三峡工程蓄水运用以来荆江水位流量关系变化分析

本文根据三峡水库蓄水运用以来实测水文、河道地形观测资料,对三峡水库进出库水沙变化和泥沙淤积特性进行了较为系统地分析,并将实测结果与三峡工程初步设计阶段、"九五"、"十五"攻关阶段的计算结果进行了对比,结果表明:2003年6月～2010年12月,三峡入库悬移质泥沙15.801亿t,出库悬移质泥沙4.118亿t,水库淤积泥沙11.683亿t。从淤积强度沿程分布来看,随着坝前水位的逐渐抬高,泥沙淤积呈上延趋势。从横向分布来看,泥沙淤积主要集中在主槽。从纵向分布来看,库区干流泥沙淤积以宽谷段(平均库区水面宽大于600m)为主,占全河段总淤积量的97.4%,窄深段淤积相对较少或略有冲刷。不同阶段水科院和长科院研究成果均表明,在三峡水库运用前10年大坝至丰都河段河床淤积最明显,由于各计算方案所采用的入库水文边界条件与蓄水运用后的实测水沙过程有一定的差别,引起各阶段研究库区年均淤积量较实测值偏大、近坝段的淤积强度较实测值偏小以及水库排沙比偏大等情况出现,但淤积量的沿程分布特性与实测值吻合较好。

随着三峡水库的蓄水运用,清水下泄使坝下游河床受到不同程度的冲刷,江湖关系发生改变,引起水沙特性的改变。对收集到的三峡蓄水前后监利站实测水沙资料进行分析,结果表明:三峡蓄水运用后监利站年平均流量减小,年内汛期流量削减,枯季流量增大,其中主汛期6～9月份平均流量建库后较建库前减少了6%～15%,主汛后10月份和11月份流量减小幅度分别为12%与15%,枯水期1～4月流量平均增幅6%～13.3%,年内流量变幅减小,同流量条件下水位降低。蓄水后监利河段含沙量显著减少,减少率最多达到74.6%。悬沙中值粒径和床沙中值粒径均增大,河床呈粗化趋势。

通过对三峡库区干支流水文断面蓄水前后多年水质资料进行整理分析,分析了蓄水前后库区河流水质变化趋势。研究结果表明:三峡库区135m蓄水及156m蓄水后,库区水质指标变化不明显。库区溶解氧浓度有所降低,悬浮物浓度在平水期和枯水期也大幅下降,和悬浮物密切相关的污染物质总磷、codmn、重金属等也随之降低。长江沿程干流及上游支流乌江、嘉陵江水质受蓄水影响不大,下游支流小江、大宁河则受长江壅水影响,局部水环境趋复杂化。

以统计学为基础,通过对历史实测资料进行分析,研究三峡蓄水前后沙市河段航道水位变化现象,找出其变化规律,可为今后长江沙市河段的航道维护管理工作提供技术支持。

根据三峡工程大江截流期间收集到的截流河段、导流明渠、二期上下围堰口门区的水位、流速、流量、河床地形、水面流态等监测资料，分析研究了截流河段（尤其是动态的龙口）水力要素的变化规律及其相互关系。分析表明，龙口纵、横断面的流速分布受戗堤进占与平抛垫底施工和上游来水来沙的综合影响。围堰渗流量的监测对分析明渠分流比、石渣戗堤稳定研究起到了补充作用

三峡工程蓄水运用以来,荆江局部河段河势发生了新的变化,影响了长江航运。在以往工作基础上,根据实测资料分析了荆江河段的历史演变、近期演变及三峡工程蓄水运用以来的河道冲刷和崩岸等概况。根据数学模型计算结果,预估了荆江河段的河道变化趋势,提出了荆江河段河势控制的初步方案,对沙市河弯、公安河段、石首河弯及监利河弯提出了阶段性的初步治理设想,可为荆江河势演变研究和工程治理提供参考。

三峡工程明渠截流已于2002年11月6日顺利合龙。明渠截流水文监测系统地利用当今国内外成熟的可靠的先进的仪器设备和水文监测技术,收集了丰富的水文信息。分析研究明渠截流期间坝区水文情势、导流底孔分流情况、明渠流态和流场、截流戗堤断面形态、龙口宽度、落差、流速等水力要素的变化以及各要素间的相关关系,及时利用于施工决策,取得了良好的经济效益和社会效益。

据国家环保部长江三峡工程生态与环境监测公报(简称三峡公报)发布的1996—2008年三峡库区的水质监测实测数据进行分析整理。以2003年和2006年作为标志性节点,分析其水质变化趋势。结果表明:三峡库区沿程干流及远坝支流乌江除2006年及嘉陵江除20042、006年外,其余年份水质均达到或优于ⅲ类水质断面,受蓄水影响不大;近坝支流澎溪河(小江)、大宁河则受大坝壅水影响,与蓄水前相比,支流口流速减缓,甚至呈静流状态,其断面水质由1999年的ⅱ类降为2005年开始的ⅳ类,局部水环境趋复杂化,并且库区内\"水华\"现象近年有所加重。分析水质变化的原因主要有成库后库区江段流速迅速减小,二期蓄水后库区全江段断面平均流速下降为0.17m/s,仅为天然河道平均流速的1/4,天然河道断面平均流速的1/5,以及库区各种污染物质排放等。最后从加强产业结构调整和库区坡耕地整治以及完善水环境监测体系和法律法规等4个方面提出保护水质的措施和建议。

三峡工程是长江流域治理开发的关键性工程。本文在分析三峡工程蓄水运用以来坝下游水沙特性变化的基础上,采用长江中游宜昌至湖口多年的实测地形资料,对建库前后该河段的泥沙冲淤变化及河势演变特点进行了深入的探讨。研究表明:三峡工程蓄水运用以来,坝下游输沙量大幅减小,荆江三口分流分沙特性尚未发生明显变化,长江与洞庭湖的关系进一步调整;坝下游河势总体稳定,但河床冲刷强度加剧,并由蓄水前的\"冲槽淤滩\"转变为\"滩槽均冲\"。宜昌至枝城河段河床纵向冲刷明显、洲滩面积萎缩、床沙明显粗化;荆江河床冲刷下切,河床形态逐渐向窄深形式发展;城陵矶至湖口河段部分弯道段主泓横向摆动、凹岸崩塌,分汊段主泓摆动不定,滩槽冲淤交替仍较为频繁。

长江中游城陵矶-螺山河段水文泥沙运动变化极其复杂。2003年6月1日三峡工程开始蓄水,10日达到坝前水位135m,这对该河段的水沙运动规律产生了影响。通过分析比较1981～2002年及2003年城陵矶和螺山两站的水沙特征,得出了三峡工程蓄水前后该河段的水沙变化情况。

根据大江截流期间监测、收集到的成果资料，对长江水全部改由导流明渠下泄，所观测到的大江围堰戗堤进占对导流明渠分流及流速流态的变化，河床冲淤及淤积量纵、横向分布进行了阐述，得到了该河段水流及冲淤变化的一般性规律

简述了三峡水位自动测报系统的结构设计、设备选型、测控软件编制、安装、比测,以及在三峡工程明渠截流中的应用。通过对三峡水情自动测报系统的建设,以及在三峡工程明渠截流中的运用情况及比测结果,充分证明该系统不仅适合三峡工程这样的特大型水利工程,而且这种水位自动测报系统建设的方法、思路以及设备模式、运行管理经验,在其它工程,乃至其它工程建设项目中同样适用,可以推广运用。

在水文分析计算中,水位流量关系的分析是最基本的。在闸门出流为平板闸门宽顶堰型闸孔自由出流的情况下,根据水位与流量系数、淹没系数的关系,建立数学模型。通过测量闸水位高度以及闸门的开度,就能方便、快捷地计算流过闸门的瞬时流量。根据流量系数和堰的相对高度,拟合流量系数曲线,运用matlab做图,不仅提高拟合曲线精度,而且减少手绘工作量。

本文论述了长江三峡工程建成后库区旅游景观的淹没和“高峡出平湖”的新景观。据预测，水库蓄水后，受淹没影响的景点３９处，峡区峡谷气势有所减弱，但雄姿犹存；水库正常高水位达１７５ｍ时，将新增湖泊１１处、岛屿１４处，支流上可提高旅游开发利用价值的峡谷３７条、溶洞１５个，许多世界级的自然奇观可望得到开发。届时，三峡工程库区将成为观光游乐、度假休闲、科考探险及从事水上运动的多功能旅游区。

王甫洲水利枢纽蓄水后,黄家港(二)水文站的中、低水位有不同程度的抬高.为减小王甫洲水利枢纽的调度运行对黄家港(二)水文站流量测验的影响,黄家港(二)水文站需另选中、低级水位测验断面.

三峡工程建成运用后,改变了水库下游河道的水沙条件,坝下游河道水流输沙能力处于不饱和状态,河道将发生沿程冲刷,并可能引起河势的调整,进而可能对防洪产生一定影响。为此,采用数学模型计算与实测资料分析的手段进行了三峡工程建成后长江中下游江湖水沙变化及河道冲淤演变及其对防洪影响的初步研究。结果表明,三峡工程蓄水运用后,长江中下游河道发生大量冲刷,同流量水位降低。各河段冲刷量达到最大时,荆江河段河床平均冲深约2.0~5.3m,槽蓄量约增加13亿m3,城陵矶至武汉河段河床平均冲深约2.5m,槽蓄量约增加8.5亿m3;由于干流河床冲刷,荆江三口分流分沙减少,洞庭湖湖区淤积减缓,增加调蓄量约23.8亿m3;水沙过程改变、河床冲刷及局部河势调整对河道稳定及堤防、护岸工程的安全会带来一定影响,需采取相应的对策措施。

三峡工程集防洪、航运、发电等多项功能于一身,其功能实现中会对坝上坝下的水位过程、流速、水流挟沙力等水文要素产生影响。由于长江中游紧邻三峡工程下游,三峡工程的建设及调度运行对中游航道维护工作都将产生深远影响。

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

以三峡工程蓄水运行的2003年为分界点,利用金沙江流域1956~2014年共计59年降水、径流资料,定量分析了三峡水库蓄水前后金沙江流域降水径流的变化趋势。根据金沙江流域在三峡工程蓄水后的降水资料插补出径流,并与实测径流比较,定量分析了在气候条件不变的情况下下垫面条件改变对径流的影响。

三峡水库蓄水后,荆江河段冲刷以枯水河槽冲刷为主,对航道条件将产生显著影响,其中窑监河段近年来航道条件持续恶化。分析不同年份监利河段洲滩形态与删除碍航程度,认为三峡蓄水后洲滩受到冲刷是航道条件恶化的原因之一;而通过对浅滩段横断面年内变化及各年汛后退水过程中水位变化与航道水深变化对应关系分析,初步确定了退水过程中最佳的冲刷流量区间为10000～15000m3/s,三峡蓄水导致退水过程加快,将导致汛后浅区冲刷不足,枯季碍航。

论述了与三峡水库提前蓄水有关的工程要求,及对库区移民、地质灾害防治、水环境治理等所采取的措施。

针对荆江河段、长江中下游在三峡工程建成前后的防洪形势进行了分析。对于荆江河段,分析了三峡工程建成前后遭遇荆江不同频率洪水的防洪形势变化,结果表明,三峡工程的建成,从根本上改善了荆江河段的防洪形势;对于长江中下游,通过三峡工程建成前后遇1954年洪水的模拟得出,三峡工程建成后,长江中下游防洪能力得以提高,但仍存在约400亿m3的超额洪量需要妥善处理,部分地区防洪形势仍然严峻。因此,三峡工程建成后,长江中下游防洪仍需采取综合措施,进一步加强工程和非工程措施建设。