三峡水库调度方式对洞庭湖入流影响  

利用河流动力学ｓａｉｎｔｖｅｎａｎｔ方程组，通过建立描述长江水情的数值模式，进行三峡工程对长江城陵矶站水位影响预测。在预测结果的基础上，根据城陵矶站与洞庭湖各湖区水位代表站的水位相关关系，研究三峡工程对洞庭湖水位的影响

河流上游修建水库会改变河流下游自然的水文过程,下游河流及通江湖泊的各种变化与上游水沙过程的改变有着千丝万缕的联系。三峡工程运行后将会对长江中下游特别是洞庭湖产生何种影响是众多学者关注的焦点。在阅读了近百篇关于三峡工程建设对洞庭湖的影响研究的论文和相关资料的基础上,综述了洞庭湖对三峡水库建设的响应,从三峡运行以来对洞庭湖水情和淤积的变化、荆江三口分流分沙的变化以及城陵矶水位流量的演变等方面进行了总结和综述,并展望了今后的研究趋势与方向,以期对三峡工程与洞庭湖的关系进一步研究提供参考。

汛限水位优化调度在进一步充分发挥三峡水库的综合效益的同时必然影响水库淤积发展过程,进而影响航运状况。文中运用一维及二维非恒定流非均匀沙数学模型,计算分析了汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,结果表明,采用汛限水位优化调度方案后,三峡水库的淤积发展过程将加快,但是,在三峡水库运行的前100年内,这种淤积差别并不大。优化调度对各个河段淤积的影响程度不同,从绝对量来说,水库下段受优化调度影响最大,一度出现的淤积量差别是最大的;从相对量来说,水库变动回水区下段及常年回水区上段受优化调度的影响要明显大于下段。从变动回水区航运情况看,优化调度对铜锣峡以下河段航运的影响不大,对铜锣峡以上河段,由于受上游水库修建及来水来沙减少造成的冲刷的影响,优化调度的影响也并不明显。

针对三峡水库的建立,国内外学者主要研究其局地气候的变化,而对于局地天气的影响研究则相对较少。利用中尺度数值模式wrf,通过改变下垫面水库库区的形状、面积,模拟水库区域3天的天气演变情况,检验水库对宜昌天气的影响。结果表明:水库建立后,宜昌地区气温在夜间明显升高,白天明显降低,其温度主要受临近城市区域湖泊面积大小的影响而非湖泊总面积大小。湖面风不再是简单白天向四周发散,晚上向湖面集中,而在湖面上空形成了一个小的环流系统。最后利用class模式验证平流作用对相对湿度、边界层高度的影响。结果表明:湖面周边区域相对湿度的变化取决于湿度平流作用;温度平流对边界层高度的变化起主导作用,影响效果也最明显;湿度平流对边界层高度的变化影响较小,二者共同作用的影响效果最强。

三峡水库汛末蓄水改变了长江中下游的水文过程，对鄱阳湖水位存在潜在影响。采用多元线性回归模型建立鄱阳湖水位与汉口流量、5河（赣江、抚河、信江、饶河、修水）流量的函数关系，并假设该函数关系在三峡水库运行前后保持不变。通过三峡水库运行后引起的汉口流量改变值，得到鄱阳湖水位的变化量。拟定3种不同的蓄水方案，分析了鄱阳湖水位受三峡水库蓄水的影响大小及空间格局特征。结果表明：受蓄水影响，起蓄时间10月1日、9月15日和9月1日对应的星子站水位降低值分别为2．23、1．37和1．05m，都昌站分别为2．10、1．29和0．99m，康山站分别为1．38、0．9l和o．68m。水位影响随起蓄时间的提前而减弱，空间上呈北高南低的格局。从消除或减免三峡水库蓄水对鄱阳湖的影响角度，建议优化三峡水库汛末蓄水调度方式，并做好与鄱阳湖5河支流水库调度之间的协调。

以长江三峡水库蓄水运行的2003年为分界点,将乌江流域1956~2014合计59年降水、径流资料分为两部分,定量分析了三峡水库2003年蓄水前后乌江流域降水径流的趋势变化.根据乌江流域在三峡水库2003年蓄水后的降水资料插补出其径流资料,并与实测径流资料相比较,定量分析在气候等条件不变情况下,因下垫面条件改变对径流有何种程度的影响,为长江上游控制性水库优化调度,径流预报模型的选用,水资源合理配置提供技术支撑.

从水环境的角度分析三峡工程对洞庭湖的影响,研究三峡工程建成后洞庭湖的水环境容量、淤沙变化、化学特征、生态环境变化,提出三峡工程建成后对洞庭湖水环境的影响主要有三方面:①枯水期增泄流量及洪水期减泄流量对水生动植物的影响;②水库拦蓄泥沙对淤积的影响;③对水质的影响。

用水动力学方法，根据三峡建库前后不同的时空边界条件，模拟长江水情要素，并建立长江水位与洞庭湖水位的回归方程，从而预测三峡工程对洞庭湖区洲滩面积的影响。

综合应用国内外湖库营养控制标准的制订方法的基础上,提出了湖泊富营养化评价的综合营养指数校验法,并对三峡库区支流进行了富营养化评价.结果显示,调查期间,30条支流中,19条支流的平均营养状态指数为富营养化水平,11条支流的平均营养状态指数为中营养水平.4～9月各支流的平均综合营养状态指数值均达到富营养化水平,8月份出现最大值(55.43),显示春、夏季节库区支流发生富营养化的风险较高,应为控制库区富营养化发生的敏感时期.与目前国内传统的由"七五"期间调查的26个湖泊总结得出的"湖库富营养化评价方法及分级技术规定"的评价方法相比,综合营养指数校验法的评价结果比较符合三峡水库支流的实际水质状况,适用于三峡水库支流的富营养化评价.

以cod、tn、tp为例,讨论了三峡工程运行前后洞庭湖水环境容量的变化,并对其产生原因进行了分析,结果表明,三峡工程的运行增加了洞庭湖枯水期的水环境容量,而在丰水期有小范围的降低。总体来看,在全年的大部分月份中三峡工程的运行在一定程度上提高了洞庭湖的水环境容量,对洞庭湖水体状况的改善起到了积极的促进作用

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；6.80d；太平口每年平均多断流30.86d；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；

根据三峡工程建成后对荆江和城陵矶地区补偿的调度方式,采用大湖演算模型对1996、1998、1999年洞庭湖区3种不同来水组合的典型洪水进行了分析计算。计算结果表明,三峡工程不同的实时调度方案,其作用相差大,且对于不同的来水组合类型的洪水,不同的调度方式其作用大小不一样,对于历时不长,长江干流洪水与湖南省"四水"恶劣遭遇的湖区洪水,作用较大;对于湖南省"四水"来水为主的典型洪水和长江干流与"四水"长历时复峰恶劣遭遇的湖区洪水其作用较小。

三峡工程运用前后洞庭湖太平口分流分沙比发生改变。根据三峡工程运用前后实测水文资料分析了太平口分流分沙比的年际、年内变化,用m-k检验分析了太平口分流比与分沙比的变化趋势,用灰色关联度法分析了三峡工程的运用对太平口分流分沙比的影响。研究表明,三峡工程运用前后太平口分流比、分沙比年际变化稳定,均呈减小趋势;三峡工程运用后分流分沙比年内分布发生较大改变;三峡工程的运用与太平口年平均分流分沙比值之间无明显相关关系,而沙市水位和太平口河道断面与太平口分流分沙比关系明显,并在此基础上建立了三峡工程运用前后太平口分流比值变化与沙市水位之间的关系公式。

为进一步掌握三峡工程运行后洞庭湖区所发生的变化与遇到的问题，2016年11月28日至30日，湖南省水利厅科技外事处组织开展了“三峡工程运行对洞庭湖区影响调研考察活动”。厅科技委、省水利学会、湖南师范大学、长沙理工大学、省水电设计院、水电职院、省水科院有关专家学者以及厅科技外事处、水资源处、水文局、

为进一步掌握三峡工程运行后洞庭湖区所发生的变化与遇到的问题，2016年11月28日至30日，湖南省水利厅科技外事处组织开展了“三峡工程运行对洞庭湖区影响调研考察活动”。厅科技委、省水利学会、湖南师范大学、长沙理工大学、省水电设计院、水电职院、省水科院有关专家学者以及厅科技外事处、水资源处、水文局、

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。

为研究库水位升降对涉水边坡稳定性的影响,选取距三峡大坝坝址56km处的谭家河滑坡作为研究对象,探讨了不同库水位升降速率对于滑坡渗流场和稳定性的影响。通过分析gps监测结果,判定谭家河滑坡为典型浮托减重型滑坡。采用geostudio2007有限元分析软件,利用seep/w模块模拟库水位在145~175m之间波动的瞬态渗流场,将渗流场结果应用于slope/w模块对滑坡进行稳定性分析。通过数值计算,得到了不同库水位升降速率与边坡地下水位线和稳定性之间的规律,对研究浮托减重型滑坡有一定的参考价值。

针对三峡水库入库水沙条件及实际运行方式的变化,计算分析了三峡水库蓄水方案变化对水库泥沙运动及变动回水区航运条件造成的影响.采用一维水沙数学模型,计算了不同蓄水方案对水库泥沙淤积情况的影响及各方案间的差别,进而对方案调整后变动回水区重点浅滩的水深变化进行了研究.结果表明,在新的水沙条件及考虑上游建库的影响下,蓄水方案调整带来的影响主要集中在6~11a,并随水库运行时间的延长而缩小,不会对变动回水区浅滩河段通航条件产生不利影响.

采用长江上游梯级水库联合调度泥沙数学模型,开展了溪洛渡、向家坝建库对三峡水库淤积影响计算研究。研究结果表明:上游溪洛渡、向家坝建库拦沙可大幅度减少三峡水库入库沙量,使得三峡库区淤积强度明显减弱,考虑溪洛渡、向家坝建库拦沙影响后,100年末三峡水库入库沙量可减少40.6%,库区淤积体积可减少30.0%,上游溪洛渡和向家坝水库蓄水拦沙可明显提高三峡水库的调节库容和防洪库容保留率。

三峡工程蓄水运用后,由于其对上游洪水的控制作用,进入洞庭湖的水沙减少,洞庭湖的防洪形势将得到较大改善。但同时造成枯水位大幅降低,对洞庭湖的水资源综合利用、水生态环境和工程运行产生了其他影响。对洞庭湖的治理,应充分考虑三峡水库的影响,在深入研究江湖关系变化的基础上,坚持人水和谐、江湖两利的原则,合理确定城陵矶控制水位和洞庭湖调蓄容量,提高防洪能力、稳定长江河道,加强水资源配置能力建设和生态系统建设。

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。

2012年以来,金沙江下游向家坝水电站、溪洛渡水电站相继蓄水运用,拦截了金沙江下游泥沙。为了解梯级水库泥沙淤积情况及其拦沙作用对下游三峡水库的影响,基于大量水沙、固定断面观测资料,采用输沙法和地形法,计算分析了向家坝水电站、溪洛渡水电站2库自运用以来的库区泥沙淤积量及分布特征,研究了梯级水库拦沙作用对三峡水库的影响。结果表明:向家坝、溪洛渡库区泥沙淤积量较小,金沙江下游梯级拦沙使得三峡入库沙量及库尾重点河段淤积强度均减小。研究成果对梯级水库运行、三峡水库运行及调度方式优化具有十分重要的意义。