三峡工程蓄水前后城陵矶至武汉河段水沙输移特性分析

三峡水库蓄水运用改变了下泄的水沙条件,引起坝下游水沙过程及输移特性的变化。采用以旬为单位的统计时段,分析比较了三峡水库蓄水前后旬平均流量、输沙量及含沙量的变化。蓄水前后坝下游各站洪水、中水、枯水3个流量区间的出现频率变化分析表明,建库后距坝距离愈远其洪水流量区间出现频率的减小愈显著。统计分析了不同流量级下含沙量的沿程恢复程度,发现高、低水流量级下其沿程恢复程度较中水流量级高。分析了各站悬移质中值粒径和床沙级配的变化,发现床面粗化主要位于距坝较近的荆江河段,由于粗细粒径的交换作用,悬移质中值粒径在下荆江显著变粗。

介绍了长江宜昌至枝城河段的基本情况,分析了来水来沙特征,论述了河段近期的演变情况。

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。

随着三峡工程的建成蓄水,重庆库区的变动回水区的泥沙淤积问题,随着运用年限的增长而日趋严重,将严重影响重庆市的航运健康快速发展。针对三峡工程初期蓄水的泥沙淤积问题,分析了淤积的成因,预测了远景主要航道的淤积量,分析了泥沙淤积对重庆港口航道发展的影响,提出了相应的解决措施。

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。

本文根据三峡工程一期围堰施工期(1994￣1996年),坝区河段原型观测资料,对由于工程施工引起的河宽缩窄、过水断面面积减小,流速增大及河床冲淤变化等泥沙问题进行了分析,并得出该河段河势变化的特点及河床冲淤变化的一般性规律。

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。

本文根据三峡工程一期围堰施工期(1994￣1996年),坝区河段原型观测资料,对由于工程施工引起的河宽缩窄、过水断面面积减小,流速增大及河床冲淤变化等泥沙问题进行了分析,并得出该河段河势变化的特点及河床冲淤变化的一般性规律。

为探讨三峡水库蓄水以来长江枝城至沙市河段的水质变化情况,利用这一河段3个断面水质实测资料,通过模糊评价方法与权重值分析,对1998～2011年水质状况进行了分析评价.结果表明,枝城至沙市河段水质尚好,铅为对沙市河段水质影响最大的污染因子.对比了三峡水库蓄水前后的水质评价结果,表明水质状况未受明显影响,分析成果可为相关机构管理该河段的水资源提供参考.

弯曲河段中因二次流运动引起的横向输沙是引起崩岸的重要因素之一．为研究急弯河段中二次流运动对水沙输移的影响，以下荆江石首急弯河段为例，运用能考虑二次流影响的delft3d模型对其进行计算，并用实测水沙资料验证模型的可靠性．在此基础上，详细分析了二次流运动对流速及含沙量分布的影响，同时分析了不同位置处二次流附加应力项、水面比降项及阻力项的相对大小关系．计算结果表明：考虑二次流后，能更有效地模拟弯道处的环流水力特性及横向输沙特性；二次流对水沙输移的影响效果在急弯河段十分突出，只有当来流流量足够小时，才能忽略二次流的影响．

弯曲河段中因二次流运动引起的横向输沙是引起崩岸的重要因素之一．为研究急弯河段中二次流运动对水沙输移的影响，以下荆江石首急弯河段为例，运用能考虑二次流影响的delft3d模型对其进行计算，并用实测水沙资料验证模型的可靠性．在此基础上，详细分析了二次流运动对流速及含沙量分布的影响，同时分析了不同位置处二次流附加应力项、水面比降项及阻力项的相对大小关系．计算结果表明：考虑二次流后，能更有效地模拟弯道处的环流水力特性及横向输沙特性；二次流对水沙输移的影响效果在急弯河段十分突出，只有当来流流量足够小时，才能忽略二次流的影响．

针对三峡水库蓄水运用以来排沙比问题,在深入研究三峡水库不同蓄水运用阶段水库排沙效果的基础上,着重研究各年年内蓄水排沙过程,系统地分析水库排沙效果的影响因素。结果表明:库区河道特性、入库水沙条件以及坝前水位的高低是水库排沙比变化的主要影响因素。2003年6月～2010年12月,水库排沙比为26.1%。水库排沙主要集中在汛期5～10月,排沙比为29.0%。尤其是在洪峰期间,库区水流流速较大,水流挟沙能力强,进入水库的泥沙大部分能输移到坝前,水库排沙比较大,当入库流量大于30000m3/s时,水库最大排沙比可达81.0%。此外,随着汛期坝前水位的抬高,水库排沙效果有所减弱,尤其是粗颗粒泥沙的多少也很大程度上影响水库排沙效果,水流的挟沙能力随着水流流速的减小而减小,粗颗粒泥沙的排沙比随之发生较全沙更为明显的减小。

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。

随着三峡水库蓄水运行,清水下泄导致坝下游河段受到不同程度的冲刷,使得江湖关系发生变化。对长江中游主要控制站三峡工程蓄水运用前后水文数据进行统计分析,结果表明:三峡工程蓄水运用后,清水下泄冲刷下游河道深槽部分,长江河段总体同流量下水位下降,其中以汉口以上河段水位下降明显,且对低水影响明显。三峡工程蓄水运用后,三口河道分流比继续减少,断流时枝城水位有升高趋势,分流河道逐渐萎缩,荆江过流量增大。

分析了长江城陵矶～螺山河段行洪能力的变化和三峡水库运行后该河段面临的防洪形势,指出降低城陵矶河段水位的有效措施之一是恢复河道原有的泄洪能力,实施牌洲裁弯、清淤疏浚和削矶扩卡等为主的工程措施。并以典型洪水为例对牌洲裁弯前后相关河段的水位、水面线及水位流量关系的变化进行了对比分析,论证了牌洲裁弯对降低上游水位的明显作用和该工程实施的必要性。

采用原型资料分析、长河段一维数学模型计算等手段,分析和预测了三峡工程运用对洞庭湖水沙与冲淤影响,研究了三峡工程运用对洞庭湖出口水位的影响,在此基础上初步分析了三峡工程运用对湖区防洪与生态环境影响。研究成果表明:三峡水库运用后30a末,荆江三口年均分流量和分沙量比多年平均值分别减少43%和73%,三口分流道的河床相应发生冲淤变化;三峡工程运用后,受荆江三口分流比减少影响,洞庭湖区泥沙淤积显著减少,对增强洞庭湖区调蓄功能、延长洞庭湖寿命有利;受三峡水库调度运用与长江干流河道冲刷影响,洞庭湖出口水位以下降为主,汛期水位的下降将对湖区防洪有利,而枯期水位的下降将对湖区水资源利用及生态环境带来一定不利影响。

主要依据三峡工程截流河段施工过程中不同时期的河床演变观测资料，分析了不同时期的水流条件及河势变化，揭示了其内在规律，得到了一些新的认识和概念

文章分析了近50年黄河三盛公水利枢纽河段的气候、水沙变化情况,得出水沙变化与气候变化具有高度响应性的结论。

三峡工程建成后,库区河段的航行条件将得到显著改善,为万吨级船队直达重庆港奠定了基础,对促进长江航运发展有着巨大的推动作用。但按照万吨级船队的通航标准,库区仍有部分河段不能满足航道畅通和航行安全的要求,需通过整治措施来消除存在的碍航问题。涪陵至铜锣峡河段航道炸礁工程是库区航道整治的重要内容之一,在工程中对14处河段内的30座碍航礁石进行了炸除。通过对各类礁石的碍航特征进行分析后,按照万吨级船队的通航标准提出炸礁工程的设计参数和炸礁整治方案,并对整治效果进行了分析预测。

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。

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。

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。