长江中下游江湖关系演变趋势数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统洪水行为数值模拟基础上,成功地将长江中下游洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统防洪规划方案评估需求的长江中下游江湖水沙演变的数学模型.为适应防洪规划方案论证涉及江湖水沙相互制衡相互关联客观情况,建立了面向江湖水沙关系及其演变的数学模型.针对长江中下游江湖水沙运动特点,在水沙数值模拟的范围内侧重对下荆江河道冲刷、荆江三口分流分沙模式、洞庭湖泥沙淤积、江湖耦合等环节进行了讨论,提出了合理可行的数值处理方法.模拟结果较好反映了江湖水沙演变规律,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

长江中下游江湖蓄泄关系实时评估数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游蓄泄关系实时评估数学模型.为适应实时蓄泄评估快速、准确的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式、实时校正模式和实时防洪调度的试验机制.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式.为了满足长江中下游江湖蓄泄关系实时评价的需求,探讨了洪水模拟与分蓄洪调度模式的耦合.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了防洪措施蓄泄关系评估和工程优化调控模式等关键难题,为防洪规划方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了定量的依据,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

长江中下游实时洪水预报模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统水沙运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游实时洪水预报数学模型.为适应实时预报调度快速、准确评估的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式和实时校正模式.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式和分洪溃口洪水预报模式.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了洪水预报误差校正和分洪溃口后洪水预报等关键难题,为防汛方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了技术支撑,主要成果已应用于长江中下游防汛调度方案中.     

三峡水库建成后长江中下游防洪战略思考

三峡水库建成后,长江中下游防洪形势显著改善,但由于经济社会发展,防洪要求的提高和江湖关系的变化,长江防洪形势发生了一些新的变化。以1954年和1998年典型大洪水为例,分析了三峡水库建成后长江中下游防洪形势出现的新变化,讨论了长江中下游蓄滞洪空间格局调整及江湖关系变化对于防洪的影响。根据长江水沙变化、河道演变、水库群调控和分蓄洪区使用几率变化等出现的新问题,提出未来防洪战略及对策。结果表明:三峡建成后,百年一遇以下洪水防御形势明显好转,而百年一遇以上特大防洪的防洪形势仍然严峻,洪水风险主要转移到水库群上;今后需要在加强蓄滞洪区建设的基础上,重点推动防洪非工程措施建设,以减轻特大洪水带来的灾害损失。     

长江中下游水文学洪水演进模型研究

以三峡为中心的长江中下游防洪调度系统需建立三峡库区和坝下游洪水演进数学模型.根据该系统的特点,将模型分解为三峡库区和坝址至湖口两大子系统,采用水文学方法进行洪水演进计算.经1981年、1983年等典型年洪水资料的检验,成果精度较高.引进计算机辅助计算技术,克服了以往模型的缺点.     

长江中下游水沙数值模拟研究

根据长江中下游水沙运动特征,采用水动力学、河流动力学和数值模拟技术相结合的技术途径,建立了一、二维混合的非恒定流非均匀沙非平衡输沙的数学模拟模型,对长江中下游干流、河网区和洞庭湖水沙运动及其河床变形进行了数值模拟,并在水沙模拟的范围内着重对河网区内水沙动边界的处理、河网汊点分流分沙计算模式、动床阻力和河湖交换模式等问题进行了讨论,提出了解决问题的途径和技术处理方法.为了验证模型的适应性和有效性,采用1981年至1989年10年长江中下游水文资料对所建模型进行了检验,模拟结果较好地反映了长江中下游干流、河网区和洞庭湖水沙输运特征和河道冲淤的宏观效应.     

长江防洪决策支持系统总体设计

在分析总结长江中下游防洪经验和防洪决策流程的基础上,充分考虑技术的先进性,针对长江防洪决策支持系统的开发,提出了具有系统结构合理、软件设计先进、实用性强、扩充性好、适应实时要求特点的总体设计,确定了系统的开发原则.据此,拟定了系统的逻辑结构;以数据库、知识库作为信息基础,通过总控程序构筑系统运行环境,实现信息查询和防洪调度的功能.信息查询以灵活多样的查询方式、形象直观的表达形式来实现对实时水雨工情、洪水预报结果等信息的快速查询;防洪调度侧重运用洪水演进和调度模型对预案进行水情仿真,为决策者提供汛情发展事态信息.为对模型库进行有效的管理,提出建立决策方案管理系统的设计方案.为适应软件技术的最新发展趋势,选择了起点高、开发难度大的视窗软件系统作为系统的软件环境,实现了图形用户界面技术,使界面友好直观,操作灵活方便.     

基于“人-水-地和谐”的长江堤防功能

作为长江中下游防洪的骨干工程,长江堤防的兴建防改写了中下游平原“三年两淹”的历史,发挥了巨大的防洪效益.同 时,堤防的存在也引发了新的流域环境问题.基于“人-水-地和谐”流域治水理念,分析了堤防建设对自然状态下河流地质过 程和水文环境的干预与改变,以及由此引发的新的水环境问题.提出堤防建设应充分考虑地质背景条件和地学演化规律,适应 水文环境,以人-水-地和谐为宗旨.未来长江堤防建设的重点应该放在适应地质条件和顺应地质作用规律上.在新的防洪形 势下,长江堤防的功能与作用需要重新定位.随着三峡及上游水利工程的建设和运用,长江中下游的防洪形势发生了重大变 化,长江中下游的水问题(水多、水少、水浑、水脏)的重要性排序正在悄然发生变化,即由水多(洪灾)、水浑(水土流失与泥沙淤 积)转向水少(干旱)和水脏(水污染).长江堤防的功能相应由防洪骨干工程转变为水资源合理利用与生态环境保护的骨干工 程,其主要作用应该由“挡水”转为“控水”和“导水”.以长江堤防为依托的防旱、排水、江湖连通、湿地生态保护等系统工程构建 应成为未来长江中下游水利工程的重点.      

1998年长江中游洪水系统反演及高洪水位形成原因探讨

采用描述江湖洪水运动的数学模型,对长江中游1998年洪水进行实况复演和还原计算,定量分析三口分流变化、洞庭湖湖容扩大、分蓄洪运用对荆江河段、洞庭湖区以及城陵矶至汉口河段水情的相对影响,结合定性的物理解释,深入探讨了1998洪水高洪水位的形成原因及其与江湖水情的相互作用规律,并对退田还湖和三峡水库的防洪作用进行了论证。     

《玛纳斯河防洪规划》对新疆洪水灾害防御的启示

由新疆水电设计院完成的《新疆玛纳斯河防洪规划》,较全面的对玛纳斯河洪水成因,防洪整体方案,洪水计算,防洪标准等进行了全面的规划论证。对玛河防洪起到了重要的指导作用,对全疆中小河流有借鉴作用,对全疆洪水灾害防御有启示意义。     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少，河道面临长距离、长历时的冲淤调整，河道蓄泄关系发生变化，对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上，对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下，遇1954年洪水，长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明，未来随着长江中下游河道进一步冲刷，河道槽蓄容积增加，相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大，三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大，总拦蓄洪量减小，长江中下游地区总超额洪量减小，但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少,河道面临长距离、长历时的冲淤调整,河道蓄泄关系发生变化,对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上,对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下,遇1954年洪水,长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明,未来随着长江中下游河道进一步冲刷,河道槽蓄容积增加,相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大,三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大,总拦蓄洪量减小,长江中下游地区总超额洪量减小,但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

长江中游的防洪问题和对策--1998年长江特大洪灾的启示

对1998年长江中游特大洪灾分析表明:长江中上游植被破坏,中游湖泊萎缩,干堤防洪标准低,河道泄洪不畅,是洪灾形成的主要因素.三峡水库是长江中游防洪体系中的骨干工程,必须与其他工程相配合.长江中游防洪减灾工程应坚持:(1)与环境保护相结合的原则;(2)与农田水利基本建设相结合的原则;(3)"固、蓄、疏"并举,以"疏"为主的原则;(4)防洪与除渍相结合的原则;(5)统一管理、联合攻关、综合整治的原则与对策.建议除加固长江干堤外,重点建设两条分洪河道,建好3个梯级蓄洪区,有计划有步骤地实施开堤开垸放淤工程.     

嘉陵江水资源的开发与防灾工程

笔者首先从地学角度阐明长江流域的特大洪水泛滥在人类出现之前即已有之。所以,单靠维原有自然状态尚不跳以防止咱中及长江中下游洪灾;在上游设置具有足够调洪能力的水利工程也是必要的和紧迫的措施。根据四川盆地及其周转的水资源状况、工程地质条件和对环境工程地质问题的预测,笔者认为,在盆地北部边缘山区的嘉陵江（主要是涪江和渠江）上游修建拦蓄工程,不但可消除川中旱洪灾害,同时将大大地减轻长江中下游的洪灾威胁。为此     

论长江流域河湖体系演化与洪灾防治

长江上游剥蚀沉积物通量是影响长江流域河湖体系平衡的最重要因素。近几十年来,不适人为的地质作用已严重影响并打破了原有的长江流域河湖体系的沉积－搬运平衡系统,主要表现在：①上游自然环境的破坏,使河湖沉积体系沉积物通量大量增加;②中下游围湖造田和不适当的人为河湖治理工程（如裁弯取直、送沙出湖等）,改变了长江流域洪沙的自然分配平衡。研究表明,洞庭湖及鄱阳湖为现代构造沉降型补偿平衡盆地,沉降速率等于或略大于目前盆地范围内的沉积物平均淤积速率,具备为长江分洪滞淤的潜在沉积可容空间。长江流域河湖体系沉积平衡的恢复治理,应包括以下几个方面的措施：①整治上游,减少水土流失,减少或抑制整个河湖体系沉积物通量,减缓河湖淤积压力;②顺应长江流域河湖自然分洪分沙规律,开辟荆江南北二岸分洪分沙河道,同时开垸扩湖或湖垸置换;③疏通河道与加固垸堤并举;④上游（主、支流）建坝分洪分沙。     

Relationship between South Asia High Low Frequency Oscillation and the Drought and Flood in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River

Based on the NCEP/NCAR daily reanalysis data and the daily rainfall data of ground observation at 164 weather stations in the middle and lower reaches of the Yangtze River from 1960 to 2013, the relationship between South Asia high low frequency oscillation and the drought and flood in the middle and lower reaches of the Yangtze River were analyzed using a composite analysis, wavelet analysis and band-pass filtering analysis method. The results indicated that in the typical drought and flood years, the Qinghai-Tibet Plateau 200 hPa atmosphere u, v low-frequency primary cycle and the summer rainfall cycle over the middle and lower reaches of the Yangtze River were the same. In more summer rainfall, from the Qinghai-Tibet Plateau to east China and west Pacific coast, there existed a cycle-anticyclone-cycle low frequency wave train. Low-frequency anticyclone controlled eastern China and the low-frequency cyclone controlled the northern Qinghai-Tibet Plateau. In drought years, results were opposite. In flood years, the precipitation of low frequency over the middle and lower reaches of the Yangtze River and that of 200 hPa atmospheric low frequency change of the Qinghai-Tibet Plateau was closely related. When the northerly wind in the northeast part of the the Qinghai-Tibet Plateau and in the middle and lower reaches of the Yangtze River was strong, and Lake Baikal southerly wind was strong, there was more precipitation. On the contrary, precipitation was less. The low frequency oscillation wave train was mainly spread from the northeast of China and Japan's southern to China’s southwest. However, in drought years, the relationship between them was not clear and needed to be further studied.     

浅论长江中游洪灾高危险性

通过对长江洪水的致灾性、河道边界条件及其孕灾性、承载体易损性的分析,论述了长江中游为我国洪灾高危险区的必然性。分析了人类对河流的治理,使河道稳定性增加,减少了洪灾的风险,但是长江中游的局部河段却发生洪水位增高的趋势,又增加了洪灾风险,该区域高危险的基本特性犹存。研究了三峡运行后,长江中下游出现新的防洪形势:一方面三峡水库巨大的防洪库容拦蓄洪水,大大减少了中下游的洪灾,另一方面因河道的强冲刷,使河势变化剧烈、横向摆动增强,局部河段岸壁失稳,又增加防洪压力。同时因总体水面比降趋平,洪灾风险有向下游转移的趋势。未来长江中游仍为洪灾高危险区,仍应给予高度重视。