配不均衡,年际相差大,对流域内水资源开发利用极为不利。     

基于变权灰色关联法的长江荆南三口地区水资源短缺程度分析

对荆南三口地区水资源短缺程度进行分析研究,为实现区域水资源可持续合理利用提供科学依据。在水资源短缺评价研究中,前期研究成果大多采用常权法确定评价指标,致使评价指标产生状态失衡。将变权理论引入到水资源短缺程度分析中,从而确定评价指标变权重,并结合灰色关联法,构建水资源短缺程度分析的变权灰色关联法模型并加以应用。最终得出荆南三口地区三县的水资源短缺程度均为轻度缺水,其缺水程度排序为:华容县南县安乡县。利用变权灰色关联法计算水资源短缺程度,方法可行,结果合理,满足了评价指标均衡性要求。     

三峡水库运行下荆南三口地区水环境承载力研究

结合层次分析法和模加和法,分析了荆南三口地区在三峡水库运行前后的水环境承载力变化情况。结果表明:(1)三峡水库运行前,荆南三口地区的水环境承载力取值在0.24~0.36之间,属弱可承载等级,承载状态极为脆弱。空间上,华容的承载水平最高,在0.30以上;南县最低,小于0.29。(2)三峡水库运行后,华容、安乡、南县的水环境承载力值分别由2003年的0.32、0.38、0.27增至2014年的0.42、0.40、0.40。2007年前,安乡的水环境承载力高于华容和南县,地区间差异较大。2007年以后华容的承载水平略具优势,随着南县承载水平的提高,各分区间的差距缩小。(3)与三峡水库运行前的水环境承载力相比,荆南三口地区三县的承载水平均有所提升:华容县由0.32增至0.42,安乡由0.24增至0.40,南县由0.26增至0.40,但并无大的改善,水环境仍处于脆弱状态。(4)三峡水库运行下,荆南三口水沙量大幅下降,成为限制三口地区水环境承载力提升的关键要素。     

水系连通工程下博斯腾湖矿化度时空变化及其驱动因素研究

分析了开都河－黄水沟－大湖区－小湖区连通工程实施后博斯腾湖矿化度的时空变化及其驱动因素,以期为进一步改善博斯腾湖水环境提供科学指导。结果表明：空间变化上,水系连通工程促进了博斯腾湖大、小湖区水循环,改善了博斯腾湖矿化度,使黄水沟河道（南大闸）矿化度降低了0.5~1.0 g/L、大湖区西北角和东南部矿化度降低了0.3~0.5 g/L、小湖区东部矿化度降低了0~1.5 g/L;时间变化上,博斯腾湖黄水沟区、西岸区、大湖区和小湖区矿化度变化具有较高的同步性;水系连通工程的实施对改善博斯腾湖矿化度空间分布作用显著;高矿化度水体的扩散和湖水水位,尤其是水温等因素共同驱动了矿化度随时间的变化。在水系连通工程实施下,科学调控年内入湖、出湖水量并严格阻止污水入河、入湖是改善博斯腾湖矿化度的关键。     

洞庭湖区三口水系生态基流研究

近年来大型水利工程的建设与运行、洞庭湖区三口水系分流量的持续减少和三口水系地区水资源的不合理利用,导致三口水系的生态流量严重不足.基于洞庭湖区三口水系的主要水文站2003—2018年逐日平均流量和1973—2002年逐月平均流量数据,提出一种综合考虑不同水文学法的生态基流确定方法,得出逐月和全年的生态基流推荐值,并分析...     

长江三口的分流变化及原因分析

文章以统计分析实测水文资料为基础,分析研究了长江三口分流进入洞庭湖的通流时间、通流水位和流量、年径流量的变化规律,同时对变化的原因也进行了比较深入的分析。     

海河水系降水与径流趋势变化及突变分析

随着经济社会的发展,水资源短缺日益突显。以海河流域的海河水系作为研究区域,应用Mann-Kendall趋势及突变检验方法对降水及径流量时间序列进行趋势变化及突变分析,为研究海河流域水资源变化提供新的参考。     

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。     

三峡水库运行对荆江三口分流的影响评估

荆江三口作为连接洞庭湖和荆江的纽带,历来是研究洞庭湖区防洪、航运、水环境变化和水资源利用的关键点。通过建立荆江三口分流模型,将2008—2015年枝城日实测流量和相应的还原流量作为模型输入资料,计算出有、无三峡工程情况下荆江三口的分流量。探讨了三峡水库对荆江三口发流量、分流比、断流情况的影响(此影响为径流调节和河道调整的综合影响),同时分离并探讨了河道调整对荆江三口分流量变化的影响。结果表明:有三峡工程情况下,在径流调节和河道地形调整的综合影响下,汛前消落期荆江三口多年平均分流量和分流比分别增大28.17%,9.59%,断流情况基本无变化;汛期多年平均分流量减少2.11%,分流比增长0.56%,断流情况变化不大;汛末蓄水期多年平均分流量和分流比分别减少33.87%和19.84%,松滋口和太平口断流情况无明显变化,藕池口断流天数增多且断流日期提前;枯水期三口多年平均分流量增大8.60%,多年平均分流比减小2.93%,松滋口和藕池口在有三峡工程情况下每年分别平均少断流30.43,6.80 d,太平口每年平均多断流30.86 d;其中,河道地形调整使汛期荆江三口分流量增加2.73%,汛前消落期、汛末蓄水期、枯水期荆江三口分流量分别减小16.62%,3.10%,18.49%。该结果可为洞庭湖区湖泊干旱情况、水资源利用与保护及三峡水库的运行调度提供研究基础。     

三峡工程蓄水运用后荆江三口分流河道冲淤变化模拟

三峡工程蓄水运用后下泄水流含沙量大为减小,下游荆江与三口分流河道将长期处于冲刷状态,对江湖关系演变和防洪影响重大。本文利用可视化一维河网水流泥沙数学模型,对三峡工程蓄水运用后荆江三口河道冲淤变化进行了模拟,对三口河道分水分沙量及冲淤变化过程进行了分析。结果表明,在典型水文系列及运用条件下,三峡水库运用后前6年藕池河及松滋河均发生冲刷。之后藕池河有所回淤,松滋河继续冲刷,至三峡水库运用40年左右冲刷达至最大。研究成果对荆江与洞庭湖区防洪决策和水资源研究等有参考意义。     

三峡水库蓄水运行后荆江河道特性变化研究

由于三峡水库的蓄水运行、上游建库和水土保持工程的逐步实施,三峡水库入库泥沙量和出库泥沙量均出现大幅减少,坝下游河道将在较长时期内产生较大幅度的沿程冲刷,荆江河段首当其冲.根据三峡水库蓄水运行后荆江河段实测资料,分析了荆江河道特性变化情况,并结合数学模型计算成果,从河型、河势和河床形态等方面对荆江河道特性变化趋势进行了预估.研究结果表明:三峡水库蓄水运行后,荆江河段河道特性总体不会有重大改变,但各河段河势将在长时期内有不同程度的调整,河势调整过程中相应岸段崩岸在所难免.为保障荆江的防洪安全,维护健康长江,促进人水和谐,针对本河段河道特性的变化情况,提出了应对建议和措施.     

淮河流域水系盒维数与连通度相关性研究

在自然演变和人工干预双重影响下,河湖水系的发育程度和连通效果在不断变化,进而影响到流域水资源的合理开发利用。本文以淮河流域作为研究对象,从数字高程模型中提取了全流域水系结构图,并根据其他资料对结果进行修正;基于当地人工水系建设背景,运用分形理论计算了全流域13个水资源三级分区有、无人工水系情况下的水系分形盒维数;基于河道闸坝工程建设背景,运用图论方法计算了全流域13个水资源分区有、无闸坝工程情况下的水系连通度;最后,采用统计学方法研究了淮河水系盒维数指标与水系连通度指标之间的联系。结果显示,剔除人工水系后的各分区水系盒维数有不同程度的下降,且下降程度与区域水系个数、面积一定程度上成正比例关系;考虑有无人工水系、闸坝工程影响的各分区水系连通度,有的增大,有的减小;水系盒维数与连通度间大体上呈现正相关的趋势关系。研究成果可为有关部门开展淮河流域水系建设工作提供理论支撑,为摸清自然规律和人类活动对水系形态结构、发育情况和连通性的影响提供技术支持。     

长江荆江河段浑沌现象研究与河道治理

三峡下游长江荆江河段历来防洪形势严峻，特别是三峡建成后其河床演变和泥沙的变化更加复杂，因此以该河段为研究对象，用浑沌理论奇怪吸引子和自相似性原理就河流泥沙输移量、建模问题和河流稳定性问题进行了研究。结果表明：影响上荆江及其上游（来沙）泥沙输移的因素至少要有４个。解决了在建模中难予解决的问题以预测未来；定量地描述了荆江河段的稳定性。该方法也可应用于各河段。浑沌理论突破了经典科学范畴，丰富了河流学，在     

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.     

荆江典型河弯河势变化三维数值模拟研究

分别建立了三维水沙数学模型及考虑纵向坍塌范围的二元结构河岸崩塌力学模型，并将两者结合，构建立了荆江典型河弯河势研究的三维数值模型。基于非正交网格采用局部网格可动技术处理由崩岸引起的河道摆动过程。模型采用有限体积法对方程进行离散，采用与动量插值技术相结合的SIMPLEC算法进行模型求解。对石首河弯进行了模拟研究，模拟结果表明：模型能够较好地模拟出蜿蜒河道的水沙运动规律，成功地复演了石首河弯1996年10月至1998年10月期间剧烈的河势变化（主、支汊易位及河道摆动等）过程，实测结果与模拟结果吻合较好；其中河岸坍塌是该河段河势变化剧烈的主要原因之一。     

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...