三峽工程蓄水前后監(jiān)利站水沙變化分析

根據(jù)三峽工程蓄水前后水沙資料,對(duì)洞庭湖出流至長(zhǎng)江干流武漢河段水沙輸移特性進(jìn)行了分析.結(jié)果表明,洞庭湖出流城陵磯站含沙量和輸沙量自建站以來(lái)呈單向減小趨勢(shì),螺山站含沙量和輸沙量在荊江裁彎至葛洲壩工程蓄水以前加大,葛洲壩工程蓄水后螺山、漢口兩站輸沙量減小22%左右.三峽工程蓄水后2003年6月至2005年12月期間,本河段螺山、漢口站流量小于25000m3/s時(shí),同流量下含沙量略有減小,流量較大時(shí)變化不大;懸移質(zhì)泥沙顆粒變粗,輸出比加大,且粗顆粒泥沙輸出比增加相對(duì)明顯.

據(jù)國(guó)家環(huán)保部長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)(簡(jiǎn)稱(chēng)三峽公報(bào))發(fā)布的1996—2008年三峽庫(kù)區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理。以2003年和2006年作為標(biāo)志性節(jié)點(diǎn),分析其水質(zhì)變化趨勢(shì)。結(jié)果表明:三峽庫(kù)區(qū)沿程干流及遠(yuǎn)壩支流烏江除2006年及嘉陵江除20042、006年外,其余年份水質(zhì)均達(dá)到或優(yōu)于ⅲ類(lèi)水質(zhì)斷面,受蓄水影響不大;近壩支流澎溪河(小江)、大寧河則受大壩壅水影響,與蓄水前相比,支流口流速減緩,甚至呈靜流狀態(tài),其斷面水質(zhì)由1999年的ⅱ類(lèi)降為2005年開(kāi)始的ⅳ類(lèi),局部水環(huán)境趨復(fù)雜化,并且?guī)靺^(qū)內(nèi)\"水華\"現(xiàn)象近年有所加重。分析水質(zhì)變化的原因主要有成庫(kù)后庫(kù)區(qū)江段流速迅速減小,二期蓄水后庫(kù)區(qū)全江段斷面平均流速下降為0.17m/s,僅為天然河道平均流速的1/4,天然河道斷面平均流速的1/5,以及庫(kù)區(qū)各種污染物質(zhì)排放等。最后從加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和庫(kù)區(qū)坡耕地整治以及完善水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系和法律法規(guī)等4個(gè)方面提出保護(hù)水質(zhì)的措施和建議。

隨著三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行,清水下泄導(dǎo)致壩下游河段受到不同程度的沖刷,使得江湖關(guān)系發(fā)生變化。對(duì)長(zhǎng)江中游主要控制站三峽工程蓄水運(yùn)用前后水文數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明:三峽工程蓄水運(yùn)用后,清水下泄沖刷下游河道深槽部分,長(zhǎng)江河段總體同流量下水位下降,其中以漢口以上河段水位下降明顯,且對(duì)低水影響明顯。三峽工程蓄水運(yùn)用后,三口河道分流比繼續(xù)減少,斷流時(shí)枝城水位有升高趨勢(shì),分流河道逐漸萎縮,荊江過(guò)流量增大。

根據(jù)三峽工程蓄水前后的實(shí)測(cè)資料,分析了荊江河段沿程水位流量關(guān)系變化。研究成果表明:除枝城站在枯水流量下水位略有下降外,上荊江在中、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,下荊江河段水位在同流量下略有下降。除枝城站枯水位變化受盧家河淺灘形成的沙坎石泓影響外,三峽工程蓄水后影響荊江河段水位流量關(guān)系變化的主要原因是:荊江河段處于沖刷狀態(tài),尤其沖刷主要集中在枯水河槽。

采用原型資料分析、長(zhǎng)河段一維數(shù)學(xué)模型計(jì)算等手段,分析和預(yù)測(cè)了三峽工程運(yùn)用對(duì)洞庭湖水沙與沖淤影響,研究了三峽工程運(yùn)用對(duì)洞庭湖出口水位的影響,在此基礎(chǔ)上初步分析了三峽工程運(yùn)用對(duì)湖區(qū)防洪與生態(tài)環(huán)境影響。研究成果表明:三峽水庫(kù)運(yùn)用后30a末,荊江三口年均分流量和分沙量比多年平均值分別減少43%和73%,三口分流道的河床相應(yīng)發(fā)生沖淤變化;三峽工程運(yùn)用后,受荊江三口分流比減少影響,洞庭湖區(qū)泥沙淤積顯著減少,對(duì)增強(qiáng)洞庭湖區(qū)調(diào)蓄功能、延長(zhǎng)洞庭湖壽命有利;受三峽水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用與長(zhǎng)江干流河道沖刷影響,洞庭湖出口水位以下降為主,汛期水位的下降將對(duì)湖區(qū)防洪有利,而枯期水位的下降將對(duì)湖區(qū)水資源利用及生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一定不利影響。

三峽工程明渠截流已于2002年11月6日順利合龍。明渠截流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)地利用當(dāng)今國(guó)內(nèi)外成熟的可靠的先進(jìn)的儀器設(shè)備和水文監(jiān)測(cè)技術(shù),收集了豐富的水文信息。分析研究明渠截流期間壩區(qū)水文情勢(shì)、導(dǎo)流底孔分流情況、明渠流態(tài)和流場(chǎng)、截流戧堤斷面形態(tài)、龍口寬度、落差、流速等水力要素的變化以及各要素間的相關(guān)關(guān)系,及時(shí)利用于施工決策,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

水電站引水區(qū)的河床演變特點(diǎn)和水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律,對(duì)電站引水發(fā)電具有重要影響。根據(jù)三峽工程蓄水初期2006年4月至2011年8月地下電站引水區(qū)3次實(shí)測(cè)地形資料和模型試驗(yàn)成果,分析了地下電站引水區(qū)泥沙沖淤變化特點(diǎn)和電站排沙孔開(kāi)啟后的排沙效果。認(rèn)為三峽工程運(yùn)用后地下電站引水區(qū)受河段邊界條件和水流運(yùn)動(dòng)特性的影響,河床泥沙呈累積性淤積,地下電站排沙孔的作用主要是形成沖刷漏斗保持電站廠前門(mén)前清,而對(duì)整個(gè)引水區(qū)的排沙作用有限。為此,建議進(jìn)一步開(kāi)展三峽工程地下電站排沙孔排沙效果試驗(yàn)研究,優(yōu)化排沙措施,以保證地下電站引水安全。

針對(duì)荊江河段、長(zhǎng)江中下游在三峽工程建成前后的防洪形勢(shì)進(jìn)行了分析。對(duì)于荊江河段,分析了三峽工程建成前后遭遇荊江不同頻率洪水的防洪形勢(shì)變化,結(jié)果表明,三峽工程的建成,從根本上改善了荊江河段的防洪形勢(shì);對(duì)于長(zhǎng)江中下游,通過(guò)三峽工程建成前后遇1954年洪水的模擬得出,三峽工程建成后,長(zhǎng)江中下游防洪能力得以提高,但仍存在約400億m3的超額洪量需要妥善處理,部分地區(qū)防洪形勢(shì)仍然嚴(yán)峻。因此,三峽工程建成后,長(zhǎng)江中下游防洪仍需采取綜合措施,進(jìn)一步加強(qiáng)工程和非工程措施建設(shè)。

根據(jù)資料調(diào)差結(jié)果顯示表明,三峽工程在建成以后,長(zhǎng)江中下游地區(qū)的防洪能力得到了顯著的提高,但仍有超額的洪水量需要進(jìn)行處理。所以,盡管三峽工程已經(jīng)建設(shè)完成,但仍需要進(jìn)一步的加強(qiáng)防洪控制等措施。本文就三峽工程建成前后長(zhǎng)江中下游地區(qū)的防洪形勢(shì)變化關(guān)系進(jìn)行相關(guān)的研究調(diào)查和分析。

三峽工程運(yùn)用前后洞庭湖太平口分流分沙比發(fā)生改變。根據(jù)三峽工程運(yùn)用前后實(shí)測(cè)水文資料分析了太平口分流分沙比的年際、年內(nèi)變化,用m-k檢驗(yàn)分析了太平口分流比與分沙比的變化趨勢(shì),用灰色關(guān)聯(lián)度法分析了三峽工程的運(yùn)用對(duì)太平口分流分沙比的影響。研究表明,三峽工程運(yùn)用前后太平口分流比、分沙比年際變化穩(wěn)定,均呈減小趨勢(shì);三峽工程運(yùn)用后分流分沙比年內(nèi)分布發(fā)生較大改變;三峽工程的運(yùn)用與太平口年平均分流分沙比值之間無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系,而沙市水位和太平口河道斷面與太平口分流分沙比關(guān)系明顯,并在此基礎(chǔ)上建立了三峽工程運(yùn)用前后太平口分流比值變化與沙市水位之間的關(guān)系公式。

利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè),分析三峽工程建設(shè)前后庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展類(lèi)型、時(shí)空過(guò)程,揭示庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)變化的驅(qū)動(dòng)力,探索了城鎮(zhèn)擴(kuò)展與人口城鎮(zhèn)化關(guān)系,研究城鎮(zhèn)環(huán)境變化特征。三峽庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)規(guī)模發(fā)展不均衡,庫(kù)尾城市規(guī)模龐大,庫(kù)中、東部區(qū)縣級(jí)城市規(guī)模較小,而鄉(xiāng)鎮(zhèn)的比例占城鎮(zhèn)面積24%;在過(guò)去15a中,建城區(qū)規(guī)模擴(kuò)大172%,高于全國(guó)省會(huì)城市發(fā)展水平72%;三峽庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí),東西城鎮(zhèn)規(guī)模差距逐步縮小,三峽工程建設(shè)起著重要的推動(dòng)作用;城鎮(zhèn)發(fā)展以侵占了優(yōu)質(zhì)耕地資源為代價(jià),耕地占城鎮(zhèn)變化83%;城鎮(zhèn)用地變化與人口城市化發(fā)展不平衡,城鎮(zhèn)空間發(fā)展快于人口城鎮(zhèn)化過(guò)程,城鎮(zhèn)對(duì)農(nóng)村人口的吸引力不及全國(guó)省會(huì)城市平均水平,在2007年城市化率低于全國(guó)水平13%,差距進(jìn)一步擴(kuò)大;城市空間結(jié)構(gòu)發(fā)展模式受地形和土地資源的限制,城市分維數(shù)和坡度分別增加1.2%和1.04°,城市向潛山區(qū)擴(kuò)展或搬遷的同時(shí),城市空間的完整性下降。

論述了與三峽水庫(kù)提前蓄水有關(guān)的工程要求,及對(duì)庫(kù)區(qū)移民、地質(zhì)災(zāi)害防治、水環(huán)境治理等所采取的措施。

以葛洲壩-三峽梯級(jí)水庫(kù)為研究對(duì)象,根據(jù)水庫(kù)的不同運(yùn)行階段劃分研究時(shí)段,基于寸灘、宜昌、漢口、大通站1954~2008年的日流量和日含沙量資料,計(jì)算分析了梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行對(duì)長(zhǎng)江中下游輸沙量及水沙關(guān)系的影響。結(jié)果表明：4個(gè)水文站的年輸沙量、含沙量總體呈下降趨勢(shì),梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行對(duì)中下游輸沙量及水沙關(guān)系的影響與水庫(kù)庫(kù)容和距離水庫(kù)遠(yuǎn)近有關(guān);水庫(kù)攔截造成的泥沙減少與年徑流量變化無(wú)關(guān),與徑流量的季節(jié)分配變化有關(guān),徑流量季節(jié)分配的變化和梯級(jí)水庫(kù)的蓄水?dāng)r沙都使大通站月輸沙量的年內(nèi)分配更加均勻。

為了解三峽水庫(kù)運(yùn)行對(duì)大壩上下游水質(zhì)的影響,同時(shí)為三峽江段水質(zhì)保護(hù)提供參考,根據(jù)長(zhǎng)江三峽水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心在三峽庫(kù)區(qū)官渡口和壩下南津關(guān)兩個(gè)重要斷面1998～2012年間的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料,比對(duì)分析了水庫(kù)蓄水前后部分水質(zhì)指標(biāo)的年際和年內(nèi)變化特征,并探討其成因.結(jié)果表明,2003年三峽水庫(kù)135m蓄水成功后,水體中ss和重金屬等指標(biāo)濃度下降,tp等營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)濃度呈不同程度減小do等氧平衡指標(biāo)濃度總體下降.由此可得:三峽水庫(kù)運(yùn)行對(duì)庫(kù)區(qū)及壩下游水體水質(zhì)有積極影響;水庫(kù)運(yùn)行后,水流變緩,泥沙沉降,使得水體含沙量明顯減少,污染物濃度也相應(yīng)降低,泥沙吸附沉降作用對(duì)減少大多數(shù)水體污染物的作用不可小覷;但庫(kù)區(qū)中吸附了大量水體污染物的泥沙,如果再懸浮,會(huì)對(duì)長(zhǎng)江干流水質(zhì)產(chǎn)生不利影響,應(yīng)密切關(guān)注庫(kù)區(qū)水體泥沙含量的變化規(guī)律.

介紹了長(zhǎng)江宜昌至枝城河段的基本情況,分析了來(lái)水來(lái)沙特征,論述了河段近期的演變情況。

對(duì)三峽工程初期蓄水大壩變形監(jiān)測(cè)成果的分析表明:大壩基礎(chǔ)水平位移很小,處于穩(wěn)定狀態(tài);壩基垂直位移總體呈沉降趨勢(shì),最大沉降量2158mm,相鄰壩段壩體沉降量絕大多數(shù)小于1mm,無(wú)不均勻沉降;左廠1～5號(hào)壩段等部位基礎(chǔ)水平位移很小,壩基沉降量相對(duì)較小,無(wú)不均勻沉降;升船機(jī)上閘首壩段由于建基面高程較高,受蓄水影響不大,水平和垂直位移變化不大。總之,大壩變形量值均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),規(guī)律合理,大壩工作性態(tài)正常,大壩是安全的。

本文從開(kāi)發(fā)性移民政策、三峽工程對(duì)庫(kù)區(qū)旅游資源開(kāi)發(fā)價(jià)值的提升、西部大開(kāi)發(fā)、加入wto等四個(gè)方面,分析了三峽庫(kù)區(qū)旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。

以統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)歷史實(shí)測(cè)資料進(jìn)行分析,研究三峽蓄水前后沙市河段航道水位變化現(xiàn)象,找出其變化規(guī)律,可為今后長(zhǎng)江沙市河段的航道維護(hù)管理工作提供技術(shù)支持。

根據(jù)三峽工程大江截流期間收集到的截流河段、導(dǎo)流明渠、二期上下圍堰口門(mén)區(qū)的水位、流速、流量、河床地形、水面流態(tài)等監(jiān)測(cè)資料，分析研究了截流河段（尤其是動(dòng)態(tài)的龍口）水力要素的變化規(guī)律及其相互關(guān)系。分析表明，龍口縱、橫斷面的流速分布受戧堤進(jìn)占與平拋墊底施工和上游來(lái)水來(lái)沙的綜合影響。圍堰滲流量的監(jiān)測(cè)對(duì)分析明渠分流比、石渣戧堤穩(wěn)定研究起到了補(bǔ)充作用

根據(jù)資料調(diào)差結(jié)果顯示表明,三峽工程在建成以后,長(zhǎng)江中下游地區(qū)的防洪能力得到了顯著的提高,但仍有超額的洪水量需要進(jìn)行處理。所以,盡管三峽工程已經(jīng)建設(shè)完成,但仍需要進(jìn)一步的加強(qiáng)防洪控制等措施。本文就三峽工程建成前后長(zhǎng)江中下游地區(qū)的防洪形勢(shì)變化關(guān)系進(jìn)行相關(guān)的研究調(diào)查和分析。

針對(duì)三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用以來(lái)排沙比問(wèn)題,在深入研究三峽水庫(kù)不同蓄水運(yùn)用階段水庫(kù)排沙效果的基礎(chǔ)上,著重研究各年年內(nèi)蓄水排沙過(guò)程,系統(tǒng)地分析水庫(kù)排沙效果的影響因素。結(jié)果表明:庫(kù)區(qū)河道特性、入庫(kù)水沙條件以及壩前水位的高低是水庫(kù)排沙比變化的主要影響因素。2003年6月～2010年12月,水庫(kù)排沙比為26.1%。水庫(kù)排沙主要集中在汛期5～10月,排沙比為29.0%。尤其是在洪峰期間,庫(kù)區(qū)水流流速較大,水流挾沙能力強(qiáng),進(jìn)入水庫(kù)的泥沙大部分能輸移到壩前,水庫(kù)排沙比較大,當(dāng)入庫(kù)流量大于30000m3/s時(shí),水庫(kù)最大排沙比可達(dá)81.0%。此外,隨著汛期壩前水位的抬高,水庫(kù)排沙效果有所減弱,尤其是粗顆粒泥沙的多少也很大程度上影響水庫(kù)排沙效果,水流的挾沙能力隨著水流流速的減小而減小,粗顆粒泥沙的排沙比隨之發(fā)生較全沙更為明顯的減小。

以三峽工程蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn),利用金沙江流域1956~2014年共計(jì)59年降水、徑流資料,定量分析了三峽水庫(kù)蓄水前后金沙江流域降水徑流的變化趨勢(shì)。根據(jù)金沙江流域在三峽工程蓄水后的降水資料插補(bǔ)出徑流,并與實(shí)測(cè)徑流比較,定量分析了在氣候條件不變的情況下下墊面條件改變對(duì)徑流的影響。