三峡水库洪水资源利用Ⅰ:调度方式和效益分析

三峡水库试验性蓄水以来的调度运行实践表明,汛期对中小洪水实施滞洪调度,既减轻长江中下游防洪压力,又提升了三峡水库洪水资源利用水平。为了提升三峡水库洪水资源利用水平,针对30 000~55 000m3/s的水库来水进行了洪水资源利用研究。通过研究,提出了洪水资源利用的基本原则和控制条件,分析了洪水资源利用启动时机和预报预泄条件,制定了三峡水库洪水资源利用调度规则,分析了洪水资源利用的防洪影响和发电效益。同时考虑到洪水预报误差、预见期、上游水库调蓄作用的影响,开展了2012年洪水资源利用实例分析。研究还定量明确了三峡水库洪水资源利用的调度方式和效益分析,研究结果对于发挥三峡水库综合利用效益具有重要的理论意义和良好的推广应用价值。     

长江上游水库群联合蓄水调度初步研究与思考

蓄水期是长江中下游地区用水需求最集中的时期,蓄水调度是实现水库综合利用任务最重要的环节。根据水库汛期承担的防洪任务,将长江上游蓄水水库分为仅承担所在支流防洪、自身无防洪任务但承担长江中下游防洪以及承担所在支流和长江中下游双重防洪任务的3种类型。重点分析了承担本河流和配合三峡水库承担长江中下游双重防洪任务的部分控制性水库防洪与蓄水的关系,并探讨了水库提前蓄水的可行性;结合来水的不确定性,分析了在特枯水年、偏枯水年和偏丰水年等不同典型年下三峡水库蓄水调度方式及应对措施。另外就水库群联合蓄水调度研究面临的挑战,提出了亟待开展的工作建议。     

三峡水库蓄水前后洞庭湖区水环境演化过程研究进展

为揭示洞庭湖区水环境变化对三峡蓄水等因素的响应过程,总结各学者研究成果的基础上得出以下主要结论:三峡大坝建成运行后洞庭湖区主要污染物仍是总氮、总磷,湖区水质由贫-中营养过渡到轻度富营养,水质进一步恶化;三峡蓄水改变了原有湖区水文节律及底床冲淤状况,导致湖区水质指标变化;荆江河段与四水流域排污量增大,对湖区水质影响效应逐渐增强;湖区湿地出露时间提前,湿地生态系统受到一定程度破坏;目前各学者对水质评价指标各有不同、评价结果迥异,对水环境治理带来一定的影响。建立考虑三峡工程影响下合理的湖区水质预测预报机制已是当前亟需解决的重大科学问题,为预测湖区水质的变化趋势和水环境综合治理提供科学合理的理论依据。     

新水沙情势下长江中下游干流岸线保护研究——以扬中市2017年江堤崩岸治理为例

近十几年来随着水沙情势的显著变化,长江中下游干流崩岸险情频发,加强崩岸治理和岸线保护是沿江防洪安全和经济发展的重要保障。在梳理三峡水库蓄水以来坝下游水沙情势变化、河道冲刷和崩岸情况的基础上,以2017年11月江苏省扬中市江堤崩岸为例,分析崩岸段近期河道演变特征和地勘资料,认为河槽持续冲刷下切贴岸及二元土质结构河岸是崩塌的主要原因,而2016~2017年连续大洪水加了快崩岸的发生。崩岸发生后立即实施了窝塘抢护并修筑临时挡水子堤,随后实施完成干堤复建和窝塘上下游岸线守护工程,实现了2018年成功度汛。此次崩岸的特点和原因在长江中下游较为典型,对崩岸治理与岸线保护具有启示作用。     

三峡水库支流水华机理及其调控技术研究进展

三峡水库自2003年蓄水以来,水库干支流水环境状况及支流水华问题已成为广泛关注的问题,国内外不少科研单位及学者对此进行了大量的研究。本文在介绍三峡水库蓄水以来水库水质状态及支流水华情势的基础上,系统总结了关于三峡水库干支流水动力特征及其环境效应、水华机理及其调控措施的研究发现,并提出了有待进一步研究的内容。主要研究发现包括:(1)三峡水库蓄水后支流库湾普遍存在分层异重流现象,产生的原因是干支流温度差及泥沙浓度差引起的水体密度差,其中水体温度差是主要因素;(2)在分层异重流的驱动下,支流库湾水体呈现"双混斜"及"半U"型特殊水体分层模式,支流库湾营养盐也主要来自于水库干流倒灌;(3)流速变缓只是支流暴发水华的表观原因,分层异重流驱动下的混合层(Zm)与临界层(ZCr)的关系变化才是决定水华生消的关键;(4)水库水位升降可通过影响分层异重流的形态、改变支流水体分层状态进而调控支流水华的生消过程,基于此提出了防控支流水华的"潮汐式"生态调度方法。如何将上述新发现上升为具有三峡水库特色的系统理论与方法,实现支流水华的精准预测预报,开展能够协调水库传统效益和防控支流水华等生态效益的三峡及上游梯级水库群联合多目标优化调度实践,应是今后进一步努力的方向。     

长江干流九江段与鄱阳湖不同季节的同位素特征

为了分析不同时期鄱阳湖与长江及其他各条河流的关系,初步探讨三峡水库运行对鄱阳湖水量的影响,对九江段长江干流、鄱阳湖地区河水、湖水进行了采样和氘氧稳定同位素分析。结果表明:水体同位素存在明显的时间和空间变化,可用于揭示湖泊与河流之间的关系。三峡补水调度过程能有效减少鄱阳湖春季的水量流失,4月份鄱阳湖流域已进入雨季,大量内河来水导致鄱阳湖水以较大的流量向长江补给;调洪削峰调度阶段,较高的长江水位对鄱阳湖存在一定的顶托作用,导致湖水难以排泄;三峡蓄水过程引起的长江水位降低加速了枯水期鄱阳湖水的流失。三峡水库的调度需要考虑到鄱阳湖流域水情,以免加重该流域丰水期的洪涝灾害和枯水期的水资源短缺。     

2016年长江1号洪水过程中三峡水库防洪作用初步分析

自2016年7月以来,长江上游及局部地区持续强降雨,造成湖北省武汉市大面积城市内涝,汉口水位超警戒水位,一些网站和民众对三峡工程的防洪作用产生怀疑。基于长江干流若干控制性水文站的实时水文数据,分析了2016年7月上旬长江洪水的时空演变过程,并与1998年同期洪水过程作了对比。研究表明:2016年7月上旬洪水流量和水位均超过1998年同期值,三峡水库若不拦截1号洪峰部分流量(最大达19 000 m3/s),将导致汉口站7月7日洪峰水位达29.72 m,三峡水库削减汉口洪峰水位1.35 m。三峡水库对长江中下游的防洪作用由此可见。     

溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度研究

由于溪洛渡、向家坝水库与三峡水库蓄水时间上的同步性,使三峡水库蓄水难度进一步加大,进而影响其综合效益的发挥。为满足下游地区在蓄水期对上游梯级水库下泄流量的新要求,研究金沙江溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度方案,优化梯级水库蓄水过程。在综合分析防洪、泥沙、库区、发电及供水等指标基础上,推荐梯级水库蓄水调度方案。防洪、库区淹没及泥沙淤积的影响分析表明,所提方案可进一步缓解下游地区的供水压力,对金沙江梯级水库联合蓄水调度一定实践指导意义。     

葛洲坝-三峡水库不同蓄水阶段对中下游水沙影响

以葛洲坝-三峡梯级水库为研究对象,根据水库的不同运行阶段划分研究时段,基于寸滩、宜昌、汉口、大通站1954~2008年的日流量和日含沙量资料,计算分析了梯级水库运行对长江中下游输沙量及水沙关系的影响。结果表明:4个水文站的年输沙量、含沙量总体呈下降趋势,梯级水库运行对中下游输沙量及水沙关系的影响与水库库容和距离水库远近有关;水库拦截造成的泥沙减少与年径流量变化无关,与径流量的季节分配变化有关,径流量季节分配的变化和梯级水库的蓄水拦沙都使大通站月输沙量的年内分配更加均匀。