Geomorphic response of the Jingjiang Reach to the Three Gorges Project operation

Upstream damming often causes significant downstream geomorphic adjustments. Remarkable channel changes have occurred in the Jingjiang Reach of the Middle Yangtze River, since the onset of the Three Gorges Project (TGP). Therefore, it is important to investigate the variations in different fluvial variables, for better understanding of the channel evolution characteristics as an example of the Jingjiang Reach. Recent geomorphic adjustments in the study reach have been investigated quantitatively, including variations in sediment rating curve, fluvial erosion intensity, channel deformation volume and bankfull channel geometry. These fluvial variables adjusted in varying degrees in response to the altered flow and sediment regime caused by the TGP operation. A focus of this study has been especially on variation in the bankfull channel geometry. Calculated bankfull dimensions at section‐ and reach‐scale indicate that: (i) there were significant bank‐erosion processes in local regions without bank‐protection engineering, with empirical relations being developed to reproduce the variation in bankfull widths at four typical sections; (ii) the variation in the reach‐scale channel geometry occurred mainly in the component of bankfull depth, owing to the construction of large‐scale bank‐revetment works, with the depth increasing from 13.7 m in 2002 to 15.0 m in 2014, and with an increase in the corresponding bankfull area of about 11%; and (iii) the reach‐scale bankfull channel dimensions responded to the previous 5‐year average fluvial erosion intensity during flood seasons at Zhicheng, with higher correlations for the depth and area being obtained when calibrated by the measurements in 2002–2012. Furthermore, these relations developed for the section‐ and reach‐scale bankfull channel geometry were also verified by the observed data in 2013–2014, with encouraging results being obtained. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

三峡水库运用后荆江段非均匀悬沙恢复特性

三峡工程运用后,坝下游荆江段来沙量大幅度减小,处于严重的不平衡输沙状态,次饱和水流冲刷河床使悬沙量沿程恢复.基于实测水沙资料,分析了三峡工程运用后荆江段非均匀悬沙恢复特点.提出了恢复效率的概念用以表征悬移质沿程恢复的程度,并根据实测水沙资料计算了荆江段1994-2017年非均匀悬沙的恢复效率.结果表明：三峡工程运用前,荆江段各粒径组悬沙恢复效率绝对值均接近0,故该时期内各粒径组泥沙冲淤幅度不大;三峡工程运用后,各粒径组悬沙恢复效率绝对值均明显增大,且粗沙（d>0.125 mm）恢复效率绝对值远大于细沙（d<0.125 mm）,故粗沙恢复程度更高.这主要是由于荆江段床沙组成中粗沙部分含量大,而细沙含量小.最后建立了三峡水库蓄水后非均匀悬沙恢复效率与来水来沙条件（来沙系数）的关系,结果表明：各粒径组悬移质恢复效率均与来沙系数呈正相关关系,全沙、细沙和中沙的决定系数（R²）分别为0.89、0.67和0.69,相关性较高,故荆江段各粒径组悬移质泥沙恢复效率较大程度上受到来水来沙条件的影响.     

三峡水库蓄水后上荆江不同河床组成江心洲的演变过程及其机制

三峡及上游梯级水库群运用后,大坝下游江心洲以冲刷为主,直接影响分汊河段河势条件及航道边界的稳定性。本文采用卫星遥感影像、实测水沙及固定断面床沙级配等资料,分析上荆江枝江、沙市河段中不同河床组成江心洲的演变过程及其机理。结果表明:(1)三峡水库蓄水后(2003—2019年),沙市段沙质江心洲较枝江段卵石夹沙质江心洲萎缩更为显著,出露面积的减幅分别达31%和24%。(2)以关洲和金城洲分别代表卵石夹沙质和沙质江心洲,三峡工程运用后关洲洲头形态较为稳定,受无序采砂的影响其沙质组成的洲尾面积显著减小,而金城洲面积萎缩程度更大。(3)床沙组成对江心洲冲刷程度差异具有重要影响,关洲洲头较金城洲抗冲性更强,与其床沙在年内达到起动条件的数量更少、时长更短有关;建立了江心洲面积与水流冲刷强度及相对水深的定量关系,该关系能综合考虑水沙变化与床沙组成调整的影响,能更好地反演近期江心洲的面积变化特点。     

三峡工程运行对鄱阳湖水位影响试验

三峡工程运行改变了长江中下游水沙情势,影响了鄱阳湖湖区水位,造成了水资源利用、水质、湿地和生态等方面的新问题.实测日水位资料分析认为:湖区水位年内变化可分为低水、涨水、顶托倒灌和退水4个阶段;顶托倒灌阶段湖区水位基本由长江干流控制,另外3个阶段湖区水位受湖口流量和长江干流的共同影响,受影响程度与水位站位置、湖口流量和长江干流相互作用强弱有关;三峡工程运行没有改变鄱阳湖水位"高水湖相、低水河相"的基本特征,但对水位造成了一定影响.开展物理模型试验探索三峡工程运行对湖区水位的影响程度,结果表明:蓄水期三峡工程运行造成湖区水位降幅较大,枯水年都昌站平均(最大)降幅为0.94 m(2.58 m),枯水年湖区水面面积减小68%;增泄期会增加湖区水位,都昌水位最大增幅约1 m,平水年湖区面积增加约32%;枯水期三峡工程运行对鄱阳湖水位基本无影响.     

三峡工程运用后城陵矶-武汉河段河床调整及崩岸特点

为研究近期城汉河段河床调整及崩岸特点,利用实测水沙及地形等资料,采用河段平均的方法,计算了城汉河段断面形态的调整过程,主要包括平滩河槽形态调整及其与前期水沙条件之间的关系.计算结果表明：城汉河段平滩河宽由2003年的1710 m增加至2016年的1732 m,增幅为1.28%,平滩水深由2003年的16.47 m增加至2016年的17.95 m,增幅为9.0%;白螺矶、界牌、簰洲及武汉等河段河床调整以纵向冲深为主,但陆溪口河段河床调整横向展宽与纵向冲深同步发展;2006-2016年城汉河段多年平均崩退速率为5.5 m/a,崩岸总长19.6 km,占岸线总长的8.3%,右岸占55.3%.簰洲河段岸线崩长占城汉河段岸线崩退总长的75.9%.此外还分析了河床边界与水沙条件等因素对重点河段（簰洲河段）崩岸过程的影响,来水来沙条件占主导地位,局部区域崩岸的发生依赖于河床边界条件;建立了典型断面平滩河宽与前期水沙条件之间的经验关系,较好地反映了水沙条件变化对崩岸过程的影响.     

三峡工程运用后荆江河段崩岸时空分布及其对河床调整的影响

三峡工程运用后长江中游荆江河段河床持续冲刷,局部河段崩岸频发,影响河道内悬沙输移与河床形态调整.本研究采用实测长程河道地形及固定断面地形资料,确定了2002-2018年荆江河段的主要崩岸区域,估算了崩岸土体的泥沙总量,进而定量分析了河岸崩退对河床调整的影响.计算结果表明:荆江段累计河岸崩退体积约为2.0亿m3,约占该河...     

Gravity change and its mechanism after the first water impoundment in Three Gorges Project

Introduction During and before the construction of the Three Gorges Project, the annual observation was continuously undertaken by the Three Gorges gravity observation network established around the head area of the reservoir (the section between Sandouping and Badong). This network has pro-vided substantial high precise data related to seismic activity. However, the annual gravity survey together monitoring of the existed observation stations can hardly effective monitor some potential sei…     

三峡工程运行前后洞庭湖水质变化分析

为了解三峡工程运行前后洞庭湖水质变化,基于1996 2013年洞庭湖水质监测数据,采用内梅罗污染指数(IP)法对三峡工程运行前后洞庭湖水质进行评价,并对洞庭湖水质与主要污染物的时空变化特征进行分析.结果表明,1996 2013年洞庭湖IP值在1.10~2.20之间,平均值为1.63,水质属轻污染~污染,总体变化平稳,但从2010年起,洞庭湖IP值连续低于其多年平均值,总体水质趋好;主要污染物为总磷和总氮,总磷浓度变化平稳,总氮浓度则呈显著上升趋势.与三峡工程运行前相比,三峡工程运行后洞庭湖全年和汛期总氮浓度以及南洞庭湖IP值和总氮浓度显著升高,南洞庭湖水质显著恶化.洞庭湖IP值和总磷浓度的水期分布格局均由三峡工程运行前的汛期非汛期变化为三峡工程运行后的非汛期汛期,其空间分布格局均由三峡工程运行前的西洞庭湖东洞庭湖南洞庭湖变化为三峡工程运行后的西洞庭湖南洞庭湖东洞庭湖;从2010年起,洞庭湖IP值的空间分布格局发生新的变化,其大小顺序变化为东洞庭湖南洞庭湖西洞庭湖.三峡工程运行前后洞庭湖IP值与总磷浓度的时空变化与其水沙条件变化有关,总氮浓度的空间分布受三峡工程运行影响较小,主要受湘江、资水等"四水"流域氮污染的影响.     

三峡工程运用后坝下游河道泥沙输移变化规律

三峡工程蓄水后"清水"下泄,坝下游河段将会长期处于严重不饱和状态,水流含沙量沿程恢复将会引起坝下游长距离冲刷,本文根据三峡工程蓄水前、后的实测资料分析了坝下游河道泥沙输移变化规律,探索不同粒径组沙量沿程恢复对河床冲刷的影响,得到以下结论:在蓄水初期d≤0.031 mm沙量恢复主要受河床补给与江湖入汇共同的影响,随着水库下泄该粒径组沙量递减,使得各站该粒径组年均输沙量均远小于蓄水前的水平,沙量恢复仍主要受河床补给与江湖入汇的影响,这是造成坝下游河道发生长距离冲刷的主要原因之一;在蓄水初期0.031 mmd≤0.125 mm沙量恢复主要受河床补给的影响,但江湖入汇的影响较大,随着河床补给量逐渐减少,各站该粒径组年均输沙量均小于蓄水前的水平,沙量恢复仍主要受河床补给的影响,江湖入汇的影响逐渐减小,这也是坝下游河道发生长距离冲刷的主要原因之一; d0.125 mm沙量恢复主要受河床补给的影响,蓄水初期该粒径组沙量在宜昌监利河段沿程恢复速率较快,且在监利站达到蓄水前的水平,随着时间推移,在宜昌监利河段沿程恢复且速率仍较快,在监利站达到最大值,其数值逐渐小于蓄水前的水平,这是造成坝下游河道冲刷重点集中在宜昌监利河段的主要原因.     

三峡建库后东洞庭湖适宜生态水位需求分析

三峡水库的修建改变了水库下游的水沙条件,影响了洞庭湖湖区的生态平衡,进而引发相关生态问题本文以城陵矶站水位代表东洞庭湖水位,基于其1953 2018年的逐日水位资料,采用滑动t检验法对年平均水位序列进行突变检验,发现因强人类活动导致城陵矶水位发生突变的时间为2004年,考虑为三峡蓄水的影响借鉴IHA(Indicators of Hydrological Alteration,水文变化指标)及RVA(Range of Variability Approach,变化范围法)方法提出了一种同时考虑年内月平均水位过程、水位波动范围、高低水位发生情况以及水位涨落情况的适宜生态水位计算指标体系,能够直观和全面地描述生态系统健康发展对水位的要求,包括1 12月水位分别为:17.07～18.34、17.15～18.89、17.65～22.23、20.25～22.15、22.85～24.90、24.31～26.44、26.88～29.16、25.79～28.32、25.12～27.56、23.59～25.88、20.65～22.81、18.58～19.88 m;年最低水位:16.21～17.86 m,发...