三峡水库蓄水期洞庭湖水力要素变化初步分析
三峡水库蓄水运行初期(2003—2012年)水环境演变特征的“四大效应”
１.Ｅｃｏ￣Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｂｅｌｔꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ
第 ３３ 卷 第 ５ 期
环 境 科 学 研 究
２０２０ 年 ５ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３３ꎬＮｏ.５
Ｍａｙꎬ２０２０
三峡水库蓄水运行初期(２００３—２０１２ 年) 水环境
演变特征的“ 四大效应”
王丽婧１ ꎬ 李 虹１ ꎬ 杨正健３ ꎬ 张佳磊４ ꎬ 邓春光５ ꎬ 杨 凡１ꎬ３ ꎬ 郑丙辉２∗
位变幅达 ３０ ｍ.
２００３ 年三峡水库蓄水运行后ꎬ大坝拦截使坝址
基于笔者所在团队连续 １０ 余年的工作基础ꎬ系
术手段ꎬ从三峡水库蓄水运行初期产生的水动力条件
变化过程入手ꎬ探索特大型、高水位变幅运行背景下
物输移 等 规 律ꎬ 形 成 了 以 “ 分 化” ￣“ 同 步” ￣“ 胁 迫” ￣
“ 迭加” 这“ 四大效应” 为代表的理论科学认识ꎬ旨在
ｏｆ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｃａｓｃａｄｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｒｅａｃｈｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔꎬ ｉｔ ｉｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｏ ｃｏｎｔｉｎｕｅ ｔｈｅ
ｆｏｌｌｏｗ￣ｕｐ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ＴＧＲ ｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ. Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎꎬ ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｐｏｓｔ
洞庭湖的变迁
洞庭湖的变迁北宋范仲淹在《岳阳楼记》中描写洞庭湖的文字是“衔远山，吞长江，浩浩汤汤，横无际涯。
”。
目前的洞庭湖，包括西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖三大湖泊及穿插于其间的密集河网，南有湘江、资水、沅江、澧水“四水”汇入，北有松滋、太平、藕池、调弦“四口”（1959年调弦口封堵以后为三口）接纳长江分泄的来水来沙，通过洞庭湖调蓄后在城陵矶注入长江。
1、面积与容积的变化据资料记载，1852年洞庭湖天然湖面近6000平方公里。
由于泥沙淤积和人类活动影响，至1949年湖面缩小为4350平方公里，容积293亿立方米（按城陵矶水位33.5米计，下同）。
此后30年间，由于大规模开发和垦殖等原因，湖面与容积迅速缩小。
20世纪80年代之后，情况得到控制。
至1995年，实测湖面为2623平方公里，容积167亿方米。
2、入湖泥沙淤积量据水文资料统计，洞庭湖多年平均（1956至1995年）入湖年输沙量为1.6 7亿吨，其中1.32亿吨来自长江的入流，0.3亿吨来自湘、资、沅、澧四水。
由城陵矶注入到长江的年均沙量为0.43亿吨。
由此所得洞庭湖年均泥沙淤积量约1.24亿吨。
洞庭湖区自20世纪50年代以来，湖底平均淤高了1.7米，年均淤高3厘米多，淤积最厉害的澧水尾的七里湖最大淤高13米，完全淤积成了平原，作为湖泊从版图上彻底消失，半个世纪以来，洞庭湖区淤积而成的洲土面积将近2000平方公里，湖面因此迅速萎缩，湖容急剧下降，调蓄洪水的能力只有初期的56%。
3、洞庭湖的人工围垦在湖区的浅滩荒州上围成的民堤堤内洲滩经过耕作，渐渐变成肥沃的良田熟地，范围大的有几万亩，小的也有几千亩，里面有村庄、集镇，看上去与普通的村庄并无不同，这种地方，在湖南、湖北的平原湖区叫“垸”。
这种民垸，到2 0世纪40年代，最多时仅湖南部分就将近1000处，垸堤总长6000多公里。
1949年后，由于修堤并垸，进行围垦，以扩大耕地面积，仅五十年代，洞庭湖即萎缩了1209平方公里。
三峡水库蓄水后库区气候要素变化趋势分析
三峡水库蓄水后库区气候要素变化趋势分析
三峡水库是中国重要的水利工程，它位于长江三峡的西端，是世界上最大的水电站之一。
三峡水库的蓄水对周边地区的气候和环境有着深远的影响。
蓄水后，库区的气候要素
发生了一系列的变化，这些变化对于库区周边的农业生产、生态环境和人民生活有着重要
的意义。
分析三峡水库蓄水后库区气候要素的变化趋势，对于了解库区气候变化规律、合
理规划水资源利用、保护生态环境等方面具有重要意义。
一、降水量变化分析
三峡水库蓄水后，库区降水量发生了明显的变化。
据统计，蓄水后的首个年度，库区
降水量普遍呈现出下降的趋势。
尤其是水库水面的大幅增加，形成了一定程度的蒸发作用，造成了周边地区的气候干燥。
一些传统的农作物在这种气候条件下难以生长，给当地的农
业生产带来了一定的影响。
随着时间的推移，库区降水量逐渐趋于稳定，并且逐渐出现了增加的趋势。
这主要是
由于水库周边的环境逐渐适应了新的水文条件，向水汽释放提供了一个较好的条件。
库区
的植被也得到了恢复和增加，形成了一个较好的蒸发源。
这些因素综合作用，使得库区降
水量呈现出逐渐增加的趋势，为保证周边地区的农业生产提供了有利的气候条件。
二、气温变化分析
三峡水库蓄水后库区的气候要素发生了一系列的变化。
但总的趋势是，随着时间的推移，库区的气候要素逐渐趋于稳定，并且逐渐朝着有利于农业生产、生态环境和人民生活
的方向发展。
我们应该科学合理地规划水资源利用，加强库区的环境保护工作，促进库区
的可持续发展和社会经济的繁荣。
三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响_黄维
第３６卷第２０期２０１６年１０月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３６，Ｎｏ．２０Ｏｃｔ．，２０１６基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３）项目（２００９ＣＢ４２１１０３）；国家水体污染控制与治理科技重大专项课题（２０１４ＺＸ０７４０５⁃００３）收稿日期：２０１５⁃０３⁃３０；㊀㊀网络出版日期：２０１５⁃００⁃００∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｄｗａｎｇｈ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１５０３３００６１１黄维，王为东．三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响．生态学报，２０１６，３６（２０）：㊀⁃㊀．ＨｕａｎｇＷ，ＷａｎｇＷＤ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｒｅｅｇｏｒｇｅｓｄａｍｐｒｏｊｅｃｔｏｎｄｏｎｇｔｉｎｇｌａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１６，３６（２０）：㊀⁃㊀．三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响黄㊀维１，２，王为东１，∗１中国科学院生态环境研究中心，中国科学院饮用水科学与技术重点实验室，北京㊀１０００８５２中国科学院大学，北京㊀１０００４９摘要：长江三峡工程建成运行后，其下游第一个大型通江湖泊 洞庭湖的水文㊁水质以及湿地环境等均发生了很大变化㊂三峡工程已经开始影响到洞庭湖的泥沙淤积㊁水位波动㊁水质以及植被演替等㊂以三峡水库调度运行方案㊁河湖交互作用和洞庭湖湿地植被分布格局为基础，从长江三峡工程对洞庭湖水文㊁水质以及湿地植被演替等方面综述了三峡工程对洞庭湖湿地的综合影响㊂三峡工程减缓了长江输入洞庭湖泥沙的淤积速率，对短期内增加洞庭湖区调蓄空间㊁延长洞庭湖寿命有利㊂总体上减少了洞庭湖上游的来水量，改变了洞庭湖原来的水位／量变化规律㊂给洞庭湖水环境质量造成了直接或间接的影响，对其水质改变尚存一定争议，但至少在局部地区加剧了污染㊂水位变化和泥沙淤积趋缓协同改变了洞庭湖湿地原有植被演替方式，改以慢速方式演替，即群落演替的主要模式为：水生植物 虉草或苔草 芦苇 木本植物㊂展望了今后的研究趋势与方向，为三峡工程与洞庭湖关系的进一步研究提供参考㊂关键词：长江；三峡工程；洞庭湖；江湖关系；泥沙淤积；水位波动；水质；植被演替ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｒｅｅｇｏｒｇｅｓｄａｍｐｒｏｊｅｃｔｏｎｄｏｎｇｔｉｎｇｌａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓＨＵＡＮＧＷｅｉ１，２，ＷＡＮＧＷｅｉｄｏｎｇ１，∗１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｒｉｎｋｉｎｇＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ⁃ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，Ｃｈｉｎａ２ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＤａｍＰｒｏｊｅｃｔ（ＴＧＰ）ｏｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｉｓｔｈｅｗｏｒｌｄᶄｓｌａｒｇｅｓｔｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｊｅｃｔ．ＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｌａｒｇｅｌａｋｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｔｈｅＴＧＰ，ａｎｄｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｃｈａｎｇｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｎｏｔｅｄｉｎｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｇｉｍｅｓ，ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｗｅｔｌａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｓｉｎｃｅｔｈｅＴＧＰｂｅｇａｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｒｅｖｉｅｗｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅＴＧＰｏｎＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｄｉｓｐａｔｃｈｓｃｈｅｍｅ，ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｉｖｅｒａｎｄｌａｋｅ，ａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｌａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ．ＴｈｅＴＧＰｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｆｒｏｍｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｔｏＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅａｎｄｓｌｏｗｅｄｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅ．ＴｈｉｓｗａｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｆｏｒｔｈｅｌａｋｅｉｎｔｈｅｓｈｏｒｔｔｅｒｍｂｅｃａｕｓｅｉｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｗａｔｅｒｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｐａｃｅａｎｄｅｘｔｅｎｄｅｄｔｈｅｌｉｆｅｏｆＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ．ＴｈｅＴＧＰｒｅｄｕｃｅｄｗａｔｅｒｉｎｆｌｏｗｆｒｏｍｕｐｓｔｒｅａｍａｎｄｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｉｎｗａｔｅｒｌｅｖｅｌ．ＴｈｅＴＧＰｅｘｅｒｔｅｄｄｉｒｅｃｔａｎｄｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｆＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ．ＴｈｅｒｅａｒｅｓｔｉｌｌｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｉｅｓｒｅｇａｒｄｉｎｇｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｉｍｐａｃｔｓｏｆｔｈｅＴＧＰｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｎＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ，ａｎｄｔｈｅＴＧＰｈａｓｅｘａｃｅｒｂａｔｅｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｓｏｍｅｒｅｇｉｏｎｓ．ＲｅｄｕｃｅｄｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｖａｒｉａｔｉｏｎａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｈａｖｅｊｏｉｎｔｌｙｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｉｎＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ．Ｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｒａｔｅｂｅｃｏｍｅｓｓｌｏｗ，ａｎｄｔｈｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｉｓａｑｕａｔｉｃｐｌａｎｔｓ，ＰｈａｌａｒｉｓａｒｕｎｄｉｎａｃｅａｏｒＣａｒｅｘｓｐ．，Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓａｕｓｔｒａｌｉｓ，ａｎｄｌｉｇｎｅｏｕｓｐｌａｎｔｓ．Ｔｒｅｎｄｓａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｅｓｕｂｊｅｃｔｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｉｓｓｔｕｄｙｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅａｎｄｔｈｅＴＧＰ．网络出版时间：2016-01-22 15:53:20网络出版地址：/kcms/detail/11.2031.Q.20160122.1553.032.html２㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３６卷㊀ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒ；ＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＤａｍＰｒｏｊｅｃｔ；ＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ；ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｒｉｖｅｒａｎｄｌａｋｅ；ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ；ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ洞庭湖位于湖南省北部㊁长江荆江河段南岸，其地理坐标为１１１ʎ５３¢ １１３ʎ０５¢Ｅ，２８ʎ４４¢ ２９ʎ３５¢Ｎ，东南汇集湘水㊁资水㊁沅水㊁澧水四水及环湖中小河流，北接松滋口㊁太平口㊁藕池口㊁调弦口（１９５８年冬封堵）四口分泄的长江来流，经洞庭湖调蓄后又于岳阳市城陵矶注入长江㊂洞庭湖现为我国第二大淡水湖，湖泊总面积２６２５ｋｍ２㊁总容积１６７亿ｍ３，丰水期为每年６月至８月，枯水期为１２月至翌年３月，水深４ ２２ｍ，最大水位差为１７．１７ｍ［１］，为长江流域重要的调蓄湖泊和水源地，其分流和调蓄作用，对整个长江中游的防洪和水资源利用举足轻重［２］㊂洞庭湖湿地是与长江相连通的大型内陆淡水湿地，是我国最重要的淡水湿地之一，具有重要的生态功能和经济价值等㊂１９９４年，洞庭湖被国务院列为国家级自然保护区，１９９２年和２００１年东洞庭湖湿地与西㊁南洞庭湖湿地被联合国教科文组织列入‘国际重要湿地名录“㊂湿地是极其敏感的生态系统，自然和人类的干扰活动对其影响极其迅速［３］，因此长江三峡工程建成运行后，对洞庭湖的水位㊁水情会产生影响，亦必然对其生态环境产生影响［４］㊂研究三峡工程的建成运行对洞庭湖湿地水文㊁水质以及植被演替等的影响，为该区植物多样性及退化生态系统的恢复提供科学依据，同时对于调整其作物种植布局和产业结构等具有十分重要的意义㊂三峡工程于２００３年开始蓄水，三峡水库总体运行水位在１４５ １７５ｍ之间㊂每年６月，要求水位降低到１４５ｍ，以腾出防洪库容２２０亿ｍ３防汛㊂在夏季主要汛期（７ ９月）保持出库流量一定，可以将夏季大于此流量的洪峰削减在库区内，当来水小于此流量时，水位又开始下降，一直使水位降到１４５ｍ㊂等到汛期末期，即９月中下旬到１０月中旬，调节使入库流量大于出库流量，开始蓄水，大约一个月蓄满至１７５ｍ左右，之后保持出库水量和入库水量平衡，翌年从２月开始调节使出库水量大于入库水量，加大向下游的补水，直到６月水位降到１４５ｍ㊂以上就是三峡水库一整年的调度方案，每年的调度方案会根据三峡库区的水文气象预报㊁库区中小洪水的发生㊁发电㊁航运效益㊁水库排沙以及长江下游地区经济社会和生态环境需要适时综合调整［５］㊂近年来，随着生态环境保护意识的提高，三峡工程运行对江湖关系的影响成为众多学者关注的热点，国内外许多学者针对三峡水库蓄水运用前后对洞庭湖区的影响从不同角度做了较多研究㊂１㊀三峡工程对洞庭湖水文的影响１．１㊀对洞庭湖泥沙的影响洪林等［６］研究表明，三峡建坝后，由长江三口注入洞庭湖的泥沙将大幅减少㊂主要原因是挟沙能力最强的特大洪水被三峡水库大幅削峰，荆江由于冲刷作用加强而导致江流加速和淘深下切，结果使松滋㊁太平㊁藕池三口口门相对抬升㊂三峡水库运用后的百年内其下游径流的含沙量均会较之前降低，因此可以认为洞庭湖三口来水含沙量的减少将成为趋势［７］㊂Ｘｕ等［８］根据三峡水库的调度运行方案估计从２００３年到２００６年有６０％的泥沙被大坝拦截，导致大坝下游泥沙量的减少，长此以往会造成下游河道侵蚀，发生形态学的改变，而且下游河道的侵蚀产生的泥沙并不能抵消三峡水库截留的泥沙量，造成输入下游泥沙量降低㊂配合三峡水库，从１９８５年起在长江上游营造了大面积的水土保持林亦会有效地阻止水土流失㊂原先经三口进入洞庭湖的一部分泥沙将走荆江而径直下泄，使流入洞庭湖的泥沙大大减少㊂Ｙａｎｇ等［９］研究了三峡大坝对河流泥沙的影响，分析得出在三峡大坝实际运行之后，泥沙量减少了３１％，将导致河床的侵蚀和长江三角洲扩展速度的降低㊂因为河流流量影响河湖响应，三峡大坝对长江流量的降低的影响，影响长江和下游湖泊如洞庭湖㊁鄱阳湖等的河湖响应㊂张细兵等［１０］以圣维南方程组为基本方程组建立了长江宜昌至大通河段（含洞庭湖区）一维非恒定流水沙数学模型㊂模型求解采用河网三级算法，泥沙计算采用非耦合求解模式㊂研究表明三峡水库运用３０年后，荆江三口平均分流量和分沙量比多年平均值减少４３％和７３％，三口分流道的河床相应发生冲淤变化；三峡工程运用后，受荆江三口分流比减少影响，洞庭湖区泥沙淤积显著减少㊂秦文凯等［１１］通过模型计算也得出了类似的结果㊂郭小虎等［１２］研究表明，三峡工程蓄水后预计荆江三口分流能力将基本维持目前的格局，则三口分沙比也基本变化不大㊂总的来说，由于三峡工程截留使上游来沙减少，且三口分沙比不变或减少，使洞庭湖泥沙淤积速度放缓，对短期内增强洞庭湖区调蓄空间㊁延长洞庭湖寿命有利㊂１．２㊀对洞庭湖水位㊁水量的影响洞庭湖水位受到长江和流域内四水的共同影响，在江湖关系上既有长江分流入湖的作用，又有出口江湖相互顶托的作用㊂长江与洞庭湖以荆江三口分流和江湖汇流口（城陵矶）为纽带形成一个庞大复杂的江湖关系系统㊂系统任何一个要素发生变化，其他子系统均会做出相应的调整和变化㊂由于江湖具有自动调节作用，三峡水库蓄水前，长江中下游江湖水沙关系基本上处于相对平衡阶段［１３］㊂三峡工程建成后，水库调节改变下泄流量，直接影响着洞庭湖水系相互作用的水文过程㊂长江水位的变化取决于大坝截留㊁释放的水量和水流的季节性变化㊂水位受影响最大的是靠近三峡的河段，最大影响是下游河段的５倍㊂在下游河段，由于支流流入的混合作用，三峡对水位影响逐渐降低，而洞庭湖是长江三峡下游的第一个吞吐型湖泊，对于调节和缓冲长江上游水量和水位起着重要的作用，必然对自身有着不可忽视的影响［１４］㊂自２００３年三峡工程开始实验性蓄水以来，洞庭湖发生了秋季枯水提前㊁持续时间增长的现象，多次出现接近历史同期最低水位［１５］㊂黄群等［１６］通过ＢＰ神经网络对城陵矶水位进行了模拟，还原了在没有三峡工程情况下２００６年和２００９年洞庭湖水位，并和１９９０ｓ年代的对比，发现城陵矶水位有一定波动，但差别不大㊂而２００６年三峡蓄水使城陵矶水位平均下降２．０３ｍ，最大降幅３．３０ｍ，２００９年蓄水使城陵矶水位平均下降２．１１ｍ，最大降幅３．１２ｍ㊂史璇等［１７］研究得出，２００３年三峡工程蓄水运行后，洞庭湖水位的主要变化趋势有：水位年内变化趋缓，枯水期水位明显提升，丰水期水位有所下降，９ １０月水位消落速度加快等，径流年内分配区域均匀化㊂而李景保［１８］等运用洞庭湖区与长江干流相关控制站１９５１ ２０１０年实测水文数据，在分析江湖水力关系的基础上，从不同时间尺度分析江湖水体交换能力的演变特征及其对三峡水库运行的响应，江湖水体交换能力在时间尺度上的演变规律表现为：７ ９月长江三口对洞庭湖补给能力较强，１ ３月洞庭湖对长江的补给能力较强；１９５１ １９５８年㊁１９５９ １９６８年长江三口对洞庭湖的补给能力较强，而２００３ ２０１０年洞庭湖对长江的补给能力增强；三峡水库运行后无论是典型年还是水库不同调度方式运行期，都表现为三口分流量减少，长江三口对洞庭湖的补给能力减弱，而因四水入湖水量占绝对优势，湖泊对长江的补给能力明显增强㊂Ｚｈａｎｇ等［１９］收集了大量三峡和湖区的水文和水力数据，根据实测数据分析和采用ＧＡＭｓ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄａｄｄｉｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓ）模型模拟均证实了三峡工程蓄水运行造成平均５％的长江来水量损失，可能是由于地下的渗漏或者是其它未知的过程造成的㊂长江流量和水位的变化能改变洞庭湖湖水流入长江的阻滞力，从而影响湖水水位㊁储存水量和湖水季节性波动㊂当６ ９月湖区效应较强（即洞庭湖区域降雨较多，四水来水较多），湖水水位较高，根据三峡水库调度运行方案，６ ９月保持一定的出库流量，水库蓄水较少，阻滞系数较大，对洞庭湖水位影响降低㊂９月下旬到１１月，三峡开始蓄水，长江水位降低，阻滞系数变小，洞庭湖向长江补水，以平衡长江水位与洞庭湖之间水位差，水位显著下降［２０］㊂１０月，三峡蓄水使东洞庭湖水位下降２ｍ左右，进入枯水期时间提前了约１个月，这种影响随着洞庭湖入江口下切，将进一步深化［２１］㊂Ｄａｉ等［２２］用２００７年的数据研究三峡水库在洪水季节减少了长江流量，而在干旱的季节增加了流量㊂三峡工程蓄水导致下泄流量在枯水期发生较大程度的调整，据实测资料表明：１０月㊁１１月城陵矶水位呈明显的递减趋势，主要是因为三峡水库１０月㊁１１月汛后蓄水引起，１２月 翌年３月无明显变化，４月㊁５月呈减小趋势［２３］㊂总之，三峡在枯水期增加下泄流量，洪水期减少下泄流量㊂枯水期，由于三峡增泄流量，洞庭湖的水位将比三峡运行前抬升；丰水期，由于三峡减泄流量，洞庭湖的水位将比三峡运行前降低，对洞庭湖水位变化的影响不容忽视㊂２㊀三峡工程对洞庭湖水质的影响２０世纪末开展的洞庭湖水质污染调查和监测评价成果表明，洞庭湖水域本底总体水质尚好，水质多在Ⅱ３㊀２０期㊀㊀㊀黄维㊀等：三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响㊀４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３６卷㊀类和Ⅲ类之间，基本处于清洁和轻度污染状态㊂但进入２１世纪之后，湖区多数水域已受到氮㊁磷等污染，全湖基本处于中度富营养化，且水质呈恶化的趋势［２４］㊂随着人类活动影响的深入，尤其是三峡等重大水利工程的影响，对长江中下游水环境问题产生的影响不容小觑㊂洞庭湖环境问题主要是由于氮㊁磷导致的湖泊水域局部污染及生态系统破坏［２５］㊂李忠武等［２６］采用主成分分析法和基于超标权重的综合水质标识指数评价方法，发现三峡工程的运行对洞庭湖水环境质量变化有一定影响，在小河嘴㊁万子湖及东洞庭湖三个典型断面多年综合污染指数高于三峡工程建设前，表现为２００３年前水质多以Ⅲ类为主，２００３年以后以Ⅳ类为主；ＡｒｃＧＩＳ支持下的洞庭湖水环境质量时空分析表明，三峡工程运行后，洞庭湖水环境污染格局发生变化，表现为局部污染区域发生转移，东洞庭湖及洞庭湖出口污染最重，对洞庭湖总体水质情况表现出负面效应㊂王旭等［２７］结合洞庭湖区水文水质（１９９５ ２０１０年）观测资料，通过绘制洞庭湖水位－水质变化曲线及从相关性分析入手，结果表明洞庭湖水位变化与水质具有较好的相关性，三峡运行后洞庭湖总体水位呈下降趋势，水质指标ＴＮ和ＣＯＤＭｎ随水位下降而呈现升高的趋势㊂且三峡工程建设后，洞庭湖蓄水量会减少，水流速度减慢，湖泊换水周期就相应延长，致使洞庭湖水体交换能力与自净能力减弱，水环境质量下降，严重会出现富营养化，影响鱼类资源的生产；特别是非汛期对洞庭湖水体环境有较大影响，使洞庭湖提前退出汛期，由于目平湖和南洞庭湖湖底高程超２６ｍ，长江来水在枯水期将无法进入该湖区，水量的减少将对这一水域的污染形势变得更加严峻，水质也将呈恶化趋势［２８］㊂由于换水周期长，加上西洞庭湖㊁南洞庭湖水量减少，对局部水域，特别是西洞庭湖水域的污染形势将更加严峻，水质恶化的进程相对于整体水域将大大加快［２９］㊂但有些学者持有不同的看法，卢宏玮等［３０］运用模型对三峡工程运行前后洞庭湖的水环境容量进行预测表明，三峡运行对洞庭湖水环境容量产生了一定程度的影响，主要体现在对洞庭湖枯水期的ＣＯＤ㊁ＴＮ㊁ＴＰ环境容量均有一定程度的抬升，而丰水期的ＣＯＤ㊁ＴＮ㊁ＴＰ环境容量有小范围的下降㊂水环境容量在１１月减少，１２月变化较小，而１ ５月有所增加，综合来看，在全年的大部分月份中，三峡工程的运行在一定程度上提高了洞庭湖的水环境容量，对洞庭湖水体状况的改善起到了积极作用㊂总体来说，三口来水对于洞庭湖水质变化贡献率最高为５２．７３％，湖体本身产生污染负荷的贡献率为２９．２６％，四水贡献率为１８．０１％［３１］㊂田泽斌［３２］通过与１９９９ ２００２年（三峡工程运行前）相比，２０１０年洞庭湖三口来水量减少了约１／３，经由三口输入的ＣＯＤＭｎ㊁ＮＨ＋４㊁ＴＰ入湖通量分别减少了５３．１９％㊁４９．２７％㊁５２．６３％，但认为该变化特征仍需进一步论证㊂陈绍金［３３］则从利弊两个方面分析了三峡蓄水对洞庭湖水环境的影响，认为当三峡水库增泄流量时，对洞庭湖的水质改善整体是有利的，可以稀释湖水的污染浓度，但是对农田的排渍㊁土壤潜育化及湖区动植物的生存有一定的不利影响㊂３㊀三峡工程对洞庭湖湿地的影响洞庭湖具有独特的地理环境，每年洪水季节大量泥沙入湖淤积，形成了我国以敞水带㊁季节性淹水带㊁滞水低地为主的最大湖泊湿地景观，共有面积约８５．７８万ｈｍ２［３４⁃３５］㊂洞庭湖主要植被类型包括水生植被㊁草甸㊁沼泽植被和常绿阔叶林植被，面积较大的湿生群落类型有虉草（Ｐｈａｌａｒｉｓａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ）㊁野胡萝卜（Ｄａｕｃｕｓｃａｒｏｔａ）㊁辣蓼（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍｈｙｄｒｏｐｉｐｅｒ）㊁蒌蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｓｅｌｅｎｇｅｎｓｉｓ）㊁苔草（Ｃａｒｅｘｓｐ．）㊁荻（Ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓｓａｃｃｈａｒｉｆｌｏｒｕｓ）㊁芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓａｕｓｔｒａｌｉｓ）㊁旱柳（Ｓａｌｉｘｍａｔｓｕｄａｎａ）㊁美洲黑杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｄｅｌｔｏｉｄｅｓ）等，其分布规律为由岸边向湖心逐渐倾斜，植物随湖水深度形成不同的植物群落㊂植被从空间格局上呈现明显的带状分布特点，由水及陆的总趋势为：沉水植物群落 虉草群落 苔草群落 辣蓼群落＋蒌蒿＋苔草群落 芦苇群落 美洲黑杨或旱柳群落［３６］㊂三峡工程运行后对洞庭湖区湿地生态的影响有两种情况，一种是由于年内水库下泄量变化导致洞庭湖水位和地下水位变化对湿地生态系统的影响；另一种情况是洞庭湖泥沙变化引起湿地生态系统的演替［３７］㊂３．１㊀水位波动对湿地的影响水位是湖泊储水量变化的量度，是控制湖泊生态环境系统的重要因素［３８］，水位改变将影响湿地植被覆盖度和物种组成，最终产生群落演替［３９］㊂长期的高水位和低水位以及非周期性的水位季节变动会破坏水生植被长期以来对水位周期性变化所产生的适应性，从而影响植被的正常生长㊁繁衍和演替［４０］㊂影响机理主要表现为两方面：（１）直接影响，表现在对水生生物生长及对种群间竞争关系的影响；（２）间接影响，由于水位变化导致了水体中的理化条件，如透明度㊁浊度㊁盐度㊁ｐＨ㊁悬浮与沉降以及溶解氧（ＤＯ）等发生变化㊂Ｋｅｄｄｙ等［４１］提出了物种分布的离心组织模型，认为当植物种对于水位的选择趋势一致时，最具竞争力的物种处于最佳水位范围，其他物种按照竞争力大小，以此水位为中心呈梯度分布㊂对那些以水生植被为食的生物产生了影响，进而间接地减小或增大了水生植被啃食的压力，改变了水生植被的时空分布［４２］㊂三峡工程的调蓄作用使洞庭湖年内水位波动幅度减小，主要有利于较低高程的芦苇生长，生物量增大，而在较高高程的芦苇由于得不到充足的水分，生物量相对减少，逐渐被防护林代替㊂２０１１年５月湖泊水面积不足同期的４５％，东洞庭湖超过１０００ｈｍ２的湿地全部干旱［４３］㊂三峡工程的运行不同程度上降低了洞庭湖的水力梯度，尤其是４ ５月对分布于东洞庭湖的苔草草甸和西洞庭湖的芦苇产生了不利影响［４］㊂从长远来看，三峡工程的运行改变了原来自然状态下的水沙条件，使对坝下游河床的冲刷加重，降低了下游河道的水位，洞庭湖的面积㊁水量及平均水深都相应地发生了改变，再加上不同高层区植物群落对水位变化的敏感程度不同，将使优势品种 芦苇和湖草群落生物量不断增加，抢占沉水植物的生存空间，有利于杨树等高程区耐水能力较差植物生长繁殖，入侵新生境，打破原有植物群落演替模式，从而打破现有植被格局发生正向演替［４４］㊂由于河道沉积物降低㊁持续的河道侵蚀和三峡流量的调节，反过来降低长江的水位，进一步影响周围岸边带环境和生态系统的完整性［４５］㊂湿地生态系统的稳定性很大程度上取决于其水源的稳定性㊂静水湿地或连续深水湿地的生产力很低，流动条件可以提高湿地初级生产力，很大程度影响着养分循环和养分的有效性［４６］㊂洞庭湖为吞吐型湖泊，湖面存在较大的坡降［４７］㊂周期性水位波动以高水位和低水位的反复交替出现为特征对整个湿地的植被组成及分布有决定性作用，高水位的淹没使湿地原有优势物种大量死亡，当水位消退后，多种物种得到了萌发㊁生长的空间，对于木本植物而言，因为其生命周期较长，在短暂的退水期间不易重新建群，容易为短生命史的草本植物取代，所以水位的周期波动形成了大面积的草本湿地群落，维持了湿地丰富的物种多样性［４８］㊂３．２㊀泥沙淤积对湿地生态演化的影响所谓湿地演替是指同一地段上一种湿地类型被另一种不同湿地类型替换的过程［４９］㊂泥沙淤积是导致植被演替的重要原因之一［５０］，泥沙淤积常造成土壤容重㊁含水量和金属元素含量的增加，而使有机质㊁通气性及温度降低等［５１］，深刻影响湿地植物生存的土壤环境而影响植物的萌发㊁出生和生长，并最终影响植被更替㊂同时，泥沙淤积的速度和方式决定了通江湖泊湿地演替的趋势和方向㊂当洞庭湖泥沙淤积慢时，模式是水生植物 苔草 芦苇 木本植物；淤积较快的模式为水生植物 虉草 芦苇 木本植物；淤积快的模式为水生植物 鸡婆柳 芦苇 木本植物㊂谢永宏等［３６］研究表明，洞庭湖在今后相当长的一段时间里，尽管入湖泥沙量在减少，但输出的泥沙仍将小于入湖来沙，全湖仍处于淤积状态，但速度趋缓㊂来红州等［５２］研究发现洞庭湖盆地自身的构造沉降在一定程度抵消了湖盆的泥沙淤积，但仍小于淤积速率㊂三峡工程建设后，淤积速度减缓，洞庭湖湿地植物群落将主要以慢速方式演替，即群落演替的主要模式为：水生植物 虉草或苔草 芦苇 木本植物㊂４㊀结论与展望目前国内外关于三峡工程对洞庭湖影响的研究很多，取得了一定的成果㊂主要集中在三峡工程对洞庭湖水文㊁水质㊁泥沙淤积以及生态环境影响等方面㊂但是由于三峡工程运行时间短㊁研究方法还不够成熟等，不同学者得出了不同的结论，甚至相反的结论㊂因此，随着三峡水库的持续运行，对下游河湖交互作用的研究需要进一步深入下去㊂展望未来，三峡工程运行与洞庭湖的关系研究主要应集中在以下几个方面：表１㊀三峡工程对洞庭湖水文、水质及湿地植被的时间段影响５㊀２０期㊀㊀㊀黄维㊀等：三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响㊀Ｔａｂｌｅ１㊀ＴｅｍｐｏｒａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＤａｍｐｒｏｊｅｃｔｏｎｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｙ，ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｗｅｔｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｏｆＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ时间段Ｔｉｍｅｐｅｒｉｏｄ对水文影响Ｉｍｐａｃｔｏｎｈｙｄｒｏｌｏｇｙ对水质影响Ｉｍｐａｃｔｏｎｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ有利影响的植物Ｐｌａｎｔｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｅｆｆｅｃｔｓ不利影响的植物Ｐｌａｎｔｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏａｄｖｅｒｓｅｅｆｆｅｃｔｓ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ１２月至翌年３月ＤｅｃｅｍｂｅｒｔｏＭａｒｃｈｏｆｎｅｘｔｙｅａｒ三峡水库增加下泄流量，提前淹没已干涸的滩地，水位适当提高总体水环境容量增加，污染物浓度降低，但对局部地区污染加重苔草草甸；地势较高植被群落水生和沼生植物［３０，３３，３６］４月Ａｐｒｉｌ三峡减泄流量，水位降低污染物浓度升高苔草的生长和生物量积累生命史较短的植物，群落的生物多样性提高沉水植物群落［３６］５月Ｍａｙ三峡水库增大下泄流量，洞庭湖水位变化幅度增大污染物浓度降低沉水植物，地势较高区域芦苇快速生长而增加生物量累积地势较低区域的湿地植物（如苔草）和一年生植物［４，３６］６月至９月ＪｕｎｅｔｏＳｅｐｔｅｍｂｅｒ洞庭湖的水位随三峡工程减泄流量引起的水位波动减小，水量基本不变水质变化不明显绝大部分湿地植物均处于完全淹水状态，水位波动对群落产生明显影响较小［１］１０月至１１月ＯｃｔｏｂｅｒｔｏＮｏｖｅｍｂｅｒ三峡水库蓄水，减少下泄流量，洞庭湖水位降低，洲滩提前露出水面污染物浓度升高有利低位洲滩的杂草和苔草植物群落向湖心侵移部分沉水植物死亡［３３，５３］（１）受三峡工程截留泥沙的影响，流入洞庭湖的泥沙比建坝之前大大减少㊂但三峡水库的运行并不是长江下游泥沙减少的唯一原因，其他因素还包括其它水库的修建㊁上游水土保持工程等㊂由于长江流域面积巨大㊁流域地貌过程复杂，以及对洞庭湖与长江水沙交互关系上认识还不够成熟，泥沙淤积机理等研究理论还未形成科学理论㊂因此，长江－洞庭湖泥沙交互关系还需进一步深入研究㊂（２）三峡工程的建设大大地改变了长江与洞庭湖的江湖关系，使洞庭湖的水位变化趋势更加复杂，但还有其他因素也会对洞庭湖水位造成影响，如湘㊁资㊁沅㊁澧四水入湖量，全球与区域气候变化等㊂因此，如何耦合河流水沙变化㊁气候变化和其他人类活动驱动因素等对江湖关系的影响是今后研究的一个重点与难点㊂（３）三峡工程运行后，洞庭湖湿地的土壤㊁水文㊁动植物等生态过程发生了改变，但由于洞庭湖空间尺度的巨大，目前仍处于本底不清㊁过程不明㊂而且湿地演变是一个相对缓慢的过程，对外界条件变化的响应也有一个长期的过程，虽然三峡工程蓄水运行后洞庭湖湿地演化进程改变明显，但影响湿地演变因素复杂，譬如湿地围垦㊁荆江裁弯等，某些结论与影响还存在不少争议，确定其影响还需要开展更长时期的观测与更为系统的研究㊂（４）考虑到关于三峡工程对洞庭湖影响的理论研究与实际情况存在较大误差以及世界河流筑坝的经验，加强三峡工程运用后对下游河流㊁湖泊的及时监测和研究非常必要，这样方能尽可能为决策提供理论支撑，加强改进措施，减少三峡工程对洞庭湖及其它下游湖泊带来的不利影响㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀曾光明，赖旭，梁婕，黄璐，李晓东，龙勇，武海鹏，袁玉洁．２００１ ２０１０年东洞庭湖湿地ＮＤＶＩ指数的水位响应．湖南大学学报：自然科学版，２０１４，４１（１）：４５⁃５２．［２］㊀孟熊，廖小红，黎昔春．洞庭湖水位变化特性及影响研究．人民长江，２０１４，４５（１３）：１７⁃２１．［３］㊀徐治国，何岩，闫百兴，任慧敏．营养物及水位变化对湿地植物的影响．生态学杂志，２００６，２５（１）：８７⁃９２．［４］㊀李倩，曾光明，黄国和，张硕辅，焦胜，曾涛，王玲玲，熊樱，何静．三峡工程对洞庭湖水力梯度及其湿地植物生长的影响．安全与环境学报，２００５，５（１）：１２⁃１５．６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３６卷㊀。
三峡工程运行对长江水环境质量变化影响分析
三峡工程运行对长江水环境质量变化影响分析三峡工程是我国目前最大的水利工程之一，也是世界上最大的水电站之一。
它位于中国长江三峡之间，于1994年开工建设，于2009年完工投入运行。
三峡工程的建设和运行对长江水环境质量产生了一定的影响。
本文将对三峡工程运行对长江水环境质量变化的影响进行分析。
首先，三峡工程的运行对长江水环境质量产生的最直接的影响是水位的调节。
三峡水库能够有效调节长江上游的水位，在防洪和发电方面发挥重要作用。
然而，水位调节的同时也影响着沿江的河道和湖泊的水位，进而影响整个长江流域的水环境。
随着三峡工程的完工投入运行，水位的调节频率和幅度增加，这对于长江河道的生态和水生物的生存环境带来了一定的变化。
长江是我国重要的淡水资源，拥有丰富的水生态系统。
三峡工程的运行使得长江上游的河谷地形发生了巨大的变化，水位的调节使得原本湿润的湿地和河滩地带减少，并且随之带来了岸线退缩的情况。
这些生态环境的改变对于周边地区的水生态系统和生物多样性造成了影响。
原本生长在河滩和湖泊中的植被也随着水位下降而暴露在外，导致了湿地退化和植被减少，这对于湿地生态系统的稳定性造成了威胁。
其次，三峡工程的运行也对水质产生了一定的影响。
长江作为我国最长、最大的河流之一，承担着重要的水资源供给和水环境保护的责任。
然而，随着三峡工程运行，水库中的缓流和水位调节会导致水体的淤积和混浊，进而影响水质。
此外，大坝的建设也带来了新的水群落，比如沿岸湖泊中的水草和浮游生物的数量和种类发生了变化。
这些变化对长江水环境质量产生了一定的影响，尤其是对于水生态系统中的生物多样性和食物链的稳定性有着潜在的威胁。
另外，三峡工程的运行对水生态系统的物质循环也带来了变化。
大坝的建设限制了河流中的沉积物和营养物质的输运，这对于沿江地区的土壤肥力和养分供给带来了影响，进而影响农业发展和生态系统稳定性。
此外，三峡工程的运行还导致了长江中的水流速度减慢，使得长江下游的冲淤现象加剧，这对于下游地区的航道通行和水生态系统的稳定性都带来了一定的挑战。
三峡水库蓄水前后长江口及其邻近海域浮游植物群落结构的变化及原因分析
三峡水库蓄水前后长江口及其邻近海域浮游植物群落结构的变化及原因分析贾海波;邵君波;胡颢琰;王益鸣;魏娜;胡序朋【摘要】Changes in the biomass and species composition of phytoplankton may reflect major shifts in environmental conditions.Based on the data of 13 cruises between 2002 and 2006, we investigated the changes of phytoplankton community structure in the Yangtze estuary and adjacent sea before and after the impoundment of the Three Gorges Dam. The relationships between phytoplankton communities and environmental factors were also studied with the correlation analysis and canonical correspondence analysis (CCA). The results showed that the phytoplankton community structure, salinity, nutrient concentrations and ratios changed significantly in the Yangtze estuary and adjacent sea,after the impoundment of the Three Gorges Dam.The percentage of diatom species to the overall species was significantly reduced from 77.09 % in autumn 2002 to 71.43 % in autumn 2006. Meanwhile,the percentage of dinoflagellate species increased significantly, from 17.32 % to 22.45 %. There were significant decreases in DSi, DIP and DIN concentrations, as well as significant increases in salinity and N: P ratio.DSi concentrations changed from 83.14 μmol/L in autumn 2002 to 42.83 μmol/L in autumn 2006; DIP concentrations decreased from1.40 μmol/L to 0.89 μmol/L; DIN concentrations decreased from 56.80 μmol/L to 49.18μmol/L;N: P ratio increased from 39.86 to 81.27, as well as salinity increased from 19.44 toA indicated that salinity, N: P ratio, DIP and DSi had significant impacts on the phytoplankton community structure.After the impoundment of the Three Gorges Dam, the reduction of runoff and sediment discharge and the change in the seasonal distribution of runoff in the Yangtze River were the root causes for changes in the phytoplankton community structure in the Yangtze estuary and adjacent sea.%通过对长江口及其邻近海域2002-2006年13个航次的综合调查，研究了三峡水库蓄水前后长江口及其邻近海域浮游植物群落结构的变化，并应用相关性分析、典范对应分析（CCA）等方法对浮游植物群落结构变化的原因进行了探讨。
三峡蓄水后库区洪水波传播规律初步分析
中图分 类号 ： Ｔ Ｖ１ ２ ４
文献标 识码 ：Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ０ ８ ５ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ３ ０ — ０ ５ 坝） ＭＩ Ｋ Ｅ １ １ 模 型 为基 础 ， 分 析计 算不 同来水 及 库水 位 条件 下库 区运动 波波 速 、 动力 波波 速及 洪峰传 播 时 间 ， 进而 分析库 区各 段洪 水波 的传播 特性 。
速 度） 波 速 向下 游 传 播 ， 而动 力 波 以 Ｍ ± 、 ／ ｇ ｙ（ Ｙ为水 深） 波 速 向上下 游传播 。 一 般而 言动力 波波 速远 大于运
动波 波速 。 在一 般河 道 中的洪水 波符 合运 动波 特性 ， 而
大坝 河 长 约 １ ２ ０ ｋ ｍ， 库 区全 河 长 达 ６ ０ ０余 ｋ ｍ， 寸滩 至 三峡 坝址 洪水传 播 时间 为 ６ ０ ｈ左 右 。 ２ ０ ０ ３年 ６月后 三 峡水库蓄水 至 １ ３ ５ ｍ， ２ ０ ０ ６年 汛 后 蓄 水 至 １ ５ ６ ｍ， ２ ０ ０ ８
１ 概 述
洪 水波 具有 运动 波和动 力波 双重 波动性 ，但 以何
为主 支配 洪水波 的运 动 ，则 由边 界条 件 和动力 因素 而
定 李 记 泽 ， 叶守泽＿ ｌ １ 通过 对圣 维南方 程方 程组 进行 小
２ 三 峡水 库 库 区概 况 及 洪 水 波 特 性
三峡 工程 是 中国最大 的水 利枢纽 工程 ，是 长江 中 下游 防洪 体系 中的关 键性 骨干 工程 ，大 坝坝址 位 于湖 北 省宜 昌市 三斗坪 ， 具有 防洪 、 发电、 航运 等综 合效 益 。 三峡 水库 修建 前 ， 该 河段 地 处 “ ｉ峡 ” ， 两岸 悬 岩 峭壁 、
三峡水库175m蓄水初期库区沿程水位分析
三峡水库175m蓄水初期库区沿程水位分析胡鹏;杨胜发;胡江【摘要】After analyzing measured data of the Three Gorges Reservoir in recent years, one-dimensional mathematical model was established; the Three Gorges Reservoir 175 - 145 - 155m under normal water operating characteristics of the flood stage water level along were verified after measurement and calculation. The results of early calculations with Changjiang River Scientific Research Institute were compared. The results indicated that with little difference between the two level values in same calculation conditions, the two were consistent. It hold that the early results could be regarded typical and instructive.%建立一维数学模型,通过三峡库区成库后已取得的实测资料进行验证,计算出三峡水库175～145～155 m正常蓄水运行阶段下特征洪水的沿程水位,对比校核了长江科学院早期计算成果.结果表明:两者在相同计算条件下的水位差值不大,总体基本一致,认为长江科学院早期成果有一定的代表性和指导作用.【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(030)005【总页数】5页(P1013-1017)【关键词】三峡水库;水面线;糙率;一维数学模型【作者】胡鹏;杨胜发;胡江【作者单位】长江航道规划设计研究院,湖北武汉430011;长江航道规划设计研究院,湖北武汉430011;重庆交通大学河海学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】TV133.1三峡水库2003年6月起成功实施135～139 m、144～156 m蓄水，2008年汛后又实施了175～145～155 m试验性蓄水，目前，三峡水库已经开始175 m正常蓄水运行阶段。
三峡水库蓄水前后干流水质特征与变化趋势研究
０８ ， ． ５ 铅超 标倍 数 为 ０ ２—０ ２ 。超 标 时 段 也 要 集 ． ．６
中在 汛期 的 ７ ８月 和 ９月 ， ， 超标 断面 主要集 中存 寸滩 、 清溪 场和 沱 口断面 。这 主要 是 因为 主汛期 进入 长江 的 泥 沙含量 大 ， 与悬浮 物 密切 相 关 的总磷 和铅 含 量 卡 ｌ Ｊ
三 峡 水 库蓄 水 前 后 干 流 水 质 特征 与变 化 趋 势 研究
余 明 星， 邱 波 ， 凡 ， 夏 刘 辉
（ 江 水利 委 员 会 水保 局 长 江 流 域 水 环境 监 测 中 心 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ） 长 湖 ３ ０ ０
摘 要 ： 了 分析 三峡 水库 蓄水 前 后 水质 的 变化 情 况 ， 取 三 峡 水 库 干 流 ５个代 表 断 面 ， 过 ２ １ 为 选 通 ０ ０年 现 状 水 质 调 查 监 测 结 果 与 １９ ９ ８～２ ０ ０ ９年 历 史水 质 资 料 的 比较 ， 深入 分 析 了三 峡 水 库 蓄 水前 后 于 流 水 质 特 征 和 变化 趋 势 。研 究表 明 ： 目前 三峡 水 库 干流 水质 良好 ， 年度 水 质 为 Ⅲ 类 ； 水 前 以 Ⅲ类 为主 ， 水后 以 Ⅱ ～Ⅲ 类 为主 ； 蓄 蓄 从 水库上游至下游 ， 沿程 水 质逐 渐趋 好 ； 水 后 ， 蓄 总磷 、 锰 酸 盐指 数 、 等 是 影 响 水 质 的 主 要 因子 ， 蓄 水 前 相 高 铅 与
（ ３ ３ ） ８ ．％ 。
统 、 入分 析 ， 清 了 三峡 工 程 兴 建 前 后 库 区干 流 深 弄
水质特 征及 变化趋 势 ， 以期 为 三 峡水 库 水 资 源保 护 与
供 水 安全保 障工 作提供 科学 依据 。
洞庭湖水位变化特性
３ 水位时空分布特征的原因分析
洞庭湖水位时空分 布是洞庭湖水系组成 和湖泊形态特征
的 反 映 由于 泥 沙 淤 积严 重 ， 洞庭 湖 水 域 已赦 洲濉 和人 为 围 垦 形 成 的堤 垸 肢 解 ， 为 有 水道 相 连 的湖 群 ， 中东 洞庭 湖 水域 成 其
万子 湖 、 东南湖和 目平 湖水域 也较 开闻 ， 东桐 庭 而 少， 出湖水量 大于 人湖水 量 ， 泊水位也随之逐渐下降 ， 湖 进人 相 对完整 ， 湖和万子 湖之同 ， 草滩 沙洲 密布 、 溃堤废垸林 立 、 湖形 支离破 平 水 期 ，２月 ～ 翌 年 ３月 为 枯 水 期 ， ｌ 水位 达 年 内最 低 值
ｌ 域 进人 汛 期 ，洞庭 湖水 位 因之 上 涨 ， ～７月 四 水 流 域 年 内 降水 最 为 集 中 ，汛 期 连 续 出现 几 次 ４ 较 大 的洪 水 过程 ， 形成 单 一 或 复 式 洪峰 ， 由于受 到湖 泊 的调 蓄 作 用 ， 型较 为肥 胖 ；～ ８月 或 ９月 为 长 江 流 域 的 多 雨季 节 ． 峰 ６ 长 江进 人 汛 期 ， 江 四 ｎ （９ ８年调 玄 １ 闭 ， 为 三 ｎ ） 荆 １５ ３堵 现 分 流 水 量 剧 增 ， 水 位 连 续 上 涨 ， 于 水 位 顶 托 ． 位 变 化 较 平 湖 由 水 缓 ， 单 一 肥 胖 型 洪峰 因 为 雨 汛 的接 踵 连 续 ． 洞 庭 湖 水 位 呈 使 的 年 内 汛期 可持 续 ３ ～４个 月 之 久 年 洞 庭 湖 区水 位 ４月 开 全 始 上 涨 ，～ ８月 水 位 达 到 最 高 峰 ． ７ ９月 以 后 人 湖 水 量 逐 渐 减
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三峡水库试验性蓄水期调度效果分析
游， 又兼 顾两 湖 和支流 的用 水 需求 ， 经科 学 比选 ， 定 了 三 确
峡 水 库 水 量 调 度 方 案 ．连 续 三 次 向 三 峡 集 团 公 司 下 达 调 度 令 ， 级 加 大 下 泄 流 量 至 ８０ ０ｍ／、 ０ ０ｍ３ 、 ０ ｍ３ 。 逐 ０ ３ ９０ ｓ ／ ９５ ０ ／ 此 ｓ ｓ 后 ， 江 防 总 继 续 根 据 上 游 来 水 情 况 ， 时 调 整 三 峡 水 库 长 及
二、 主要 调 度 过 程 １ ． 汛期调度
２０ ０ ９年 ８月 ６ 日， 三峡 水 库 入 库 出 现 了 ２ ０ ０ ４年 以来
的最大洪水过程 ， ８时 洪 峰 流 量 为 ５ ０ ， ５０ ０ ｍ ／ ８月 ８ 日 ｓ
有 把握 保 障 防 洪安 全 的前 提 下 ， 实施 中小 洪 水 调 度 ， 大 最 下 泄 流 量 为 ２ ０ ， 有 超 过 最 大 发 电 流 量 ， 洪 水 ９２ ０ｒ ／ 没 ｎｓ 使 资 源得 到 了充分 利 用 。
水近 ８ ０亿 ｍ 。 ２１ ０ ０年 ，三 峡 水 库 汛 末 提 前 实 施 １５ ｍ 试 验 性 蓄 ７
水 ， 底 库 水 位 蓄 至 １２８ｍ， 上 游 来 水 偏 少 条 件 下 ， ９月 ６ ． 在
兼顾上下游的用水需求 ， 合理 调度 ， 峡水 库 于 １ 三 ０月 ２ ６ 日 ９时 库 水位 达 到 １５０ｍ， 次 达 到 １ ５ｍ试 验 性 蓄 水 ７． 首 ７
国 务 院 批 准 的 《 峡 水 库 优 化 调 度 方 案 》 依 据 ， 国 三 为 以
家 防 汛 抗 旱 总 指 挥 部 批 复 的年 度 汛 期 调 度 运 用 方 案 和
试 验 性 蓄 水 实 施 计 划 为 指 导 。 在 调 度 过 程 中 以科 学 发
三峡工程对洞庭湖水量的影响及应对措施
三峡工程对洞庭湖水量的影响及应对措施作者：张志川来源：《科技视界》 2012年第21期张志川(武汉大学水利水电学院湖北武汉430072)【摘要】洞庭湖水量日渐减少，对洞庭湖区居民的生活、生产等带来的影响越来越大。
本文分析三峡工程对洞庭湖水量的影响，并对应采取的措施展开讨论。
【关键词】三峡工程；洞庭湖；水量；解决措施2011年5月在洞庭湖区发生了罕见的干旱情况，整个洞庭湖水量低至13亿m3,水域面积780平方公里,均不及正常年份的1/3，三峡工程对洞庭湖的影响又一次成为议论焦点，在此本文从三峡工程对洞庭湖水量的影响这一方面展开论述。
洞庭湖位于湖南省东北部，湖区位于长江中下游下荆江南岸，为中国第二大淡水湖（仅次于鄱阳湖），洞庭湖南纳湘、资、沅、澧四水汇入，北与长江相连，通过松滋、太平、藕池，调弦（1958年已封堵）“四口”（以下仍简称“四口”）吞纳长江洪水，湖水由东面的城陵矶附近注入长江，为长江最重要的调蓄湖泊。
洞庭湖简化水系如图1[1]1 三峡工程对洞庭湖水位的影响可以从以下三个方面来予以分析1.1 三峡工程运营的影响1932年洞庭湖湖水面积为4,700平方公里，1960年已减为3,141平方公里，现在以湖面高程34.5公尺计，湖水面积为2,820平方公里，洞庭湖长期以来一直处于萎缩的状态，除去湖盆运动、长期泥沙淤积等原因之外，来水量的减少也是导致洞庭湖萎缩的一个很重要的原因。
[2]数据来源：中国水利水电科学研究院《长江三峡工程泥沙问题研究》（第七卷）由上表可知，1956至2002年洞庭湖年均来水量呈现微弱减小的趋势，可以归因为葛洲坝的修建，荆江河道改道，四口淤积等原因；2003年至2009年呈现锐减的趋势，而2003年三峡工程正式蓄水发电。
由上表可知1956年至2002年四水入流量占总入流量的比例一直在升高，四口入流量所占比例一直在下降，但2002年至2009年的变化比例较之前有明显的提高，由此可知，三峡工程正式蓄水对于洞庭湖来水量的减少有很大影响。
三峡水库蓄水后库区气候要素变化趋势分析
三峡水库蓄水后库区气候要素变化趋势分析三峡水库是世界上最大的水库之一，经过了几十年的建设和发展，如今已经成为中国的标志性工程之一。
三峡水库蓄水后，对库区气候要素变化的影响引起了人们的广泛关注。
本文将从气温、降水、风速等方面对三峡水库蓄水后库区气候要素变化趋势进行分析，以期对该地区气候的变化有一个全面的了解。
一、气温变化趋势分析：三峡水库蓄水后的库区气温变化趋势主要表现在以下几个方面：1. 季节性气温变化：蓄水后，库区气温的季节性变化趋势发生了较大的改变。
夏季库区气温明显升高，冬季气温明显下降，昼夜温差也变得更加明显。
这说明水库蓄水后对当地的气温季节性变化产生了一定的影响。
2. 气温极端事件频率：蓄水后，库区气温极端事件的频率也发生了一定的变化。
高温和低温的极端事件的频率均有所增加，尤其是夏季高温事件的频率增加最为显著。
这说明蓄水后的水库对当地气温的稳定性产生了一定的影响。
3. 气温变化趋势：蓄水后，库区气温的长期变化趋势也发生了一定的改变。
一些研究表明，蓄水后三峡库区的气温呈现出缓慢上升的趋势，这与水库蓄水后的湿润气候环境有关。
1. 年降水量变化：蓄水后，库区年降水量出现了一定程度的变化。
一些研究表明，蓄水后的三峡库区年降水量有所增加，尤其是在夏季和秋季降水增加最为显著。
这说明水库蓄水后对当地的气候降水模式产生了一定的影响。
三峡水库蓄水后的库区气候要素变化趋势明显，对气温、降水、风速等方面都产生了一定的影响。
这些影响可能会对当地的农业生产、生态环境、水资源利用等方面产生一定的影响，因此有必要开展更深入的研究，以便更好地了解和适应蓄水后的气候变化。
还需要加强对蓄水后的水库环境变化的监测和预警，以有效应对可能出现的环境风险。
三峡水库蓄水期长江中下游水文情势变化及对策
三峡水库蓄水期长江中下游水文情势变化及对策王俊;程海云【摘要】三峡工程于2009年8月通过正常蓄水(175m水位)验收,标志着三峡工程将进入正常运行阶段,全面发挥防洪、发电和航运等综合效益.三峡水库正常蓄水运行后,将改变长江中下游水文情势,水文情势的变化也将带来一定的次生影响.结合三峡水库2009年试验性蓄水情况,分析了三峡水库蓄水期长江中下游出现异常低水位的成因,初步揭示了三峡水库正常运行后长江中下游水文情势的变化规律,并对降低三峡蓄水对中下游的影响等相关对策问题进行了初步探讨.【期刊名称】《中国水利》【年(卷),期】2010(000)019【总页数】4页(P15-17,14)【关键词】三峡水库;蓄水;长江中下游;水文情势;对策【作者】王俊;程海云【作者单位】水利部长江水利委员会水文局,430010,武汉;水利部长江水利委员会水文局,430010,武汉【正文语种】中文【中图分类】TV123一、三峡水库蓄水运用原则及近年蓄水情况三峡水库正常蓄水位175 m，汛期防洪限制水位145 m，枯季消落最低水位155m，相应防洪库容221.5亿m3。
按照国务院批准的三峡试验性蓄水期现行调度方案（《三峡水库优化调度方案》，2009年10月）：汛末水库兴利蓄水时间不早于9月15日；蓄水期水库水位实行分段控制，9月25日水位不超过153 m，9月30日水位控制在156～158 m之间，10月底可蓄至汛后最高水位；蓄水期控制坝前水位上升速度，逐步减小下泄流量，10月下旬蓄水期间，一般情况水库下泄流量不小于6500m3/s。
2003年三峡工程进入围堰发电期,汛期按135 m水位运行，枯季按139 m水位运行。
2006年汛后三峡工程进入初期运行期，汛后水位抬升至156 m，汛期按144～145 m运行。
2008年汛后，三峡水库开始实施试验性蓄水，9月28日开始蓄水，11月 10日库水位最高蓄至172.80m。
2009年汛后，三峡水库从9月15日继续试验性蓄水，起蓄水位146.25 m，10月1日水位蓄至157.93 m，11月1日水位蓄至170.98 m，11月24日水位蓄至最高171.41m，相应库容距水库蓄满差35.6亿m3。
三峡水库蓄水后库区气候要素变化趋势分析
三峡水库蓄水后库区气候要素变化趋势分析三峡水库是中国重要的水利工程之一，位于长江上游的湖北省宜昌市和重庆市万州区交界处，是世界上最大的水利枢纽工程之一。
三峡水库的修建在很大程度上改变了该地区的自然环境和生态系统。
蓄水后库区的气候要素变化是一个备受关注的问题。
本文将对三峡水库蓄水后库区气候要素变化的趋势进行分析，以期为相关研究和环境保护工作提供科学依据。
一、气温变化趋势在三峡水库蓄水后，库区气温发生了明显的变化。
据数据显示，蓄水后的库区气温呈现出明显的升高趋势。
这主要与水库蓄水后形成的湖面对气温的调节作用有关，水库的蓄水让原本地表被水淹没，湖水的蒸发会释放热量，使得湖面周围的气温升高。
而且，蓄水后库区周围的植被覆盖率也有所提高，这也有助于降低土地的反射率，增加了局部气温。
蓄水后的三峡水库库区降雨量也发生了一定程度的变化。
在过去的几十年里，蓄水后库区的降雨量整体呈现出增加的趋势。
这与水库蓄水后湖面增大，水体蒸发增加有关。
蓄水后的湖区气候也会产生一定的热对流，天气形势也会有所变化，这也会对当地的降雨量产生一定的影响。
蓄水后的三峡水库库区风速也有所变化。
据资料显示，蓄水后库区的平均风速呈现出了减小的趋势。
这主要是由于蓄水后形成的湖面对风的遮挡作用，湖面的存在降低了风速的传播。
蓄水后的湖区湿度增大，也减弱了风速。
这种变化对湖区的生态和气候都有一定的影响。
三峡水库蓄水后库区的气候要素发生了一定的变化，如气温升高、降雨量增加、风速减小和湿度增大等。
这些变化对当地的生态环境和农业生产都会产生一定的影响。
需要进一步深入研究这些变化的原因和影响，以制定出科学合理的环境保护和生态恢复措施，以保护库区的生态平衡和环境可持续发展。
也需要加强对库区气候要素变化的监测和预测，为地方政府和相关部门提供科学依据，做好应对措施。
希望本文的分析能够为相关研究和保护工作提供一定的参考价值。
三峡水库运行后长江中游洪、枯水位变化特征
三峡水库运行后长江中游洪、枯水位变化特征韩剑桥;孙昭华;杨云平【摘要】流域大型水库蓄水后,坝下游河道调整过程中的洪、枯水位变化,对下游水安全、水生态和水资源利用影响甚大.利用19552012年长江中游各水文站水位、流量等资料,采用改进的时间序列分析方法,对三峡水库运行前后长江中游洪、枯水位变化特征进行了研究,结果表明:三峡水库蓄水前长江中游洪、枯水位变化的周期长度分别为9～14、11～15a,在假设三峡水库运行后水位无趋势性变化的前提下,估算得到的水位变化周期长度基本在20a以上,蓄水前的自然周期性已被打破,枯水位发生趋势性下降且无复归迹象,而洪水位波动周期虽有所延长,但上升幅度未超过历史波动变幅,仅可确定洪水位没有明显的下降趋势.三峡水库蓄水后坝下游长距离冲刷,枯水河槽冲刷量占平滩河槽的比例逐年增加,累计至2013年已达91.5％,是枯水位下降的主控因素.河槽冲刷导致的床沙粗化增加了河道床面阻力,高程在平滩水位附近的滩体上覆盖的大量植被增加了水流流动阻力,同时大量航道整治、护岸、码头等工程主体部分布设在枯水位以上,综合因素作用使得洪水河槽阻力增加.三峡水库蓄水后,虽然枯水期流量补偿作用显著削弱了枯水位下降的效应,但枯水位下降事实已经形成,不利于航道水深的提高及通江湖泊枯水期的水量存蓄,洪水位未明显下降,同级流量下的江湖槽蓄量不会明显调整.%The flood and low stage adjustments in downstream reach of reservoir projects have an important effect on water security,water ecology and water resource utilization.The variation features of the water stages are studied in the middle Yangtze River after impoundment of the TGR,based on the hydrological data via one improved method of the time series analysis.The results and conclusions are as follows: The low water stage exhibited a decreasingtrend due to its periodic time increased from 9-14 years to more than 20 years,while the flood stage had no decreasing trend because its change amplitude was less than the max value in history.The main reason for low stage decline is that the erosion amounts in low flow channel increased year by year,when its proportion accounted for the proportion of bank-full channel even reached at 91.5％ in 2013.The river resistance has led to flood stage rising which increased by sand coarsening,vegetation coverage in beach above bank-full stage,and other projects such as navigation regulation,revetment,and wharf etc.Change in the water stages is harmful to the improvement of channel depth and the water storage in the reservoir,although the flow discharge compensation of reservoir improves the low flow stage.The water-storage capacities of lakes have no change because the flood stage is not significantly decreased.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2017(029)005【总页数】10页(P1217-1226)【关键词】三峡水库;水位变化;时间序列分析方法;防洪效益;长江中游【作者】韩剑桥;孙昭华;杨云平【作者单位】西北农林科技大学,杨凌 712100;武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室,武汉 430072;武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室,武汉 430072;交通运输部天津水运工程科学研究院,天津 300456【正文语种】中文流域大型水库蓄水后，蓄洪补枯作用改变了水库下游的流量过程，在清水下泄导致的冲刷过程叠加作用下，河道滩槽冲刷不均，洪水位和枯水位可能出现阶段性或趋势性的变化[1-2]. 尼罗河阿斯旺大坝修建后，坝下游河床平均下切0.45 m，水位下降0.8 m，水面比降减小[3]；科罗拉多河哥伦峡大坝、密苏里河福特佩克大坝等水坝的下游河道也出现了水位下降，水流纵比降变缓的现象[4-5]；中国汉江丹江口水库修建后，下游黄家港、襄阳水文站流量小于5000 m3/s时，水位下降1.5～1.7 m，流量大于10000 m3/s时，水位无明显降低趋势[6]；美国密苏里河建库后，在枯水位下降超过2.5 m的同时，坝下游堪萨斯城洪水位抬高近1 m[7]. 综上，水库下游河道枯水位下降，而洪水位降幅相对较小甚至有所抬升的水位变化特点，在国内外多条河流上得到了证实. 枯水位下降与河床下切幅度的大小关系，决定着航道条件的优劣[8]，也控制着枯水期通江湖泊出口的侵蚀基准面，洪水位变化则是防洪[9-10]、江湖关系调整[11]等更为关注的内容，因此开展水库下游洪、枯水位变化的研究具有重要意义.三峡水库是世界上规模最大的水利枢纽，在其下游的水沙输移、河床调整、床沙粗化等方面，国内外学者进行了大量研究. 针对枯水位变化，三峡水库蓄水前众多研究单位预测成果一致认为长江中游枯水位将大幅下降，水库蓄水后，航道治理研究人员考虑水库不同运行阶段对枯水流量的补偿作用，对枯水位与航道水深的关系开展了大量研究[12-13]. 但对于洪水位的变化，则一直都存在争议，部分研究[14-15]认为洪水位将会下降，由此增加的防洪效益巨大，另外一部分研究[16]则认为洪水位变幅不大，防洪效益有限. 三峡水库蓄水后原型观测资料显示，虽然各站最低水位明显升高，但长江中游同流量下枯水位下降比较明显，与预测结果基本一致[17]，最高水位有所降低，但同流量下洪水位并未明显下降. 三峡水库运行后坝下游的同流量下洪水位是否存在下降趋势，即使结合蓄水后观测资料也难以做出判断，其主要原因有两个：一方面是由于年内水位流量关系的不恒定性，即使采用校正因素法、落差指数拟合法等单值化处理方法也难以形成稳定的水位流量关系曲线，并且以此为据生成的水位时间序列难以具有统一的误差标准[18]；另一方面，年际之间水位波动性强，同流量下水位在大水年抬升、小水年回落等非工程因素影响下的波动特性在天然情况下也普遍存在[19-20]，三峡水库蓄水后的短期时间内，水位变化是趋势性调整，还是正常的周期性波动，很难在水位时间序列中加以识别. 鉴于以上问题，本文利用长江中游各水文站1955-2012年水位、流量等资料，采用改进的时间序列分析方法以分离提取水位变化的周期性、趋势性、随机性特征，由此判断水位是否发生趋势性调整；结合河床形态、床面阻力、水流阻力及重点人类活动等要素，分析长江中游洪、枯水位变化的成因，并探讨水位变化对通江湖泊出流、航道条件等的影响.长江中游自宜昌至湖口约955 km，其中宜昌至枝城河段长61 km，是山区河流向平原河流的过渡河段，河床为卵石夹砂组成；枝城至城陵矶河段习称荆江，南岸自上而下分别有松滋、太平、藕池“三口”分流入洞庭湖，集纳湘、资、沅、醴“四水”的洞庭湖出流在城陵矶附近汇入长江干流[17]. 城陵矶至湖口河段河床组成为细砂及极细砂，其间有汉江、鄱阳湖水系分别在汉口、湖口入汇(图1).长江中游一直是水利、航道部门治理、开发的重点河段，自1950s以来，以稳定河道、开发河流资源为目的，修建了众多水库，实施了堤防加固、护岸工程、航道整治、岸线利用等工程. 大型人类活动有：1968-1972年下荆江实施的系统裁弯工程，主要对中洲子、上车湾河段进行了人工裁弯，沙滩子河段发生自然裁弯；1981年建成的葛洲坝水利枢纽工程，导致坝下游河道发生冲刷[6]；2003年6月三峡水利枢纽蓄水运用，在蓄水初期坝前蓄水位为135 m，在2006年汛末实现了156 m蓄水，在2008年汛末蓄水水位达到172.8 m，2009年以后为175 m 正常蓄水位，水库运行以来削减来沙量达80%以上[17].2.1 数据来源收集了宜昌、枝城、沙市、螺山、汉口站的水位、流量资料，时段为1955-2012年，跨度为58 a. 其中沙市站1991年建站，之前仅测验水位，下游65 km处设有新厂站，两站之间无分汇流，因此1991年之前沙市站流量资料直接引用新厂站实测数据补齐. 监利站受洞庭湖出流随机成分的影响，水位-流量关系散乱[17]，本文暂不涉及其水位变化. 数据来自于长江水利委员会水文局，高程基准均为黄海高程.2.2 研究方法2.2.1 水位趋势性调整判别指标的选取对水位趋势性的判别，一般是从水位时间序列中提取趋势成分进行研究，但蓄水后周期成分与趋势成分可能相互掺杂，在2003年至今短时间尺度上难以分离. 由于趋势成分可以看作是周期长度比实测序列长得多的长周期成分，如存在趋势性变化，掺杂趋势成分的时间序列周期时间必然延长[21]，因此本文采用比较三峡工程影响前后水位变化周期特征的方法，以此判断蓄水后水位是否发生趋势性调整. 其具体过程是基于反证法的思路：首先从水位数据中识别出历史水位波动特征，包括周期、振幅等；其次，假设三峡水库蓄水对长江中游水位无趋势性影响，即水库蓄水前后长江中游水位一直处于同种变化状态，由此得到最近一个周期的变化特征；最后，将最近一个变化周期与历史周期的特征值进行比较，若二者差异巨大，则说明假设不成立，即水库蓄水前水位变化的历史规律已被打破. 其判别指标如下：式中，SP为三峡水库蓄水后的水位周期，SN为三峡水库蓄水前的水位周期.从三峡水库蓄水前、后水位周期波动特性的差别来考察水位变化特点，需首先生成水位时间序列、消除水位时间序列中重要人类活动引起的趋势成分，进而滤除随机成分，提取周期性特征进行对比分析.2.2.2 水位时间序列的生成方法选取连续的3日水位和流量数据取平均值，以消除水流涨落、测量等水位流量关系不恒定引起的随机误差. 针对水位-流量关系误差在时间序列上的不一致问题，将多年水位-流量关系做二次多项式回归曲线，以同一特征流量下，特定年份水位相对多年平均回归曲线的残差平均值形成水文残差时间序列来反映水位的时间变化特点，残差平均值计算依据公式(2)，水位残差时间序列可描述为公式(3)[22]：式中，分别为每组水位、流量数据的残差、实测值和回归曲线预测值；分别为特定年份n的残差平均值与该年份中第j组水位流量数据残差；M为年份n内的实测点个数；N为时间序列长度.考虑到特定特征流量所对应的水位、流量数据点相对较少，因此将确定水位的特征流量扩展为以特征流量为中心，特征流量±5%范围的流量区间，5%的数值为随机选取. 对于少数在特征流量区间内无流量数据的年份，水位残差依据前后年份数据线性插值取得. 特征流量的选取既要反映出洪、枯水位特性，又要保证较长时期的一致性，结合实测资料分析，宜昌、枝城、沙市、螺山、汉口水文站的枯水特征流量分别取6000、6000、6000、7500和12000 m3/s，接近多年平均流量的一半，水流未充满河槽，洪水特征流量分别取40000、40000、35000、40000和40000 m3/s，水流淹没河漫滩，可反映出洪水特性.2.2.3 基于人类活动的水位残差时间序列趋势性成分消除方法研究河段内曾发生过多次影响重大的人类活动，所以采用传统水文时间序列趋势线消除趋势性成分的方法并不适用. 本文采用按人类活动年代为分界分时段取波动中心值计算距平的方法，将趋势性成分滤除. 其中距平是指原始信号与平均值(波动中心)的差值，更易凸显时间序列中的实际波动特性. 根据工程强度的影响，以下荆江裁弯、葛洲坝水利工程运用、三峡水库运用为界分为4个时段，其中葛洲坝水利工程运用后的阶段3与阶段4统一计算波动中心线数值.2.2.4 随机成分滤除与周期性特征提取方法对于水位时间序列中随机成分的滤除问题，主要应用小波分析方法. 基于人类活动的水位残差距平时间序列消除高频成分后的低频成分即为水位残差序列的周期波动成分. 采用Mallat快速算法，小波函数采用Daubecheis 4正交小波，小波母函数ψ(t)时间序列f(kΔt)(k=1、2、…、N)的离散小波的基本计算公式为：式中，a为尺度因子，反映小波的周期长度；b为时间因子，反映时间上的平移；Δt为取样时间间隔；是ψ(t)的复共轭函数；Wf(a，b)称小波(变换)系数.周期性特征以周期长度来衡量. 蓄水前周期长度的统计以两个波峰之间的时距为准，并将各个周期长度算术平均值作为平均周期长度，蓄水后没有完整周期，且大多数站点水位残差在蓄水后处于单向变化状态，因此可将其考虑为1/2周期，进而推算整个周期时间，需要说明的是当前水位波动并未完成1/2个周期，以此推算的周期长度只是为了对比蓄水前后的变化，不能用以估算调整达到新平衡点的时间. 3.1 水位残差时间序列宜昌、枝城、沙市站的枯水位残差、整体下降特点较为明显，而洪水位残差在葛洲坝水库蓄水前一直处于波动状态，2003年后未出现明显下降趋势. 螺山站枯水位残差在葛洲坝蓄水前基本为负值，之后有增大特点，在1998年达到峰值(1.27 m)，2003年后有所下降，洪水位残差则一直存在较大的波动，2003年前后未出现明显区别. 汉口站枯水位残差一直存在波动，洪水位与螺山站较为一致(图2). 洪、枯水位在一直波动的长时间水位残差序列里是否有趋势性变化难以判别.3.2 基于人类活动的水位残差距平时间序列对人类活动引起的趋势因素进行消除，得到基于人类活动的水位残差距平时间序列(图3)，下荆江裁弯后，上游宜昌、枝城、沙市水文站枯水位波动中心线分别下降0.44、0.29和1.00 m，洪水降幅小于枯水降幅；葛洲坝蓄水后，宜昌水文站枯水位、洪水位波动中心线分别下降0.94和0.42 m，沙市水文站枯水位波动中心线继续下降了1.53 m，洪水位由于1996-1998年的特高水位而抬高0.27 m，这些变化特点与荆江裁弯、葛洲坝水库蓄水后水位变化的已有研究成果[23]在趋势上基本一致. 在去除人类影响分段求距平值后，水位残差的波动相比原始序列更加规则，但受随机因素的干扰，波动幅度及周期特征仍然难以提取.3.3 随机成分滤除及水位趋势性的调整判别采用小波分析方法滤除随机成分，水位残差序列的波动特性较为清晰，且不与原始序列失真(图4). 统计三峡水库蓄水前的平均水位周期、最大水位周期及蓄水后的水位变化周期(图5)，其中枯水位残差蓄水后处于单向下降阶段，洪水位残差处于单向抬升阶段，因此估算得到的蓄水后水位周期是远远偏小的.1)枯水位变化. 宜昌、枝城、沙市水文站在蓄水前基本以11 a左右作周期波动变化，波峰均在1964、1977、1990、1998年左右出现，仅波幅有所差异，蓄水后水位残差持续降低，周期均已超过20 a；螺山、汉口水文站蓄水前以15 a左右的周期波动变化，波峰均出现在1968、1982、1998年左右，蓄水后的2003-2012年，水位单向下降，因此各站周期均大于20 a，超过蓄水前的最大周期. 从残差变幅来看，除了枝城、螺山两站，其他站点在蓄水后的变幅均超过了历史最大变幅.2)洪水位变化. 宜昌、枝城、沙市水文站蓄水前以11 a左右的周期波动变化，波峰均在1967、1979、1989、1998年附近出现，蓄水后水位残差均处于相对升高状态，周期大于16 a，超过了蓄水前的周期；螺山站蓄水前水位波动的平均周期为14 a，蓄水后水位残差处于阶段性增大状态，波动周期延长为20 a以上；汉口水文站洪水位在2002-2006年略有下降，而2006-2012年持续抬升，因此估算的蓄水后周期在14 a以上，大于蓄水前的周期. 但是需要指出的是，三峡水库蓄水后，除宜昌站外，各站洪水位残差的变幅均未能超过蓄水前的历史波动最大幅度. 综上，三峡水库蓄水后各水文站特征水位变化的估算周期长度相比自然周期均有所延长，说明蓄水后水位残差的时间序列确实存在较多的趋势性成分，枯水位表现为趋势性下降，而洪水位由于残差幅度未能超过历史最大波幅，仅可判断其没有明显下降趋势，即洪、枯水位变化存在明显的调整分异规律.4.1 三峡水库蓄水前水位变化因素分析长江中游水位受来流过程与河道冲淤的直接影响，上游来流涨落率、下游干支流水流遭遇或流域极端水沙条件均能引起水位随机性变动，水沙过程、人类工程引起的河道适应性调整、河床阻力变化等河床边界条件改变，是同流量下水位调整的主要因素[6,24-25].天然来水来沙条件下，长江干流年际间冲淤交替等现象被已有研究成果所证实[26]，宜昌至大通河段泥沙冲淤存在7～8 a的高-低回旋变化，由此引起河道形态、河床阻力、河床组成等水流边界的复归性调整，水沙过程的波动特性就决定了水位时间序列围绕某一中心线波动的周期特征[21].对于人类活动的影响，在三峡水库蓄水前主要考虑荆江裁弯工程、葛洲坝工程. 荆江裁弯工程主要通过改变下荆江的河道边界，降低侵蚀基准面导致荆江发生溯源冲刷；采用地形法计算1966-1980年荆江河段共冲刷7.146×108 m3，不同流量下水位均有所降低，且洪水降幅小于枯水；荆江冲刷的泥沙在城陵矶-汉口河段落淤，造成了洪水位的抬高，至1978年才基本稳定. 葛洲坝工程拦截了大量推移质泥沙，导致其下游河道沿程冲刷，宜昌水文站至1991年,当流量为4000 m3/s时，水位较建库前降低约1.10 m；当流量为20000 m3/s时，水位降低约1.00 m，坝下游水位至1991年左右重新处于相对稳定状态. 这说明人类活动影响下，河流系统经过自调整后能达到新的相对平衡状态，适应于新的水沙条件[27-28].以上各种因素影响下的水位变化说明，水文测验获得的水位时间序列，实际上是河道系统在流域来水来沙因素作用下的输出信号，其具有周期成分、随机成分、趋势成分等信号组成特征. 本文的分析表明，长江中游各站洪、枯水位在三峡水库蓄水前的波动周期为11 a左右，与已有成果[21]基本相符，说明本文采用的研究方法是合理的.4.2 三峡水库运行对洪、枯水位的影响4.2.1 坝下游河道形态变化的影响三峡水库蓄水以来，长江中游河床大幅冲刷，且多集中于枯水河槽，2003-2013年期间宜昌至湖口河段平滩河槽冲刷11.9×108m3，枯水河槽占91.5%(图6). 在河道断面上也可以看出，断面扩大范围主要集中于枯水位以下，枯水位以上变化不大(图7)，河床冲刷引起枯水过水面积增大的比例大于洪水，即河床变形对于枯水的下降影响作用也远大于洪水.4.2.2 坝下游河道阻力调整的影响引起坝下游河道阻力调整的因素主要有床沙粗化、洲滩植被覆盖、整治工程修建等，下面从这几个方面分别进行阐述：1)河床粗化引起的床面阻力变化. 三峡水库蓄水后，在坝下游河道冲刷的同时，河床表层床沙也表现为粗化趋势[29-30]. 宜昌至枝城河段床沙平均中值粒径由2003年11月的0.638 mm增大到2010年10月的30.4 mm，增幅达48倍；枝城至杨家垴河段的床沙中值粒径相比蓄水前增大20倍左右. 依照长江科学院提出的糙率估算公式进行计算[31]，引起河床糙率增大1.65倍左右, 而荆江沙质河段的糙率增大1.03倍左右，城陵矶-湖口河段的糙率增大1.01～1.03倍，与沙质河床粒径粗化程度不大相对应.2)滩地植被覆盖对水流行进的阻滞作用. 长江中下游为冲积型河流特性，发育有大量的江心洲和河漫滩，在三峡水库蓄水后大流量被削减，水流漫滩时间明显减少，洲滩表面长期裸露使得以往高水位淹没的滩体被植被覆盖. 如长江中游的天兴洲滩体，高程在平滩水位附近的滩体上生长大量植物，当洪水漫滩时，阻滞了水流行进[32].3)河道与航道治理工程对边界阻力的影响. 2003年以来，长江中游实施了大量的航道整治工程，沙卵石河段主要是采取护底工程，直接增加了河床阻力；沙质河段对边滩和心滩进行守护，在江心洲头实施守护和调整型工程. 这些工程主要作用在枯水河槽以上，一定程度上增大了河道阻力. 水利部门也实施了大量的岸线加固与守护工程，在提高长江堤防岸线防洪能力的同时，也增加了水流的岸壁阻力. 中游河段分布有大量的码头、景观等工程，对河道洪水位形成叠加影响，是增加边界阻力的因素之一[33].4)河道综合阻力变化. 根据2002和2012年实测水面线，采用曼宁公式反算了荆江沙质河段的糙率系数. 由图8可知，各流量下的糙率系数均呈增大趋势，说明蓄水后的河床综合阻力有所增大，以糙率系数增大值/绝对值作为增大比例，可见糙率系数增大比例随流量增大而增大，流量小于20000 m3/s时，增大比例在14.9% 左右，流量大于30000 m3/s时，增大比例超过了20.0%，最大可达26.6%，说明中枯水流量下的河床阻力增大值小于洪水流量级. 因此，蓄水后河道综合阻力增大，且枯水时期阻力增大幅度小于洪水时期.综上，在枯水流量下，河床阻力增大对于水位抬升效应难以抵消河床下切造成的下降效应，使得枯水位趋势性降低；在洪水流量下，河床阻力增大效应与河道主槽冲刷效应接近，使得洪水位并未明显下降.4.3 水位变化对通江湖泊、航道条件的影响三峡水库蓄水后长江中游河道枯水位趋势性下降，但最低水位均存在抬升趋势，如枝城水文站、螺山站最低水位升高1 m左右(图5)，这显然是由于三峡水库的枯水期补水作用大于同流量水位降幅所致. 2008年以来，宜昌站下泄流量均大于5000 m3/s，相比于蓄水前3300 m3/s的最枯流量平均值增加了近2000 m3/s，但在汛后三峡水库蓄水的9-11月份，宜昌来流被削减，同流量下水位下降会降低湖泊底水位. 而洪水位未明显下降，说明同流量下干流河道槽蓄量和通江湖泊调蓄湖容并不会明显增大.1)三峡水库蓄水前，长江中游各水文站同流量下水位波动周期长度在9～15 a之间，而在假设三峡水库运行后长江中游水位无趋势性变化的前提下，估算的各站水位变化周期基本都超过20 a；枯水位单向下降，多站变幅超过历史最大波幅，存在明显下降趋势，洪水位阶段性单向抬升，但变幅未超过历史最大波幅，仅可判断其未明显趋势性下降，即存在在洪、枯水位变化不一致的调整分异规律.2)河床冲刷与河床阻力增大的综合作用，是造成洪、枯水位调整分异规律的主要原因. 不同流量下河槽变形幅度不一致，泥沙冲刷集中于枯水位河槽；而床沙粗化、洲滩为植被覆盖、人类涉水工程等引起河床阻力普遍增大，在洪水河槽体现更为明显.3)在三峡水库的滞洪补枯作用下，枯水位下降不致对长江中游的航道、取水等问题产生重大不利影响，但在汛后蓄水阶段可能会增加两湖的出流量，洪水位未明显下降，同流量下江湖槽蓄能力变化有限.需要指出的是，文中结果均是在现有资料长度上得到的，三峡水库蓄水时间尚短，随着河床进一步冲刷，高洪水位变化趋势还需进一步跟踪观测. 此外，文中对河道阻力方面的成因分析较为宏观，更为细致的工作尚有待开展.【相关文献】[1] Petts GE, Gurnell AM. Dams and geomorphology: Research progress and future directions. Geomorphology, 2005, 71(1/2): 27-47.[2] Graf WL. Downstream hydrologic and geomorphic effects of large dams on American rivers. Geomorphology, 2006, 79: 336-360.[3] Saad MBA. Nile river morphology changes due to the construction of high Aswan dam in Egypt. Egypt: Ministry of Water Resources and Irrigation Report, 2002: 14.[4] Shields JR, Douglas F, Simon A et al. Reservoir effects on downstream river channel migration. Environmental Conservation, 2000, 27(1): 54-66.[5] Topping DJ, Schmidt JC, Vierra LE. Computation and analysis of the instantaneous-discharge record for the Colorado River at Lees Ferry, Arizona-May 8, 1921, through September 30, 2000. Us Geological Survey Professional Paper, 2003, 24(4): 30-33.[6] Lu Jinyou. Variation of stage-discharge relationship of downstream of hydro-junction. Hydro-Science and Engineering, 1994, (1): 109-117. [卢金友. 水利枢纽下游河道水位流量关系的变化. 水利水运工程学报, 1994, (1): 109-117.]。
三峡水库蓄水前后气候变化分析
第47卷第5期2021年5月水力发电三峡水库蓄水前后气候变化分析武慧铃，周建中，田梦琦，娄思静，贾本军(华中科技大学水电与数字化工程学院，湖北武汉430074)摘要：利用1962年~2017年三峡水库及其周边区域24个站点的气温和降水数据,结合Mtn-Kendl l非参数检验法和累积距平法分析三峡水库蓄水前后局地气候变化趋势与突变情况#结果表明，气温和降水均受影响，且影响程度具有明显的地理分布规律#蓄水对气温趋势具有稳定作用#蓄水后，气温增长幅度增大的站点主要分布在四川盆地，幅度减小的站点主要分布在秦岭-大巴山一带、三峡大坝下游区域及寸滩宜昌段右岸；秦岭-大巴山一带及四川盆地的降水量增加，寸滩宜昌段沿河及右岸区域的降水量减少#研究对进一步探明气候环境与大型水利工程蓄水的相互影响具有重要意义#关键词：气候变化；蓄水；非参数检验；三峡水库Analysis of Climate Change before and after the Impoundment of the Three Gorges ReservoirWU Huiling,ZHOU Jianzhong,TIAN Mengqi,LOU Sijing,JIA Benjun(School of Hydropower&Information Engineering,Huazhong University of Science and Technolocy,Wuhan430074,Hubei,China)Abstract:The temperature and precipitation data from1962te2017at24stations in the Three Gorees Reserveir and its surrounding areas are used to analyze the local climate change trend and abrupt change before and after the impoundment of the Three Gorges Reserveir by the ccmbination of the Mann-Kendal l nonparametric test and the cumulative anomaly method.The results show that the impoundment of the Three Gorges Reserveir has an influence on the temperature and precipitation,and the influence decree has an obvious000X1/3^(:11distribution law.The impoundment of reserveir has a stabilizing effect on the temperature trend of the Three Gor/es Reserveir and its surrounding areas.After impounding,the stations with increased tempe eatu ee inc eease a ee main ey dist eibuted in theSichuan Basin7whi ee the stations with deceeased tempeeatueeinceeaseaee mainly distributed in the Qinling-Dabashan area,the downstream area of three Gorges Dam and the right bank of Cuntan Yichang section.After impounding,the precipitation in the Qinling-Dabashan area and the Sichuan Basin is increased,while thepeecipitation in theaeeaaeongtheeieeeand theeightbank oftheCuntan YichangQection i dec eeaQed.The Qtudy i of g eeat significance to further explore the interaction beiseen the climatic environment and the impoundment of large water conservancy projects.Key Words:climate change;reserveir impoundment;nonparametric tests;Three Gorges Reserveir中图分类号：TV11文献标识码：A文章编号：0559-9342%2021)05-0030-060引言气候变化是当今世界普遍关注的核心问题。
三峡工程蓄水以来九江-湖口河段河道冲淤分析
三峡工程蓄水以来九江-湖口河段河道冲淤分析
蓄水后的九江-湖口河段发生了大量的河床淤积现象。
由于三峡工程的蓄水，水位上升，水流对河床的冲刷力减小，导致悬移质的沉积增加，使得河道底部逐渐上升。
目前，
河道的淤积量已经相当严重，给河道的通航造成了很大的困扰。
冲淤导致了九江-湖口河段河道的形态变化。
由于蓄水后的大量淤积，部分河道变窄，有的河段淤积呈现出泥沙湖的形态，水流受阻，造成河道的曲线变化，甚至出现了新的水道。
这些形态变化给通航、治理和防洪机制带来了很大的挑战。
河道淤积还导致了九江-湖口河段的水质问题。
河床淤积，使得水体的流动受到阻碍，导致河水的停滞和淤泥的沉积。
这些淤泥中富含有机质和营养物，容易滋生藻类和其他水
生生物，引起水体富营养化问题。
淤积还使得水中的沉积物和污染物的去除效果减弱，进
一步加剧了水质问题。
针对以上问题，需要采取一系列有效的措施来解决。
可以通过机械清淤、人工疏浚等
方式对淤积河段进行清理，恢复河道的通航能力和水质。
可以采取河道治理工程，修建河
道防洪堤坝，改善河段的通航条件。
还可以通过加强农田和城市污水治理，减少营养物输入，改善水质问题。
还需要建立健全河道管理机制，定期监测和评估河道冲淤情况，及时
调整河道维护和治理措施。
三峡工程蓄水以来，九江-湖口河段的河道发生了冲淤现象，严重影响了河道的通航
能力和水质。
为解决这些问题，需要采取一系列措施来进行河道清淤、治理工程和水质改善。
这样才能保持河道畅通，保护水生态环境。
三峡水库运行下长江与洞庭湖交汇区水情态势及相互顶托作用
Hydrological Conditions and the Mutual Supporting Effects at the Intersection Area of Dongting Lake and Yangtze River Under the Operation of the ThreeGorges Reservoir作者： 段蕴歆[1,2];李景保[1];吕殿青[1];王丹阳[1];代稳[1];刘雯[1]作者机构： [1]湖南师范大学资源与环境科学学院,湖南长沙410081;[2]北京大学城市与环境学院,北京100871出版物刊名： 长江流域资源与环境页码： 2471-2483页年卷期： 2019年 第10期主题词： 水情态势;相互顶托强度;三峡水库运行摘要：基于1990~2017年监利、城陵矶、螺山3站水位及流量数据,采用差值法、流量距平法、相关系数分析法,分析三峡水库运行下长江与洞庭湖交汇区的水情态势及相互顶托作用。
与三峡水库运行前比较:(1)三峡水库不同调度方式运行后在不同流量、水位下江湖交汇区的监利、城陵矶、螺山3站水位流量均有所变化,调洪期3站在不同流量下水位降幅均大于0.50 m,不同水位下流量减幅均超过2 000 m~3/s,补水期流量增加幅度均在1 000 m~3/s以上,水位上升幅度都在0.50~1.00 m之间;(2)三峡水库全程调度运行后监利、城陵矶、螺山3站之间的水位流量相关系数在0.50~0.96之间,相关系数提升0.1~0.35,表明交汇区水位流量相互顶托作用均呈减弱状态;(3)三峡水库在预泄、调洪、蓄水、补水4个调度时段中,监利、城陵矶、螺山3站调洪期和补水期相关系数变动幅度分别为0.04~0.35和0.1~0.39,预泄期和蓄水期的相关系数变动幅度分别为0.01~0.1和0.005~0.4,总体上江湖交汇区的水文相互顶托强度有所减弱。
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城陵矶水位受干流水位影响，水库蓄水作用使得荆江水位在 10、 11 月份降低，通过改变城陵矶水位， 影响洞庭湖出流过程。统计蓄水前后城陵矶七里山 10、11 月份月均流量及莲花塘月均水位，并拟合其变化 趋势线，如图 2。 由图可知，由于水库的拦蓄作用，城陵矶 10、 11 月份水位相比蓄水前降低，而流量相比蓄水前增加。 分析原因可知，由于城陵矶水位由干流流量与七里山出流共同决定，所以蓄水引起的干流流量减小导致城
第2期
王
冬等：三峡水库蓄水期洞庭湖水力要素变化初步分析
27
湖湖内水位有下降趋势；渠庚 [9]等利用蓄水后资料，分析认为三峡水库径流调蓄影响长江 -洞庭湖径流响应 关系。上述研究成果多对三峡水库影响洞庭湖水力要素的定性分析，或者粗略估计，而基于江湖关系联动 响应机理定量分析三峡水库影响程度的研究相对较少。 本文基于实测资料，明确了三峡水库蓄水期干流水位及流量的变化对洞庭湖入湖及出湖水文要素的影 响，结合入湖流量及出口顶托关系，利用类比分析法揭示了洞庭湖调蓄过程的机理，并由此提出入湖与出 湖的水量平衡即调蓄水量为零的临界状态是洞庭湖调蓄的方向，计算相应的临界水位，能够定量表征水库 蓄水造成干流水位下降对洞庭湖水力要素的影响，有助于深入认识长江 -洞庭湖关系。
验关系，干流水位越低，三口分流量越小，因而三峡水库蓄水势必影响三口分流，减小水库蓄水期洞庭湖 的入湖流量。统计蓄水前后荆江三口 10、 11 月份平均流量的变化情况，如图 1。 由图可知三峡水库运行后，由于 10 月份是水库的主要蓄水时段，平均蓄水流量较大，因而该时期荆江 三口分流量受蓄水影响减小明显，而 11 月份由于流域进入落水期，天然来流下三口分流量较小，且水库蓄 水基本完成，因而 11 月份三口分流量变化趋势不明显。
2.1 城陵矶水位与洞庭湖调蓄水量的关系 荆江三口分流及洞庭湖出口顶托关系均与干流水位密切相关， 是影响洞庭湖调蓄过程的两个重要因素。 已有研究成果 [11]提出了荆江干流水位与三口分流量的经验公式，且经验证结果与实际较为符合，而出口顶 托作用与干流水位、流量的相关性研究较少。若将洞庭湖与人工水库的调蓄过程类比，则干流水位对于洞 庭湖的出流顶托作用相当于在洞庭湖出口处放置 “堰 ”，干流流量决定 “堰 ”顶高程，并受洞庭湖入湖流量及 出口断面形态的影响。入湖流量一定时，如果湖内水位低于 “堰 ”顶高程，则洞庭湖蓄水，调蓄水量为正； 若湖内水位达到 “堰 ”顶，则洞庭湖不参与调蓄，水库调蓄水量为零；如果湖内水位高于 “堰 ”顶高程，则水 位泄水，调蓄水量为负。湖内水位与洞庭湖出口城陵矶水位关系密切，对应不同的城陵矶流量及水位，可 以用函数关系表示湖内水位 [12]，所以判断湖内水位是否达到 “堰 ”顶高程，可以用城陵矶水位判断及表征。 分析不同入湖流量，各监利流量级调蓄水量与城陵矶水位之间的关系，如图 3，其中调蓄水量的计算 利用公式 I t Q t I ' V W ，式中 W 为一日调蓄水量； I 为逐日平均入湖流量（三口 +四水） ； Q 为逐 日平均出湖流量； I ' 为一日区间汇流量， t 为时段，调蓄水量为正值时，代表洞庭湖蓄水，调蓄水量为负 值时，代表洞庭湖泄水 [13]。由于本文利用 1990-2010 年实测的逐日平均水位流量资料计算了洞庭湖的一日 调蓄水量。直线拟合不同入湖流量，各监利流量级下，城陵矶水位与调蓄水量之间的关系，相关系数 R2 全部大于 0.8，两者的拟合关系较好。 由图 3 可知，入湖流量一定时，各监利流量级下洞庭湖调蓄水量正、负总在某个城陵矶水位上下浮动， 这个临界水位对应调蓄水量的零点。当城陵矶水位高于临界水位时调蓄水量为负，洞庭湖泄水；当城陵矶 水位低于临界水位时调蓄水量为正，洞庭湖蓄水；同一个入湖流量，监利流量越大，临界水位越高。 为了更好的说明图 3 中所示现象，考虑以下情况：若时刻 Ti ，在入湖流量不变，监利流量为 Q j 时，洞 庭湖达到调蓄水量为零的临界状态，城陵矶水位为 Z c ；下一时刻 Ti 1 ，使监利流量减小至 Q j 1 后不变，则城 陵矶水位迅速下降至 Z c 1 ，口门顶托作用减小，洞庭湖临界状态被打破，出湖流量增加，城陵矶水位又随 之升高，直至新的临界状态 Z 'c 1 。由于洞庭湖泄水，湖内水位下降，此时的城陵矶水位 Z 'c 1 不高于时刻 Ti 的 临界水位 Z c 。在这个过程中洞庭湖泄水，调蓄水量始终为负值，并逐渐向零点靠近。同样的，下一时刻 Ti 1 ， 使监利流量增大至 Q j 1 后不变， 则城陵矶水位迅速升高至 Z c 1 ， 口门顶托作用增大， 洞庭湖临界状态被打破， 出湖流量减小，城陵矶水位又随之减小，直至新的临界状态 Z 'c 1 。由于洞庭湖蓄水，湖内水位升高，此时 的城陵矶水位 Z 'c 1 不低于时刻 Ti 的临界水位 Z c 。在这个过程中洞庭湖蓄水，调蓄水量始终为正值，并逐渐 向零点靠近。 上述分析解释了图 3 中，同一入湖流量各监利流量级，调蓄水量在某一城陵矶水位上下浮动的原因， 正是洞庭湖向调蓄水量为零的临界状态趋近，才有图 3 中出现的现象。在洞庭湖的实际调蓄过程中，由于
上述分析可知，三峡水库蓄水引起的荆江干流水位下降，从改变荆江三口分流量以及洞庭湖出口顶托 关系两方面影响到洞庭湖的调蓄。由于蓄水期荆江三口分流量的减小，城陵矶水位下降减弱顶托作用，洞 庭湖出流增加，两者综合导致洞庭湖于水库蓄水期水量下降，故三峡水库蓄水影响洞庭湖水力要素。
2 洞庭湖调蓄机理及临界状态
Preliminary analysis of changes in hydraulic elements of Dongting lake in storage period of Three Gorges reservoir
WANG Dong, LI Yitian, DENG Jinyun, YANG Yunping (Wuhan University，State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan 430072) Abstract： The hydraulic elements of the Yangtze River and the Dongting lake are analyzed for the storage period of the Three Gorges reservoir based on the recent data to study the responses of the Yangtze-Dongting relationship to the reservoir's behaviors in flow regulation and retardation. The results show that the lake inflow and the river's pushing to the lake's outflow are two key factors that have caused flow regulation and retardation in the lake. After the reservoir's impoundment, the average flows at the three diversion outlets were decreasing in October but changed little in November, while the flow at Chenglingji was increasing in these two months and the corresponding water level was dropping. By using analogy analysis, a threshold water level was determined for the water balance condition of the Dongting and a quantitative relationship of this threshold versus the lake inflow and the river flow at Jianli was established. This work would provide a quantitative basis for estimation of the degree of influences on the Dongting's water quantity by the Three Gorges reservoir. Key words：Dongting lake; water quantity of regulation and retardation; water level of Chenglingji; Three Gorges reservoir
图1
蓄水前后荆江三口 10、 11 月份月均流量变化
Fig.1 Changes in monthly average flows at the three diversion outlets in October and November before and after the reservoir's storage
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引言
21 世纪以来，洞庭湖湖区遭受旱灾，连年的季节性缺水诱发了一系列问题。 2006 年 9 月 20 日至 10
月 31 日，洞庭湖入湖水量只有同期多年平均水平的 7%，而 2009 年 10 月城陵矶水位降到了 1960 年以来 罕见的最低水位 21.62m[1]，严重影响湖区用水需求。三峡水库运行后年内径流过程的改变导致江湖关系调 整，水库蓄水对洞庭湖调蓄过程及水量的影响引起了多方重视 [2-5]，蓄水引起的干流水位下降对洞庭湖究竟 有多大影响也亟待研究。张晓阳 [6]等分析洞庭湖自然演变趋势，估计了三峡水库调蓄对洞庭湖水量的影响； 李景保 [7]通过对比蓄水前后丰中枯典型年，认为三峡水库改变径流过程影响洞庭湖入湖流量、湖内水量及 城陵矶水位；史璇 [8]等利用小波分析方法研究近 50 年洞庭湖季节水位变化，结果显示三峡水库蓄水期洞庭