1955年以来入洞庭湖的荆江三口分流变化

近70年来荆江三口分流持续减少,为分析各历史阶段三口分流变化的驱动因素,根据1955—2021年干支流水文、地形实测资料开展研究,并基于控制变量法识别各驱动因素贡献比例。结果表明:三口分流阶段性减少,且集中在5—11月。长江上游降雨减少导致的干流来流偏枯以及下荆江裁弯、葛洲坝拦沙造成的干流河道冲刷和三口口门淤积对三口分流减少促进作用明显,调弦口堵口对三口分流影响不大,三峡水库蓄水后干流河道与三口口门同步冲刷,三口分流变化不大。长江上游汛期降雨减少明显,对5—11月三口分流减少影响较大,且三口分流主要发生于汛期干流中洪水位时,导致在下荆江裁弯期干流河床大幅下切条件下5—11月分流显著减少;葛洲坝调度、三峡水库初期调度和试验性蓄水调度也集中于5—11月,使得5—11月三口分流量分别减小0.4×10⁸、12.5×10⁸和38.6×108m³。调弦口堵口对三口分流的增大作用远小于降雨的减小作用,贡献比例为负值;下荆江裁弯对三口分流减少的贡献比例达85%;水库运用期降雨对三口分流减少的贡献最大,贡献比例大于50%,葛洲坝调度几乎不...     

水利工程兴建后洞庭湖径流与泥沙的变化

本文根据1951—1988年洞庭湖及其入湖河流的水文泥沙资料,研究大型水利工程兴建后洞庭湖径流与泥沙的变化。研究表明,近40年来洞庭湖的径流量减少了29.2％,输沙量减少了48.7％。引起水沙变化的主要原因是荆江四口分流河床的淤积,使荆江入湖的径流量与输沙量减少。1966—1972年下荆江三个弯道裁弯取直,使荆江河床下切,导致荆江及其分流水位的下降,也促使荆江分流的流量与输沙量的减少。40年来洞庭湖水流变化的趋势对洞庭湖、江汉平原与长江中下游的防洪较为有利。     

1960年以来洞庭湖江湖连通河道松滋口枯水期分流变化特征及应对策略

河湖水文连通性强弱对于维系流域水资源安全、河湖生态系统稳定等方面具有重要意义.本文首先利用1960-2019年松滋口新江口与沙道观两站与干流枝城站实测水文资料以及河道典型横断面地形资料,采用Mann-Kendall法与趋势线法分析讨论枯水期松滋口分流变化的特征与诱因,然后,针对枯水期松滋口河道的分流问题提出河道治理方案.结果表明：松滋口枯水期的流量主要来自西支.在1960-2019年间,枯水期西支分流量呈现三峡大坝蓄水运行前后从下降趋势转变为显著上升趋势,而东支分流量在下荆江裁弯后至今基本处于断流状态,下荆江裁弯、葛洲坝运行及三峡大坝蓄水运行是其分流量变化的主要诱因.根据建立分流量与水位差（干流水位与河底高程）的回归关系,模拟出在松滋口西东支现有河道的基础上,河床高程分别下降1 m与2.5 m左右,其分流量可达到或接近1960s分流量水平,有助于缓解区域水资源与环境生态问题.     

洞庭湖三口洪峰流量和水位变异特性分析

近几十年来,受荆江裁弯、葛洲坝工程运用、三峡水库拦蓄调度、洞庭湖治理以及长江上游水土保持措施等因素的综合影响,洞庭湖三口(松滋口、太平口和藕池口)的水文情势发生了显著变化,给湖区防洪、水资源、水生态、水环境等造成一系列影响.为了深入认识三口洪水发生的复杂变化,本文采用水文变异诊断系统和Zivot-Andrews结构突变单位根检验方法,对三口各水文站点的年最大洪峰流量和年最高洪峰水位序列进行变异诊断,并对其变异特性和变异原因进行分析.结果表明,各站点洪峰流量序列的变异具有较好的一致性;受分流能力变化和上游来流变化的影响,三口各站点的洪峰流量多呈现方向向下的趋势变异;受到洪道冲刷、流量减小、顶托减弱、洪道上下游落差增大的影响,三口各站点洪峰水位在2004年均发生方向向下的跳跃变异.     

三峡工程运行后荆江河段分汇段航道水深资源及碍航驱动机制

系统解析长江中游河湖交汇区域航道水深资源的变化,可支撑“黄金航道”的可持续发展。本研究以洞庭湖-荆江交汇段为对象,研究洞庭湖分汇区域水沙条件、荆江河段滩槽演变与河湖交汇段航道水深资源的关系。研究表明:三峡工程运行以来,洞庭湖三口分流量和分沙量延续了三峡工程运行前的减少态势,伴随洞庭湖分流量减少,相对增加的长江干流径流量增强了河床冲刷强度,反馈使得洞庭湖三口分流量和分沙量均处于较低值;荆江河段河床冲刷给航道尺度提升奠定了有利基础,河湖分汇区域不满足4.5 m×200 m(水深×宽度)的长度为12.6 km,占荆江河段碍航总长度的68.35%。碍航驱动机制上:松滋口分流区段(枝城-昌门溪)的4.5 m水槽贯通但宽度不足200 m,汊道分流关系不稳定及洲滩萎缩制约航道条件稳定,枯水位下降及“坡陡流急”现象仍然严峻,不利于航道条件保障及船舶安全航行;太平口分流区段水位下降、洲滩萎缩、汊道交替发展使得枯水航路不稳定或水深不足4.5 m;藕池口分流区域的洲滩崩退、洲滩冲刷引起的向下游泥沙输移,碍航表现为航宽不足200 m或出现水深不足4.5 m的浅滩;洞庭湖入汇影响区段(熊家洲-城陵矶)受弯道冲淤...     

三峡水库175 m试验性蓄水期调度运行对洞庭湖蓄水量变化的影响

长江干流与洞庭湖存在复杂的并联型分汇关系,当三峡水库调度改变长江径流过程时,会引起洞庭湖年内槽蓄量的变化,对于洞庭湖地区防洪、水资源配置和水环境保护产生显著的影响.本文建立了枝城至螺山站的荆江-洞庭湖水流模型,利用2008-2017年的三峡水库实际调度日数据,分析有、无三峡水库调度两种情况下洞庭湖槽蓄量的变化过程,同时利用建库前和近期的水位流量关系反映河道过流能力,分析了河道调整的影响.结果表明:由河道调整引起的槽蓄量变化在汛前消落期、汛期、汛末蓄水期和枯水期分别为-3.06%、0.12%、-0.01%和-13.31%.有三峡水库影响情况下,汛前消落期由于荆江"三口"进入洞庭湖的多年平均总径流增加23.94%,洞庭湖出口处城陵矶多年平均水位升高0.53 m,阻碍了洞庭湖出流,洞庭湖多年平均槽蓄量增长13.30%;汛期由于荆江"三口"分流量减少3.54%,城陵矶水位降低0.02 m导致出湖流量增多,因此洞庭湖多年平均槽蓄量减少0.20%;在汛末蓄水期,荆江"三口"分入洞庭湖的多年平均总径流量减少37.18%,城陵矶多年平均水位降低1.33 m,导致出湖流量增多,因而洞庭湖多年平均槽蓄量减少27.74%;在枯水期,荆江"三口"多年平均总径流量增加5.61%,城陵矶多年平均水位上升0.07 m,最终洞庭湖多年平均枯期槽蓄量增加2.96%.     

荆江沙市段分流比计算公式的改进及应用

分汊河段冲淤调整会引起汊道分流比的复杂变化.建立准确的分流比计算公式是研究分流比在不同水沙、地形边界条件下变化的基础.以长江上荆江分汊河段——沙市段为例,利用三峡水库蓄水后的实测资料对现有分流比计算式的适用性进行比较,通过引入综合反映两汊糙率、比降差异的因子,建立了较高精度的分流比计算式,在此基础上,分析了沙市分汊段分流比的变化特点.结果表明:(1)当无法准确反映两汊糙率、比降的差异时,枯水分流比计算误差较大,最大计算偏差达15%;(2)两汊平均水深之比与糙率、比降综合影响系数比高度相关,引入两汊平均水深之比,建立了最大计算偏差小于5%的分流比计算式;(3)三峡水库蓄水后沙市段汊道冲淤变化对枯水分流比的影响大于洪水分流比,对微弯分汊段分流比的影响大于顺直分汊段.     

近30年洞庭湖季节性水情变化及其对江湖水量交换变化的响应

江湖水量交换的变化影响着通江湖泊洞庭湖的水情,进而影响湖区社会经济及生态的可持续发展.以洞庭湖城陵矶站、南咀站以及长江干流宜昌站、螺山站1981-2012年逐日水位、流量观测数据为基础,采用单位根检验、方差分析和水位-流量绳套曲线等方法对洞庭湖季节性水情变化特征进行提取,并探究江湖水量交换变化对其产生的影响.研究表明:近30年来洞庭湖水情呈阶段性特征,与相对稳定的1981-2002年相比,2003-2012年湖泊水位总体呈下降趋势,年均水位下降0.43 m;枯、涨、丰、退水期各季水情变化特征为:2003年以后洞庭湖丰水期水位平均下降0.60 m,呈现出"高水不高"现象;退水期水位平均下降1.49 m,退水加快;枯水期水位略有上升,平均上升0.18 m;涨水期水位变化不明显.湖泊退水期水位降幅最为明显,尤其是10月大幅下降,平均下降2.03 m,有提前进入枯水期的趋势.水情变化与江湖水量交换变化密切相关:丰水期,三口(松滋、太平和藕池)分流量减小在一定程度上降低湖泊水位;退水期,三口分流量减小叠加城陵矶出口长江水位下降对洞庭湖产生拉空作用,湖泊出流加快水位被拉低;枯水期,主要是1 3月,城陵矶出口长江水位上升对湖泊顶托作用增强,湖泊出流减缓水位略有抬升.     

三峡工程运行前后的长江中游河段冲淤变化(1975-2017年)

气候变化和流域人类活动等综合影响改变了河道演变的自然进程,尤其是流域大型水库的影响,深刻改变了下游的水沙通量与河道演变过程及趋势.以三峡工程为对象,研究坝下游水沙通量及河道演变过程对三峡工程运行的响应关系,可加深大型水利枢纽运行对下游河道演变影响的认识.本文以长江中游河段（宜昌-湖口河段）为研究对象,分析1975-2017年河道冲淤变化,结果表明：近40年来,长江中游河床已发生了累积性的冲刷,近坝段砂卵石河段冲刷强度先增强后减弱,沙质河段冲刷强度呈增强态势.三峡工程运行后不同河型演变特征归纳为：分汊河段江心洲以冲刷为主,上荆江河段内实施的航道整治工程稳定了江心洲形态,但面积受清水下泄的影响呈减小态势,枯水期主汊分流比呈减小态势,部分汊道发生了主支汊交替变化;下荆江及下游分汊河段江心洲面积虽然交替变化,整体上航道整治工程控制了江心洲规模;弯曲河段凸岸侧边滩以冲刷为主,急弯段的凹岸侧深槽淤积,微弯段凸岸边滩冲刷,对应的凹岸侧深槽相对稳定.     

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...     

洞庭湖的调节作用对荆江径流的影响

洞庭湖对荆江径流有高效率的调节作用。根据长系列水文资料分析表明,荆江径流经调节后,年平均径流量,汛期径流量与汛枯期径流比分别减少了２６．３％、３２．９％与３２．４％,年平均径流量与汛期径流量均呈沿程递减。这些在长江干流都是独一无二的。下荆江的流量最大变化幅度系数Ｑｋ为０．８９２,在长江干流属最小。     

长江全流域大洪水下三峡水库对洞庭湖区防洪贡献分析

基于长江中下游一、二维耦合水动力学模型,以1954和1998年洪水为典型,模拟了三峡水库调蓄前后洞庭湖区的洪水过程,定量分析了三峡水库对洞庭湖区防洪的贡献.结果表明:在长江发生1954和1998年全流域大洪水期间,三峡水库实施兼顾对城陵矶河段的防洪补偿调度,可有效缓解荆南三口河系及湖区的防洪压力,减少荆南三口 1.58...     

三峡水库运行前后长江中下游干流及两湖的径流过程变化

为探索三峡水库运行前后长江中下游干流及两湖径流过程的变化及其驱动因素,利用宜昌、监利、大通、七里山、湖口共5个水文站的流量资料,分析了各站径流过程的变化特征及其成因。结论:(1)各站年径流量均减少,但除七里山站之外,其它各站减少比例均小于10%且变化不显著;(2)干流各站月径流量最大减幅发生在10月,而七里山站、湖口站分别发生在7月、4月;(3)干流各站月径流量最大增幅发生在3月,而七里山站、湖口站分别发生在1月、6月;(4)宜昌站,1—4月径流量增加是三峡水库入库径流增加和水库调度的共同作用结果,6—8月径流量减少的主因是三峡水库入库径流量减少,5、9、10月径流量变化的主因是三峡水库调度;(5)监利站,径流量的变化与宜昌站表现出高度的一致性,但冬季各月径流量的增幅均大于宜昌站;(6)大通站,4—6月径流量变化方向与湖口站一致,其它月份变化方向均与宜昌站一致。(7)七里山站,7月径流量减少的主因是洞庭湖流域来水减少,9、10月径流量减少的主要原因是荆江分流减少,但洞庭湖流域来水减少也是重要原因。(8)湖口站,4、5月径流量减少的主因是流域降水减少,9、10月径流量减少的主要原因是鄱阳...     

An integrated statistical approach to identify the nonlinear trend of runoff in the Hotan River and its relation with climatic factors

A number of studies have indicated a transition from warm-dry to warm-wet climate in Northwest China after the 1980s. This transition was characterized by an increase in temperature and precipitation, added river runoff volume, increased lake water surface elevation and area, and elevated groundwater table. However, some literatures showed that the Hotan River has presented a contrary situation, i.e. the runoff decreased, whereas temperature and precipitation increased. In order to discover the nonlinear runoff trend and its causes in the Hotan River, based on the related data from hydrological stations, ground and air sounding meteorological stations, this study applied a comprehensive method combing correlation analysis, wavelet analysis and regression analysis to investigate the runoff change in the Hotan River with its relevant climatic factors over the past decades. The main findings are: (a) the hydrological process of the Hotan River is a nonlinear system, with a periodicity of 24 year cycle, and it shows different nonlinear trends at different time scales; (b) the data from the ground meteorological stations in the Hotan area shows a false appearance that there is almost no correlation between runoff and temperature, and a little negative correlation between runoff and precipitation; (c) but the data from air sounding meteorological stations shows the truth that there is a close relation between the runoff in the Hotan River and the 0°C level height in summer on the north slope of Kunlun Mountains. The two variables present a same periodicity, i.e. 24-year cycle, having similar nonlinear trends and significant correlations at different time scales.