三峡水库运用对荆江三口分流及洞庭湖的影响

三峡水库运用后荆江河段冲刷观测数据说明其冲刷已呈减缓趋势,预计水库运用20多年时冲刷量接近9亿m3,之后冲刷发展缓慢。三峡水库运用后荆江河段小流量时水位有所下降,但下降速度减缓趋势明显,大流量时变化不大。小流量时水位下降幅度与荆江河段冲刷量相关性较好,并据此估算了未来枯水位变化。三峡水库运用至2010年,干流不同流量下三口分流能力尚未有明显变化,但三峡水库径流调节使三口实际分流量有所减小,年径流量减小约7%。三峡水库汛后蓄水期也降低了洞庭湖水位,使枯水期提前了1个月左右,未来金沙江梯级水电站运用后影响将更大。三峡水库运用后对荆江三口分流及洞庭湖的影响应加以重视,研究应对措施。     

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。     

三峡水库不同调度方式对荆江三口分流影响分析

为了解三峡水库不同调度方式对荆江三口分流量的影响情况,利用三峡水库蓄水运用前1998~2002年三峡逐日入库流量、宜昌站逐日流量与荆江三口5站逐日流量的相关关系,对中小洪水调度模式下（2010~2013年）荆江三口控制站的逐日平均流量进行天然径流还原计算,并对三峡水库初步设计调度方式下荆江三口控制站的逐日平均流量进行模拟计算,分析比较了正在实施的中小洪水调度方式和初步设计调度方式对三口分流量的影响。随后根据分析成果,结合三口季节性用水需求,对三峡水库调度方式优化进行了探讨,提出将三峡水库提前至9月1日蓄水,可适当减少三口断流天数。     

长江中游荆江水沙过程变异与三口洪道通流能力响应分析

长江中游荆江河段通过三口洪道与洞庭湖连通,形成了极其复杂而又影响深远的江湖关系。长江三峡工程的调度运行改变了坝下游荆江河道天然水沙过程,引起干流洪水过程“坦化”,中水时期延长,枯水流量增加,促发了三口洪道对上述新水沙条件的持续响应。采用近70 a长系列实测水文整编数据及河道地形观测成果,分析了三口洪道对荆江水沙变异过程的响应特点,总结了口门段分流分沙、河势及洪道冲淤演变规律。结果表明：三峡工程运行前后同等来水条件下三口分流比有所减小,分沙量与上游枝城来沙相应,分沙比延续其逐渐增大的特征;三峡水库蓄水运用后,三口洪道河床总体呈冲刷状态,2003—2011年总冲刷量为0.514 7亿m³,2011—2016年为0.99亿m³,洪道口门均有所扩展,但实际通流能力尚未得到显著改善。     

三峡水库运用对荆江河道及三口分流影响研究

三口河道是分流荆江水沙入洞庭湖的通道,自20世纪50年代,受自然条件改变及人类活动的影响,三口河道不断衰退。三峡水库运用后,拦截了大部分上游来沙,改变了长江中下游水文泥沙情势,三口河道进入新的调整周期。本文基于水文泥沙实测资料,分析三峡水库运用后荆江和三口河道冲淤及分流变化规律。研究结果表明,三峡水库蓄水以来,由于三口河道与荆江河道均发生冲刷,三口分流能力尚未发生明显改变,近年长江径流量减小及流量过程的改变是三口分流分沙量减少的主要原因。     

荆江三口分流分沙及洞庭湖出口水沙输移的变化规律

荆江三口分流分沙及洞庭湖出口水沙输移的变化,不仅关系到洞庭湖区防洪、航运及水资源利用等,而且影响到长江与洞庭湖关系的变化趋势。利用三峡工程蓄水前后的最新实测资料分析荆江三口分流分沙及洞庭湖出流水沙变化规律,得到以下成果与结论：三峡工程蓄水以来荆江三口分流分沙比无明显变化趋势,但荆江三口分沙量大幅度地减少,其中三口五站断流天数也无明显变化,除弥陀寺、康家港断流时长江干流临界流量略有减少外,其它三站干流临界流量均变化不大。三峡工程蓄水后七里山年均输沙量减少幅度不大,但洞庭湖排沙比显著增大,甚至部分年份洞庭湖排沙比超过100%。此成果对于深入研究江湖关系调整规律和预测长江与洞庭湖的变化趋势均具有重要意义。     

三峡水库蓄水后荆江三口分流能力变化原因初探

荆江三口分流分沙是驱动江湖关系演变的重要因素之一,研究三峡水库蓄水运用后荆江三口分流能力变化机制具有重要意义。基于长系列水文资料分析,探究了三峡水库蓄水运用前后荆江三口口门附近干流及三口进口段水面比降、口门水位变化与三口分流能力变化之间的驱动-响应机制。研究表明,三峡水库蓄水运用后荆江三口口门附近干流水面比降以增大为主;同流量下三口口门水位均有所下降,太平口水位降幅最大;松滋口、太平口洪道进口段水面比降均有所下降,但藕池口有所增加;太平口附近干、支流水面比降变化相反,对分流比的影响一致;藕池口附近干、支流水面比降同增或同减,对分流比的作用相互抵消,分流比主要朝干支流水面比降中变化幅度相对较大的方向变化;影响松滋口分流能力的因素众多,调整机制更为复杂,需进一步深入研究。     

荆江三口分流能力变化分析

三峡水库蓄水前,荆江三口洪道逐渐淤积萎缩,分流比沿时程减小;三峡水库蓄水运行后,三口洪道发生了普遍冲刷,导致分流能力发生变化。为进一步了解其演变趋势,以便实施合理的综合整治,利用水沙数据、河道地形资料及已有的研究成果,探讨了影响三口分流能力的主要因素。分析结果表明,荆江三口分流总体呈现逐渐减小趋势,在三峡水库蓄水初期高水分流能力有所增强。     

长江中下游水沙与河床冲淤变化特性研究

利用长江干、支流水文和河道地形实测资料,研究了三峡工程运用前后坝下游水沙输移特性与河湖泥沙冲淤的时空格局和变化特征。结果表明：① 三峡工程建成运行后,长江中游洪峰流量减小,中水时间延长,汛后退水时间缩短,干流输沙量大幅减少,泥沙来源发生新变化,荆江三口分流分沙量继续减少;② 长江中游干流河势总体稳定,但河床沿程纵向冲刷强度与三峡水库运用前相比明显增大,且冲刷强度和发展速度均大于原预测值;③ 荆江三口洪道由蓄水前的淤积转为冲刷;④ 洞庭湖淤积速度大为减缓,鄱阳湖受河道采砂等影响,总体由淤积转为冲刷;⑤ 长江中游河、湖泥沙冲淤格局发生调整,三峡水库蓄水前长江中游河、湖呈淤积状态,蓄水后则呈冲刷状态。      

三峡等上游水库水量调度对荆江三口分流的影响

受人类活动、地形自然演变等因素影响,荆江三口分流持续减少,给洞庭湖区水资源利用、水生态环境保护等带来不利影响。三峡等上游水库投入运行后,改变了长江中下游的径流过程,通过数学模型计算,分析丰、平、枯典型来水条件下三峡等上游水库水量调度对荆江三口分流的影响,揭示荆江三口分流与上游水库调度之间的相关关系,可为洞庭湖区治理提供技术支持。     

三峡水库调蓄作用下荆江三口逆流现象成因解析

荆江三口是长江干流分流至洞庭湖以减轻荆江河段防洪压力的重要洪道。2017年长江1号洪水期间,荆江三口出现历史罕见的江湖逆流现象。为探明三口逆流现象成因并揭示其在江湖防洪中的作用,基于大量原始数据,对比分析了近60 a来尤其是三峡水库蓄水以来主要洪水期间的分流情况,并通过分析2017年三口逆流期间主要口门控制站的来水情况、水位演进过程、洪道沿程比降及同期三峡水库调蓄操作,明确了发生三口逆流的充要条件。研究成果能够为科学调度长江中上游水库群、有效缓解洞庭湖区的防洪压力提供有益借鉴。     

荆江三口变化及治理设想

三口洪道湖北部分既受长江洪水威胁也受到洞庭湖洪水顶托影响,每年分泄长江水入洞庭湖,减轻荆江洪水压力做出了重要贡献。近50年来,随着下荆江中洲子、上车弯、沙滩子、石首等四处河道裁弯及葛洲坝、三峡水利枢纽工程的运用,荆江河床冲刷下切,枝城、沙市站中枯水位降低较多,三口分流分沙逐渐减少,三口洪道逐渐淤积。分析三口洪道现状后,提出了三口五河的治理设想。     

荆江三口分流分沙变化规律研究

本文根据实测资料对荆江三口分流分沙历年变化趋势及其原因进行了分析探讨，本文成果分析预测三峡水库兴建后荆江三口分流分沙变化趋势及其治理、江湖关系调整趋势及江、湖的治理均有重要参考价值。     

利用三峡枢纽下泄"清水"改善洞庭湖和荆江的防洪局面

随着三峡水库蓄水，上游金沙江大型水电枢纽陆续建成，三峡水库将长期下泄含沙量较小的“清水”。含沙量的大量减小使长江中游实质上已成为一务新的冲积河流。“清水”大幅度地冲刷荆江河段，将对荆江堤防、河势、航道和防洪形势产生重大的影响。另一方面，三峡水库长期下泄的“清水”具有可观的冲刷能力，是一笔宝贵的财富，善加利用可以改善长江中游的防洪形势。本文建议：增加引“清水”入洞庭湖的水量，一方面避免“清水”对荆江河道的过度冲刷；另一方面可以冲刷洞庭湖的一些关键部位，改善湖区的防洪形势、并促进城陵矾以下长江河道的冲刷。     

近50年来长江中游泥沙输移变化

 对1950年以来长江中游泥沙输移资料作了初步分析。分析结果表明：20世纪60年代下荆江裁弯后,三口(松滋口、太平口、藕池口)分流分沙减少,下荆江径流量和输沙量相应增加,洞庭湖泥沙淤积减少;80年代中期以后,长江中游干流及洞庭湖出口的年输沙量呈减少趋势,城陵矶至武汉河段河床由淤积转为趋向冲淤平衡三峡工程初期蓄水运用后,长江中游含沙量沿程恢复距离较长,但床沙质部分恢复距离相对较短。     

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。