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...     

基于小波变换的水沙关系特征分析:以长江大通站为例

根据长江大通站近50年(1957～1999年)的水沙数据,利用复Morlet小波变换,分析水沙时间序列多尺度小波特征,建立了不同时间尺度上的水沙关系式.分析结果显示:(1) 大通站水沙序列年内洪、枯季周期波动最为显著,流量的长周期特征明显,含沙量与输沙量的短周期特征显著.(2) 大通站水沙序列多尺度特征明显,流量的振荡周期主要为3～6 a和8～16 a;含沙量多尺度振荡周期较为平稳,4～6 a的周期振荡中心尺度呈明显下降的趋势;输沙量以4～6 a和10～14 a的周期显著振荡,输沙量变化平稳,较含沙量变化有一定的滞后期.(3) 根据流量小波特征分析,近50年的水沙变化过程大致可分为3个时期,分时段拟合水沙关系曲线,发现总体水沙曲线的指数与正常期和丰水期的接近,而与少水期的存在较大的差距.少水期系数较小、指数较大,表明在少水期泥沙的供给量较少,但水流的搬运能力增强.     

三峡蓄水后洞庭湖水沙环境变化对湖区航道的影响

江湖关系变化是影响洞庭湖水文泥沙环境的重要因素,关系到湖区航运的安全。以实测水文及地形数据为基础,研究了洞庭湖区水沙环境的变化特征,并分析了其对湖区航道的影响。结果表明:① 三峡蓄水后,枯季湖区月均流量趋于减少,湖区淤积减缓甚至出现冲刷,枯水期湖口低水位有所上升,湖面比降趋于降低;② 受来沙减少影响,湖区航道有所冲刷,湖口低水位上升使得湖区通航保证率水位有一定幅度上升,航道水深增加,三峡蓄水初期江湖关系变化对湖区航道的影响总体为积极因素,对湖区湘江航道的影响要大于开湖航道。     

维持黄河流域水沙平衡的调控指标阈值体系研究

推进黄河流域系统治理与黄河水沙协同调控是确保黄河长久安澜的关键。因受气候、生态、地形地貌和强人类活动等多系统耦合影响,约束黄河水沙整体行为的分系统协调以及各单系统水沙关系协调的表征指标筛选及其阈值确定,一直是治黄实践的难题。基于维持黄河全流域水沙平衡,构建了黄土高原-干流河道-河口水沙协同调控三级指标阈值体系,包括1个一级指标、8个二级指标和20个三级指标。结果表明：(1)流域侵蚀防控指标阈值体系中,60%的林草梯田覆盖率下可致产沙的次降水量阈值为57 mm;可基本遏制流域产沙的林草有效覆盖率和梯田比阈值分别为60%和40%;淤地坝拦沙减蚀阈值为三级沟道控制率40%～50%。(2)河道水沙调控指标阈值体系中,近期宁蒙河段平滩流量阈值约为2 000 m³/s,远期黑山峡水库建成后宁蒙河段平滩流量阈值约为2 500 m³/s;近期潼关高程调控阈值约为328 m,远期古贤水库建成后潼关高程可冲刷下降至326 m左右;下游河道平滩流量阈值约为4 000 m³/s。(3)考虑黄河三角洲淤蚀动态平衡,河口稳定沙量阈值约为2.6亿t/...     

长江、黄河水沙特征初步对比分析

长江、黄河为我国最大的两条河流，也是世界上很有特色的大河。其发源于世界屋脊——青藏高原，从南、北两边向东流经我国三大地貌类型区，分别流入东海和渤海，流域面积广阔，携带了巨量的水、沙和营养盐类，在河口地区形成了巨大的三角洲，其邻近海域则形成了高生产力的海洋生态环境。因此，两大河流的年径流量、输沙量及其变化对长江、黄河三角洲区和邻近海域的地质地貌特征与生态环境等有极为重要的影响，且是我国陆海相互作用过程中极为重要的环节。由于长江、黄河流域气候条件、下垫面物质组成、流域地质地貌特征、河流入海口位置、海区自然条件以及人类活动影响的差异，使两大河的水沙特征在入海口的造陆速率等方面均有很大的差异。为了进一步了解长江和黄河水沙物质输运及其变化特征，作者选取距长江口门624km，潮区界附近的大通站作为长江干流水沙变化特征的代表，黄河则选用下游利津站作为黄河干流水沙变化特征的代表，将其水沙特征进行对比、分析，为今后研究该地区陆海相互作用提供可靠依据。     

澧水水沙变化特征及成因分析

以澧水控制站石门站和津市站多年长系列水文数据为基础,运用M-K趋势检验、小波分析和双累积曲线法等,分析了澧水水沙变化特性及其成因。结果表明:1960~2007年澧水石门站和津市站的年径流量呈波动状态,无显著上升下降趋势,在9a尺度上有较显著的丰枯周期;月径流量表现为1月、2月有明显增加的趋势,发生突变的时间为1998年,4月、10月有所减少,突变时间为2004年,其他月份无明显变化;年输沙量总体呈波动下降趋势,突变时间为1998年。进一步分析表明,径流量主要受降水量的调节,人为活动特别是水库建设是年内径流分配变化的主要原因,而输沙量则受到径流量、大型水库和水土保持工程的综合影响。     

水库拦沙对长江水沙态势变化的影响

为探讨水库建设对水沙变化态势的影响,通过引入来沙系数、输沙模数和流域水库调控系数,深入分析了长江水库拦沙对水沙态势变异的作用。长江干支流水沙参数与流域水库库容参数之间有重要关系,主要水文站年输沙量随流域累积库容增加而逐渐减少,来沙系数和输沙模数随流域水库调控系数成指数关系衰减,表明水库蓄水拦沙是长江水沙态势变异的主要因素。长江干支流输沙量衰减规律有一定差异,支流来沙系数和输沙模数衰减规律相对独立,而干流上游站衰减幅度大于下游水文站,且干流各站输沙模数的衰减规律比较接近。     

《水科学进展》编辑委员会两位委员新当选院士

中国工程院和中国科学院2009年院士增选结果在京揭晓,《水科学进展》编委会委员、主编张建云教授当选中国工程院院士,编委会委员王光谦教授当选中国科学院院士.至此,《水科学进展》第二届编辑委员会49位委员中已有18位两院院士.张建云教授长期从事水文、防汛抗旱、气候变化影响、水利水电信息化等科研工作.曾长期从事和负责全国水文情报预报工作,研究并主持开发了“全国洪水预报系统”、“国家防汛会商系统”、“防汛抗旱水文气象综合信息系统”等一系列业务系统,为国家防洪抗旱调度决策和指挥提供科学依据和技术支撑.     

龙羊峡、刘家峡水库运用对黄河上游水沙关系的调控机制

依据龙羊峡、刘家峡水库进出库水沙定位观测资料,根据河流动力学原理,分析了水库运用对径流泥沙过程的调节作用及其影响,揭示了水库对其下游河道水沙关系的调控机制。结果表明:①大型水库运用对进、出库径流泥沙的调节作用与水库的运用方式有关,多年调节的龙羊峡水库对径流为线性调控,对泥沙为非线性调控,而不完全年调节的刘家峡水库对径流、泥沙均为线性调控;②水库运用对其下游河道水沙关系具有很强的干扰作用,主要是打破了天然条件下河道通过长期自动调整所形成的输沙规律,改变了挟沙水流的本构关系;③大型水库运用对水沙关系动力学机制的影响主要归因于重新调整了挟沙水流的平衡条件,使洪水传播过程中切应力降低,临界弗劳德数增大,改变了相对平衡输沙状态,挟沙水流则需通过淤积增大比降,满足临界弗劳德数状态下的水流切应力要求,重新实现挟沙水流的平稳状态,从而致使水沙关系发生相应变化。     

河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究进展

河道内水流和泥沙是污染物迁移转化的主要载体,研究河道内污染物迁移转化过程以及水沙运动对其影响对于治理日益恶化的河流水环境非常重要。结合国内外研究最新动态,对水沙运动作用下污染物迁移转化的试验研究、作用机理、理论模式和数学模型等进行了总结和概述,重点对几种典型的理论模式和数学模型进行了比较分析。目前河流水沙运动对污染物迁移转化效应相关研究存在试验方法比较局限、作用机理存在分歧、理论模式和数学模型不完备等问题,需要进一步进行室内和野外试验技术创新、颗粒界面动力学的微观探索以及污染物在上下覆水和界面上迁移转化理论研究。对河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究的研究方向提出了展望。