三峡工程蓄水对洞庭湖水情的影响格局及其作用机制

三峡工程建成投入运行后,汛末蓄水将使坝下河湖水情发生变化,长江中下游秋季来水减少成为常态.为客观分析三峡蓄水对洞庭湖水情的影响分量、空间格局及其作用机制,选取三峡工程典型的蓄水过程,运用长江中游江湖耦合水动力学模型计算了因上游来水变化引起的洞庭湖水情时空变化.结果表明:1)三峡汛末蓄水对洞庭湖水位影响具有明显的"北高南低,东强西弱"的格局,即东洞庭湖最为显著、南洞庭湖东部和西洞庭湖北部次之,南洞庭湖西部和西洞庭湖南部最小.2)洲滩湿地受蓄水影响最明显的主要为东洞庭湖、南洞庭湖和湖泊洪道两侧的条带状洲滩.3)三峡蓄水对洞庭湖水位的影响机制有二:长江干流水位快速消落加速湖泊水体下泄以及削减长江三口分流补给湖泊的水量.     

三峡工程运用后长江中下游河道冲刷特征及其影响

三峡及其上游干支流梯级水库建成运用后,大坝下游“清水下泄”引起了长江中下游河道发生长时间、长距离的冲刷。2001—2021年期间宜昌至长江口已累计冲刷了50.3亿m³,需厘清河道冲刷对河势、防洪、航运等方面产生影响。分析表明:三峡工程运用后,长江中下游河势总体稳定,弯道段出现切滩撇弯、汊道段出现塞支强干等现象;河道槽蓄量的持续增加,进一步增大了河道调蓄和行洪能力,但水流顶冲点的变化和近岸河床的冲刷下切,使得河道崩岸频发,并影响河势稳定和防洪安全;在河道冲刷、河势控制与航道工程综合作用下,长江中下游航道条件总体得到改善,但河道不均衡冲刷使得坝下游砂卵石河段出现“坡陡流急”,沙质河段出现洲滩散乱、航槽移位等现象,影响航道条件;同流量下枯水位呈下降态势,逢极枯年份影响长江中下游用水安全;江湖关系发生新变化,“三口”分流道由原淤积转为冲刷,两湖湖区水位不同程度的降低,枯水位出现时间有所提前,不利于湖区水资源和生态环境的安全与可持续发展;三峡工程实施枯水期补水调度和“压咸潮”调度以及长江口北支淤积减缓,对于遏制长江口咸潮入侵有利,入海泥沙显著减少引起长江口近岸河床冲刷,影响...     

三峡水库蓄水前后干流总磷浓度比较

为认识三峡工程蓄水对水库总磷浓度的影响,于蓄水前(1998 - 2002年)和蓄水后(2004 - 2009年)每月对三峡水库干流5个断面总磷浓度进行监测并对数据进行分析.结果表明,同蓄水前相比,蓄水后水库近坝水体总磷浓度显著降低,至2009年,巴东官渡口断面和坝上太平溪断面总磷浓度比蓄水前分别下降了42.8％和54....     

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.     

三峡水库156m蓄水前后澎溪河回水区藻类多样性变化特征

为了解156 m蓄水前后三峡水库次级河流藻类多样性变化特征,对2007年7月至2008年1月澎溪河回水区的藻类种群结构的变化进行连续监测.基于三峡水库水位调度特点,将监测期划分为蓄水前、中、后三个时段,即7-9月、10月、11月至翌年1月,应用Shannon-Weaver多样性指数H’对藻类多样性进行评价,通过Connell中度扰动假说理论结合优势藻种探讨蓄水过程水动力变化及藻类多样性的变化特征.结果表明:2007年7-9月蓄水前H’均值为3.466±0.317,10月蓄水期则降为3.246±0.338,而11月蓄水后高水位阶段H’均值上升为3.431±0.352.蓄水前澎溪河回水区具有河流型特征,流量与降雨作为主要的物理扰动因子影响水体扰动强度,进而引起多样性变化.10月蓄水期间水位突升、流量骤降导致水体扰动强度加剧,较蓄水前藻类多样性下降.自11月蓄水后的高水位阶段,降雨较小、流量趋于稳定,水体扰动降低,多样性回升并维持在相对稳定的状态.     

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...     

三峡水库首次蓄水引起的重力变化及其机制的初步研究

介绍了三峡工程蓄水前后的精密重力测量和坝区库水荷载、地壳变形、地下水位变化以及降雨等各种因素引起的重力效应. 研究表明:①库坝地区:水荷载的重力效应最为显著， 最大重力变化约为200times;10-8m/s2； 地壳变形的重力效应存在，但量级和范围均有限，其影响范围离库岸约5 km；地下水位变化的重力效应则只存在于局部地带，不具区域性；降雨对精密重力测量结果的影响不容忽视. ②库首地区:最大重力变化区域在香溪附近，蓄水后的重力场变化需要继续监视和深入研究.      

三峡工程调节作用对洞庭湖水面面积(2000-2010年)的影响

以洞庭湖为研究对象,以11年(2000-2010年)Terra/MODIS 16 d最大值合成的植被指数数据产品集MOD13Q1和同期城陵矶水文监测站的水位数据为主要数据源,通过对NDVI和NIR分别设定阈值的方法,实现了洞庭湖水面面积的综合提取,分析了三峡工程建设背景下,洞庭湖水面面积的年际变化特征和年内变化规律,再结合城陵矶水位数据,对水位与水面面积之间的定量关系进行了深入分析.研究结果表明:三峡工程的运行,很大程度上控制着洞庭湖的入湖水量,对洞庭湖防汛工作有利;在气候变化、三峡水库的共同影响下,洞庭湖区水面面积整体上呈减少趋势;水面面积与水位的拟合结果显示两者具有良好的相关性,其中2000-2003年两者的确定性系数达到0.975.     

三峡地区壳幔深部界面重力反演

为了更精细了解长江三峡地区壳幔深部界面起伏特征, 对最新获得的三峡坝区1:20万完全布格重力异常图与以往三峡地区1:50万完全布格重力异常图进行拼接, 结合人工地震测深、 层析成像结果等数据, 利用Parker-Oldenburg位场迭代方法对壳幔主要界面进行了反演研究. 主要新认识有： 巴东—秭归莫霍面深度为42 km左右, 江汉平原及周边中地壳界面深度为21—25 km; 深部界面总形态与地表地质构造呈立交桥式结构; 三峡大坝处于研究区中地壳最薄处, 仅为9 km, 这可能与黄陵隆起中部存在浅层低密度体有关; 三峡地区地震大多发生在本区上地壳内, 与壳幔深部界面的起伏变化密切相关, 如秭归M_S5.1地震发生在莫霍面中地壳界面隆陷梯变最大部位, 说明深部作用对区域构造地震活动具有重要影响.     

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...     

三峡库区的入侵鱼类及库区蓄水对外来鱼类入侵的影响初探

三峡水库已于2010年10月完成175 m的蓄水目标,蓄水后三峡库区形成一个生态位严重空缺的人造湖泊生态系统.近年来,库区及长江上游外来入侵鱼类呈增长态势,已发现外来入侵鱼类23种,且部分已处于种群数量暴发阶段.水库蓄水初期营养盐输入增加和初级生产力的提高通常也利于广适性鱼类和外来种的生存,对外来鱼类的入侵和种群数量的扩散暴发产生一定的促进作用.外来鱼类在生态位竞争上与土著鱼类相比处于明显优势地位,可能将严重危害三峡库区的渔业资源及其水域生态系统的安全.因此,对于三峡库区的鱼类入侵及其所带来的相关效应等问题,应引起密切关注和重视,尽早建立三峡库区入侵鱼类的预警和防治体系,严格评估人为引种活动,深入研究外来鱼类得以成功入侵的原因与机理.     

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。     

三峡水库蓄水前后长江中下游流量频率分布特征及其对洪水造床作用的影响

三峡水库蓄水前后长江中下游流量特征变化及其对造床作用的影响一直受到学者的关注.采用枝城等6个水文站日均流量资料,分别统计了各站流量的经验频率分布,检验了8种概率密度函数的适用性,并讨论了三峡水库蓄水前后流量频率分布特征与造床流量的关系.研究表明:长江中下游干流洪中枯各级流量的频率分布具有分段特性,无法用皮尔逊Ⅲ型或对数...     

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.     

三峡水库蓄水后对支流大宁河富营养化特征及水动力的影响

三峡水库蓄水后支流大宁河水华频发,为了揭示水库蓄水以来,大宁河富营养化变化趋势以及水华暴发期间水动力等环境因子的影响特征,自2005年长期跟踪监测大宁河的水质状况,并于2010年针对东坪坝库湾2次典型水华事件,初步探讨了水华暴发期间的主要影响因素.结果表明:2005年以来,大宁河水体处于中度营养状态,水质尚好,但低估了水华敏感期的富营养化状况.东坪坝3月水华暴发期间,叶绿素a浓度与流速呈显著负相关,与pH、DO也呈显著相关,表明在此次水华期间,流速对藻细胞的增殖或聚集产生直接或间接的影响,pH和DO是引起水华暴发的主要水质因子;5月水华暴发期间,叶绿素a浓度与流速呈显著负相关,与流量呈显著正相关,同时与pH、透明度(SD)呈显著相关,表明在这次水华期间,流速和流量都对藻细胞增殖或聚集产生直接或间接的影响,pH和SD成为水质敏感因子.3月和5月水华暴发时间分别处于水库高水位运行期和泄水期,这可能是导致水华影响因子不同的主要原因,但具体机理还有待于进一步研究.本文结果表明在三峡水库调度运行的不同阶段支流库湾水华暴发的机制不同,需要针对不同时段支流库湾水环境特征分别加以调查研究.     

三峡水库蓄水后库区水沙变化及其生态环境响应特征

三峡水库举世瞩目,是长江保护与治理的关键性枢纽工程,水库自2003年蓄水运行后库区水沙条件均发生了显著改变,对库区水生态环境产生了深远影响。本文系统综述了三峡水库蓄水运行后库区的水流动力特性和泥沙淤积特性,总结了蓄水后水库的新水沙运动情况;从水库蓄水运行后水质参数特征,营养物质、重金属和典型有毒有机污染物的赋存特征等方面,分析了三峡水库库区新水沙变化条件下的水环境响应特征;基于水库蓄水前后浮游植物、底栖动物等重点生物群落的现存量和群落特征变化规律,探索了三峡水库新水沙变化条件下库区的水生态响应特征;最后对未来三峡水库运行下的水生态环境效应研究提出展望,本文可为三峡水库水生态环境保护科学研究和管理提供新的认识和决策参考。     

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.     

三峡工程影响的初步评价

全世界都在评论三峡工程的修建,这些评论经常是不太客观的.本文从正负两方面对三峡工程进行了讨论,重点在防洪工程和区域经济方面.作者认为修建三峡工程作为发电的功能远大于防洪的功能.尽管上游来的洪峰经过三峡水库调蓄后能够被削弱.但中游的洪水风险仍然很大.一般而言,中游地区的洪水是大降水事件的产物.三峡工程不可能完全控制中游的洪水.三峡水库发电对中国中部及周边地区经济的可持续发展将产生积极作用,也将能确保东部沿海地区尤其是上海市电能的供给.