三峽水庫調(diào)度方式對(duì)洞庭湖入流影響??

利用河流動(dòng)力學(xué)ｓａｉｎｔｖｅｎａｎｔ方程組，通過建立描述長江水情的數(shù)值模式，進(jìn)行三峽工程對(duì)長江城陵磯站水位影響預(yù)測。在預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)城陵磯站與洞庭湖各湖區(qū)水位代表站的水位相關(guān)關(guān)系，研究三峽工程對(duì)洞庭湖水位的影響

河流上游修建水庫會(huì)改變河流下游自然的水文過程,下游河流及通江湖泊的各種變化與上游水沙過程的改變有著千絲萬縷的聯(lián)系。三峽工程運(yùn)行后將會(huì)對(duì)長江中下游特別是洞庭湖產(chǎn)生何種影響是眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。在閱讀了近百篇關(guān)于三峽工程建設(shè)對(duì)洞庭湖的影響研究的論文和相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,綜述了洞庭湖對(duì)三峽水庫建設(shè)的響應(yīng),從三峽運(yùn)行以來對(duì)洞庭湖水情和淤積的變化、荊江三口分流分沙的變化以及城陵磯水位流量的演變等方面進(jìn)行了總結(jié)和綜述,并展望了今后的研究趨勢與方向,以期對(duì)三峽工程與洞庭湖的關(guān)系進(jìn)一步研究提供參考。

汛限水位優(yōu)化調(diào)度在進(jìn)一步充分發(fā)揮三峽水庫的綜合效益的同時(shí)必然影響水庫淤積發(fā)展過程,進(jìn)而影響航運(yùn)狀況。文中運(yùn)用一維及二維非恒定流非均勻沙數(shù)學(xué)模型,計(jì)算分析了汛限水位優(yōu)化調(diào)度對(duì)三峽水庫泥沙淤積及航運(yùn)的影響,結(jié)果表明,采用汛限水位優(yōu)化調(diào)度方案后,三峽水庫的淤積發(fā)展過程將加快,但是,在三峽水庫運(yùn)行的前100年內(nèi),這種淤積差別并不大。優(yōu)化調(diào)度對(duì)各個(gè)河段淤積的影響程度不同,從絕對(duì)量來說,水庫下段受優(yōu)化調(diào)度影響最大,一度出現(xiàn)的淤積量差別是最大的;從相對(duì)量來說,水庫變動(dòng)回水區(qū)下段及常年回水區(qū)上段受優(yōu)化調(diào)度的影響要明顯大于下段。從變動(dòng)回水區(qū)航運(yùn)情況看,優(yōu)化調(diào)度對(duì)銅鑼?shí){以下河段航運(yùn)的影響不大,對(duì)銅鑼?shí){以上河段,由于受上游水庫修建及來水來沙減少造成的沖刷的影響,優(yōu)化調(diào)度的影響也并不明顯。

針對(duì)三峽水庫的建立,國內(nèi)外學(xué)者主要研究其局地氣候的變化,而對(duì)于局地天氣的影響研究則相對(duì)較少。利用中尺度數(shù)值模式wrf,通過改變下墊面水庫庫區(qū)的形狀、面積,模擬水庫區(qū)域3天的天氣演變情況,檢驗(yàn)水庫對(duì)宜昌天氣的影響。結(jié)果表明:水庫建立后,宜昌地區(qū)氣溫在夜間明顯升高,白天明顯降低,其溫度主要受臨近城市區(qū)域湖泊面積大小的影響而非湖泊總面積大小。湖面風(fēng)不再是簡單白天向四周發(fā)散,晚上向湖面集中,而在湖面上空形成了一個(gè)小的環(huán)流系統(tǒng)。最后利用class模式驗(yàn)證平流作用對(duì)相對(duì)濕度、邊界層高度的影響。結(jié)果表明:湖面周邊區(qū)域相對(duì)濕度的變化取決于濕度平流作用;溫度平流對(duì)邊界層高度的變化起主導(dǎo)作用,影響效果也最明顯;濕度平流對(duì)邊界層高度的變化影響較小,二者共同作用的影響效果最強(qiáng)。

三峽水庫汛末蓄水改變了長江中下游的水文過程，對(duì)鄱陽湖水位存在潛在影響。采用多元線性回歸模型建立鄱陽湖水位與漢口流量、5河（贛江、撫河、信江、饒河、修水）流量的函數(shù)關(guān)系，并假設(shè)該函數(shù)關(guān)系在三峽水庫運(yùn)行前后保持不變。通過三峽水庫運(yùn)行后引起的漢口流量改變值，得到鄱陽湖水位的變化量。擬定3種不同的蓄水方案，分析了鄱陽湖水位受三峽水庫蓄水的影響大小及空間格局特征。結(jié)果表明：受蓄水影響，起蓄時(shí)間10月1日、9月15日和9月1日對(duì)應(yīng)的星子站水位降低值分別為2．23、1．37和1．05m，都昌站分別為2．10、1．29和0．99m，康山站分別為1．38、0．9l和o．68m。水位影響隨起蓄時(shí)間的提前而減弱，空間上呈北高南低的格局。從消除或減免三峽水庫蓄水對(duì)鄱陽湖的影響角度，建議優(yōu)化三峽水庫汛末蓄水調(diào)度方式，并做好與鄱陽湖5河支流水庫調(diào)度之間的協(xié)調(diào)。

以長江三峽水庫蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn),將烏江流域1956~2014合計(jì)59年降水、徑流資料分為兩部分,定量分析了三峽水庫2003年蓄水前后烏江流域降水徑流的趨勢變化.根據(jù)烏江流域在三峽水庫2003年蓄水后的降水資料插補(bǔ)出其徑流資料,并與實(shí)測徑流資料相比較,定量分析在氣候等條件不變情況下,因下墊面條件改變對(duì)徑流有何種程度的影響,為長江上游控制性水庫優(yōu)化調(diào)度,徑流預(yù)報(bào)模型的選用,水資源合理配置提供技術(shù)支撐.

從水環(huán)境的角度分析三峽工程對(duì)洞庭湖的影響,研究三峽工程建成后洞庭湖的水環(huán)境容量、淤沙變化、化學(xué)特征、生態(tài)環(huán)境變化,提出三峽工程建成后對(duì)洞庭湖水環(huán)境的影響主要有三方面:①枯水期增泄流量及洪水期減泄流量對(duì)水生動(dòng)植物的影響;②水庫攔蓄泥沙對(duì)淤積的影響;③對(duì)水質(zhì)的影響。

用水動(dòng)力學(xué)方法，根據(jù)三峽建庫前后不同的時(shí)空邊界條件，模擬長江水情要素，并建立長江水位與洞庭湖水位的回歸方程，從而預(yù)測三峽工程對(duì)洞庭湖區(qū)洲灘面積的影響。

綜合應(yīng)用國內(nèi)外湖庫營養(yǎng)控制標(biāo)準(zhǔn)的制訂方法的基礎(chǔ)上,提出了湖泊富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)的綜合營養(yǎng)指數(shù)校驗(yàn)法,并對(duì)三峽庫區(qū)支流進(jìn)行了富營養(yǎng)化評(píng)價(jià).結(jié)果顯示,調(diào)查期間,30條支流中,19條支流的平均營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為富營養(yǎng)化水平,11條支流的平均營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為中營養(yǎng)水平.4～9月各支流的平均綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)值均達(dá)到富營養(yǎng)化水平,8月份出現(xiàn)最大值(55.43),顯示春、夏季節(jié)庫區(qū)支流發(fā)生富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)較高,應(yīng)為控制庫區(qū)富營養(yǎng)化發(fā)生的敏感時(shí)期.與目前國內(nèi)傳統(tǒng)的由"七五"期間調(diào)查的26個(gè)湖泊總結(jié)得出的"湖庫富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定"的評(píng)價(jià)方法相比,綜合營養(yǎng)指數(shù)校驗(yàn)法的評(píng)價(jià)結(jié)果比較符合三峽水庫支流的實(shí)際水質(zhì)狀況,適用于三峽水庫支流的富營養(yǎng)化評(píng)價(jià).

以cod、tn、tp為例,討論了三峽工程運(yùn)行前后洞庭湖水環(huán)境容量的變化,并對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,三峽工程的運(yùn)行增加了洞庭湖枯水期的水環(huán)境容量,而在豐水期有小范圍的降低?？傮w來看,在全年的大部分月份中三峽工程的運(yùn)行在一定程度上提高了洞庭湖的水環(huán)境容量,對(duì)洞庭湖水體狀況的改善起到了積極的促進(jìn)作用

荊江三口作為連接洞庭湖和荊江的紐帶；歷來是研究洞庭湖區(qū)防洪、航運(yùn)、水環(huán)境變化和水資源利用的關(guān)鍵點(diǎn)；通過建立荊江三口分流模型；將2008—2015年枝城日實(shí)測流量和相應(yīng)的還原流量作為模型輸入資料；計(jì)算出有、無三峽工程情況下荊江三口的分流量；探討了三峽水庫對(duì)荊江三口發(fā)流量、分流比、斷流情況的影響(此影響為徑流調(diào)節(jié)和河道調(diào)整的綜合影響)；同時(shí)分離并探討了河道調(diào)整對(duì)荊江三口分流量變化的影響；結(jié)果表明:有三峽工程情況下；在徑流調(diào)節(jié)和河道地形調(diào)整的綜合影響下；汛前消落期荊江三口多年平均分流量和分流比分別增大28.17%；9.59%；斷流情況基本無變化；汛期多年平均分流量減少2.11%；分流比增長0.56%；斷流情況變化不大；汛末蓄水期多年平均分流量和分流比分別減少33.87%和19.84%；松滋口和太平口斷流情況無明顯變化；藕池口斷流天數(shù)增多且斷流日期提前；枯水期三口多年平均分流量增大8.60%；多年平均分流比減小2.93%；松滋口和藕池口在有三峽工程情況下每年分別平均少斷流30.43；6.80d；太平口每年平均多斷流30.86d；其中；河道地形調(diào)整使汛期荊江三口分流量增加2.73%；汛前消落期、汛末蓄水期、枯水期荊江三口分流量分別減小16.62%；3.10%；18.49%；該結(jié)果可為洞庭湖區(qū)湖泊干旱情況、水資源利用與保護(hù)及三峽水庫的運(yùn)行調(diào)度提供研究基礎(chǔ)；

根據(jù)三峽工程建成后對(duì)荊江和城陵磯地區(qū)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)度方式,采用大湖演算模型對(duì)1996、1998、1999年洞庭湖區(qū)3種不同來水組合的典型洪水進(jìn)行了分析計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,三峽工程不同的實(shí)時(shí)調(diào)度方案,其作用相差大,且對(duì)于不同的來水組合類型的洪水,不同的調(diào)度方式其作用大小不一樣,對(duì)于歷時(shí)不長,長江干流洪水與湖南省"四水"惡劣遭遇的湖區(qū)洪水,作用較大;對(duì)于湖南省"四水"來水為主的典型洪水和長江干流與"四水"長歷時(shí)復(fù)峰惡劣遭遇的湖區(qū)洪水其作用較小。

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,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;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。

為進(jìn)一步掌握三峽工程運(yùn)行后洞庭湖區(qū)所發(fā)生的變化與遇到的問題，2016年11月28日至30日，湖南省水利廳科技外事處組織開展了“三峽工程運(yùn)行對(duì)洞庭湖區(qū)影響調(diào)研考察活動(dòng)”。廳科技委、省水利學(xué)會(huì)、湖南師范大學(xué)、長沙理工大學(xué)、省水電設(shè)計(jì)院、水電職院、省水科院有關(guān)專家學(xué)者以及廳科技外事處、水資源處、水文局、

為進(jìn)一步掌握三峽工程運(yùn)行后洞庭湖區(qū)所發(fā)生的變化與遇到的問題，2016年11月28日至30日，湖南省水利廳科技外事處組織開展了“三峽工程運(yùn)行對(duì)洞庭湖區(qū)影響調(diào)研考察活動(dòng)”。廳科技委、省水利學(xué)會(huì)、湖南師范大學(xué)、長沙理工大學(xué)、省水電設(shè)計(jì)院、水電職院、省水科院有關(guān)專家學(xué)者以及廳科技外事處、水資源處、水文局、

為揭示洞庭湖區(qū)水環(huán)境變化對(duì)三峽蓄水等因素的響應(yīng)過程,總結(jié)各學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上得出以下主要結(jié)論:三峽大壩建成運(yùn)行后洞庭湖區(qū)主要污染物仍是總氮、總磷,湖區(qū)水質(zhì)由貧-中營養(yǎng)過渡到輕度富營養(yǎng),水質(zhì)進(jìn)一步惡化；三峽蓄水改變了原有湖區(qū)水文節(jié)律及底床沖淤狀況,導(dǎo)致湖區(qū)水質(zhì)指標(biāo)變化；荊江河段與四水流域排污量增大,對(duì)湖區(qū)水質(zhì)影響效應(yīng)逐漸增強(qiáng)；湖區(qū)濕地出露時(shí)間提前,濕地生態(tài)系統(tǒng)受到一定程度破壞；目前各學(xué)者對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)各有不同、評(píng)價(jià)結(jié)果迥異,對(duì)水環(huán)境治理帶來一定的影響。建立考慮三峽工程影響下合理的湖區(qū)水質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)機(jī)制已是當(dāng)前亟需解決的重大科學(xué)問題,為預(yù)測湖區(qū)水質(zhì)的變化趨勢和水環(huán)境綜合治理提供科學(xué)合理的理論依據(jù)。

為研究庫水位升降對(duì)涉水邊坡穩(wěn)定性的影響,選取距三峽大壩壩址56km處的譚家河滑坡作為研究對(duì)象,探討了不同庫水位升降速率對(duì)于滑坡滲流場和穩(wěn)定性的影響。通過分析gps監(jiān)測結(jié)果,判定譚家河滑坡為典型浮托減重型滑坡。采用geostudio2007有限元分析軟件,利用seep/w模塊模擬庫水位在145~175m之間波動(dòng)的瞬態(tài)滲流場,將滲流場結(jié)果應(yīng)用于slope/w模塊對(duì)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。通過數(shù)值計(jì)算,得到了不同庫水位升降速率與邊坡地下水位線和穩(wěn)定性之間的規(guī)律,對(duì)研究浮托減重型滑坡有一定的參考價(jià)值。

針對(duì)三峽水庫入庫水沙條件及實(shí)際運(yùn)行方式的變化,計(jì)算分析了三峽水庫蓄水方案變化對(duì)水庫泥沙運(yùn)動(dòng)及變動(dòng)回水區(qū)航運(yùn)條件造成的影響.采用一維水沙數(shù)學(xué)模型,計(jì)算了不同蓄水方案對(duì)水庫泥沙淤積情況的影響及各方案間的差別,進(jìn)而對(duì)方案調(diào)整后變動(dòng)回水區(qū)重點(diǎn)淺灘的水深變化進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,在新的水沙條件及考慮上游建庫的影響下,蓄水方案調(diào)整帶來的影響主要集中在6~11a,并隨水庫運(yùn)行時(shí)間的延長而縮小,不會(huì)對(duì)變動(dòng)回水區(qū)淺灘河段通航條件產(chǎn)生不利影響.

采用長江上游梯級(jí)水庫聯(lián)合調(diào)度泥沙數(shù)學(xué)模型,開展了溪洛渡、向家壩建庫對(duì)三峽水庫淤積影響計(jì)算研究。研究結(jié)果表明:上游溪洛渡、向家壩建庫攔沙可大幅度減少三峽水庫入庫沙量,使得三峽庫區(qū)淤積強(qiáng)度明顯減弱,考慮溪洛渡、向家壩建庫攔沙影響后,100年末三峽水庫入庫沙量可減少40.6%,庫區(qū)淤積體積可減少30.0%,上游溪洛渡和向家壩水庫蓄水?dāng)r沙可明顯提高三峽水庫的調(diào)節(jié)庫容和防洪庫容保留率。

三峽工程蓄水運(yùn)用后,由于其對(duì)上游洪水的控制作用,進(jìn)入洞庭湖的水沙減少,洞庭湖的防洪形勢將得到較大改善。但同時(shí)造成枯水位大幅降低,對(duì)洞庭湖的水資源綜合利用、水生態(tài)環(huán)境和工程運(yùn)行產(chǎn)生了其他影響。對(duì)洞庭湖的治理,應(yīng)充分考慮三峽水庫的影響,在深入研究江湖關(guān)系變化的基礎(chǔ)上,堅(jiān)持人水和諧、江湖兩利的原則,合理確定城陵磯控制水位和洞庭湖調(diào)蓄容量,提高防洪能力、穩(wěn)定長江河道,加強(qiáng)水資源配置能力建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。

2012年以來,金沙江下游向家壩水電站、溪洛渡水電站相繼蓄水運(yùn)用,攔截了金沙江下游泥沙。為了解梯級(jí)水庫泥沙淤積情況及其攔沙作用對(duì)下游三峽水庫的影響,基于大量水沙、固定斷面觀測資料,采用輸沙法和地形法,計(jì)算分析了向家壩水電站、溪洛渡水電站2庫自運(yùn)用以來的庫區(qū)泥沙淤積量及分布特征,研究了梯級(jí)水庫攔沙作用對(duì)三峽水庫的影響。結(jié)果表明:向家壩、溪洛渡庫區(qū)泥沙淤積量較小,金沙江下游梯級(jí)攔沙使得三峽入庫沙量及庫尾重點(diǎn)河段淤積強(qiáng)度均減小。研究成果對(duì)梯級(jí)水庫運(yùn)行、三峽水庫運(yùn)行及調(diào)度方式優(yōu)化具有十分重要的意義。

三峽大壩建成后庫區(qū)水位上升,常年水面面積也將大幅增加,庫區(qū)下墊面將發(fā)生變化,從而導(dǎo)致局地氣候特征的變化。為了解三峽大壩對(duì)庫區(qū)降水量的影響,基于三峽庫區(qū)37個(gè)雨量站點(diǎn)1958-01-01～2008-12-31逐日有效降水量資料,采用氣象診斷旋轉(zhuǎn)正交經(jīng)驗(yàn)函數(shù)(reof)方法計(jì)算并分析了三峽庫區(qū)和大壩南北部年均降水量、四季降水量的時(shí)空變化情況,并通過reof模態(tài)圖時(shí)間系數(shù)分析了建壩前后降水量的波動(dòng)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),三峽水庫運(yùn)行后庫區(qū)降水量存在一定的波動(dòng),三峽大壩在運(yùn)行前45年與運(yùn)行后6年的時(shí)間內(nèi),年均、四季整個(gè)庫區(qū)與北部降水量差值波動(dòng)幅度并不明顯。