三峡水库蓄水后长江中游航道设计水位变化研究
三峡蓄水后长江中游沿程河道水位的预测方法
三峡蓄水后长江中游沿程河道水位的预测方法熊波【摘要】长江中游沿程江湖联通、水系复杂,且受三峡蓄水影响,坝下河道水沙条件发生剧变,导致航道水位预测较为困难.针对此问题,以长江中游实测资料为基础,充分考虑支流入汇和三峡蓄水后新水沙条件的影响,通过相关分析法,建立航道水位预测方法,并提出上、下荆江,城陵矶—汉口和汉口—湖口河段沿程水位的多元回归模型预测方法.经实测资料检验,绝对误差均在0.4 m以内,能较好地提高长江中游沿程河道水位预测精度.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】8页(P25-32)【关键词】长江中游;水位预测;水位相关关系;多元回归模型【作者】熊波【作者单位】长江航道规划设计研究院,湖北武汉430040【正文语种】中文【中图分类】TV147;U612.23长江中游上起宜昌，下至湖口，全长955 km。
区间有约68万km2的支流来水注入，河段江湖联通、水系复杂，常造成干支流洪水相互顶托，且支流洪水对干流洪水的顶托影响较远[1-2]。
由于洪水组成的差异，各次洪水顶托影响程度也不同，故各控制站的实测水位流量关系较为散乱，预测较为困难。
同时，2003年三峡工程修建后，由于水库蓄水调节作用，一方面，坝下来水年内汛枯比例发生改变，来流过程坦化，下游河道水位过程发生明显变化[3]。
另一方面，由于蓄水后，清水下泄影响，下游河床明显下切[4]，对河道水位也有明显影响[5]，增加了新水沙条件下的水位预测难度。
针对水位预测，国外早在1910年就提出一系列方法，如水位自动遥测和洪水警报电话装置[6]、单位过程线[7]、下渗公式方法[8]、马斯京根法方法[9]。
我国在建国后，组织编制了《水文情报预报规范》，之后随着电子计算技术发展，各种流域水文模型日益得到广泛应用。
对于长江的水位预报方法，长江水利委员会等提出了采取气象模型与水文、水力模型相结合的方法，但主要应用于洪水位预测，对于航道水位，需考虑各个时期，尤其是枯水期水位特点，同时长江中游支流水系复杂，三峡蓄水影响大，导致水位预测困难。
三峡工程的蓄水对长江中下游河床安徽段的影响研究及对策
三峡水库蓄水后坝上下游航道条件变化分析
注 ：多年均值 指 １５￣２０ 年 平 均值 ；近期 均值 指 １９一 ９６ ００ ９ｌ ２０ 年平均值。 ０２
收 稿 日期 ：２ ０ — ４ １ ０ ６０—７
作者简介：蔡大富 （９５ ） １ 一 ，男，硕士，高级工程师，从事航道工程设计。 ５
维普资讯
丰的条件下 ，输沙量偏少 ７ ％。出库沙量较大幅 ５
度地减小 ，水库排出沙量 占总入库量的 ４ ％。 ６ ２０ ０ ４年 １ ０月 径 流量 和输 沙量 与 ２０ 年 —１ ０３
溪场站 ）悬移质泥沙 ３ ２ ｔ ． 亿 ，出库 （ ７ 黄陵庙站 ）
ｄ ｍｅ ｓｏ ｓ ｖ ｌａｉ ｎ ｄ ｗ ｓ ｅ ｍ ｚ ｏ ｂ ｍ． ｉ ｎ ｉ ｎ ａ ｌｔ ｏ ｎ ｔ ａ Ｇｅ ｈ ｕ ａＤａ 。 ｏ ｒ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｔ ｒｅ ｇ ｒｅ ｓ ｒｏｒ ｒｓ ｒｏｒａｅ ； ｂ ｖｄｔ ｎ ｖ ｒａｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈ ｅ － ｏｇ ｓ Ｒｅ ｅ ｉ；ｅ ｅ ｉ ｒａ ａ ｏ ｅａ ｄｂ ｌｗ ａ ｃ ａ ｎ ｌ ｎ ｉｏ ； ａ ｔ ｖ ｖ ｈ ｃ ｉ ｉ ｏ
Ｓ ａ ｈ ｉｅ ｏ ｓｒ ａ Ｇｅ ｈ ｕ ａＤａ ｈ ｓ ｉｃｔ ｓｄ ｗｎ ｔｅ ｍ ｚ ｏ ｂ ｍ；ａ ｅ１ａ ａｉｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｅ ｏ ｄｔ ｎ ａ ｅ ｅ ｏｒａｅ ｎ ｈ ｎ ｅ ｉ ｓｗ １ ｓｖ ｒａｉ ｆｃ ａ ｎ ｌｃ ｎ ｉｏ ｔｒｓ ｒ ｉ Ｙ ａａ ｄ ｃ ａ ｎ ｌ ｏ ｉ ｖ
ｃ ｎ ｌｏ ｈ ｒ ｎ ｎ ｈｉｌ ｃ ，ａ ｄ ｃ ａ ｎ ｌｂ ｔ ｅ ｍｓ ｔ ｇ ａ ａｉ ｎ ａ ｌ ｃｕａｉｎ ａ ｅ ，ａ ｄ Ｙｉ ｈ ｎｇ ａ ｄ ｈａ ｎｅ ｆｔ ｅｐｅ ｍａ ｅ ｔｓ ｐ ｏ ｋ ｎ ｈ ｎ ｅ ｅｗｅ ｎ ｄａ ；ｓａ ｅｖ ｒ ｔｏ ｔｆｕ ｔ ｔｏ Ｙ ａ ｎ ｃ ａ ｉ ｎ
三峡蓄水后长江中游设计最低通航水位预报
（ 交通运 输部 天津 水运 工程科 学研 究所 工 程泥 沙交通 行业 重 点实验 室 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ６ ）
摘
要： 设计最低通 航水位是长江航 道系统整治 的关键 技术参数之一 。依 据历史水文资料 和水库设计
运行方式 ， 推算 了三峡单库运行 、 三峡与上游 控制性水库联合运 行两种情况下 ， 长江 中游 宜昌至武汉河 段 的设计 最低通航流量 ， 采用一维 泥沙数学模型预测 了两种情况下长 江中游主要水文站 的水 位变化趋 势， 结合 近期 三峡电站 日调节对下游各 站的影 响情况 ， 预报 了三峡蓄水后 ２ ０ ａ 、 ３ ０ ａ 宜 昌至武汉河段 的设
算 长 江 中游 宜 昌至 大 通 河 段 在 新 水 沙 系
上， 根据综合历时曲线法计算沿程各站的设计最小通航流量 （ 简称设计流量 ， 下 同） 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ６ — ０ ６ — １ ７ ；修回 日期 ： ２ ０ １ ６ — ０ ７ — １ ８
作者简介 ： 冯小香（ １ ９ ７ ７ － ） ， 女， 河南省人 ， 副研究员 ， 主要从事水力 学及河 流动力 学 、 内河枢纽 、 航道工程研究 。
１ 设计水位计算方法
《 内河通航标准》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ １ ３ ９ — ２ ０ １ ４ ） 规定 ， 枢纽下游河段设计最低通航水位应根据与航道等级相对应 的 多年历时保证率 ， 分析选定设计流量 ， 并考虑河床 冲淤变化和电站 日调节的影响推算确定 ， 水位和流量资料
应选取近期不短于 ２ ０ ａ 的连续系列 ， 且应具备 良好的一致性。 三峡 工 程 采用 “ 一 次建 成 、 分 期 蓄水 ” 的方 式 调 度 运行 ， 自２ ０ ０ ３ 年６ 月 蓄水 以来 ， 经过 １ ３ ５ ～ １ ３ ９ ｍ、 １ ４ ４ ～
三峡水库蓄水期长江中游湖泊调蓄能力变化
Ｗ ＝ＩΔｔ－ＱΔｔ＋Ｉ′ 。
（１）
式中：Ｗ 为湖泊调蓄量；Ｉ为入湖流量；Ｑ为出湖流
量；Ｉ′为区间汇流量；Δｔ为计算时段。
４ 结果及分析
４．１ 洞庭湖与鄱阳湖调蓄过程及其影响因素 洞庭湖和鄱阳湖作为长江中游大型通江调蓄湖
泊，其年内调蓄过程可类比于径流式水库。枯期湖 泊来流较小，长江干流顶托作用较弱，湖泊调蓄作用 不明显，类似于径流式水库来多少水泄多少水；汛期 随着来流的增加，湖泊利用湖容容纳洪水，同时长江 干流顶托 作 用 较 强，湖 泊 主 动 和 被 动 调 蓄 作 用 明 显 ［１３］，与径流式 水 库 利 用 库 容 拦 洪 滞 洪 过 程 类 似。 考虑到洞庭湖、鄱阳湖与长江的联通具有类似的拓 扑结构，湖泊出流量与长江干流水量关系具有相似 性（干强支弱），其调蓄过程与径流式水库调蓄作用 又存在不同。在洞庭湖与鄱阳湖的调蓄过程中，除
１ 研究背景
鄱阳湖和洞庭湖是长江中游的大型调蓄湖泊， 与长江干流自然连通，具有重要的水资源、防洪、生 态等价值。两湖与长江相互作用、互为制约，长期演 变形成的江湖关系错综复杂［１－２］。三峡水库蓄水运 行后，水库调节造成干流水沙变化以及河床冲刷发 展已经开始对两湖的演变及其调蓄功能造成影响， 洞庭湖、鄱阳湖均出现了枯水出现时间提前、枯水期 延长、旱情加剧等现象。２００６年 ９—１０月，洞庭湖 入湖水 量 减 小 为 同 期 多 年 平 均 入 湖 水 量 的 ７％， ２００９年 １０月，城陵矶水位出现了 １９６０年以来的最 低水位，即２１．６２ｍ［３］；鄱阳湖近 １０ａ来多次出现季 节性干旱，低枯水位持续时间延长，湖泊水面出现持 续减小的趋 势 ［４］，２０１６年 鄱 阳 湖 流 域 属 于 丰 水 年， １—９月份雨量比多年平均雨量偏多 １４％，但汛后还 是出现了湖区水位大幅下降现象，９月份下旬星子 站水位已经接近 １０ｍ的枯水位。
三峡工程蓄水运行对长江中游航道维护的影响
表 １ 历 年 三 峡 工 程 蓄 水及 航 道 维 护 情 况 表
（ 最 大 值 最 小值 最 大 日降 幅 天） ０ ５ ｊ ０ ３ ５２ ２ ６ｌ ０
．
１ Ｏ
１７ ０ ２ ０
３ ５ ９０
ｌ Ｏ ４０
２ ０ ｌ ．１ ０３ ０ ５１５ ２ ２ ０ ９ ０１ ７ ０ ６ ０ ２ ２
ｌ ２ ３ ８
ｌ４ ０ ０ ０ １２ ０ ２ ０
６ Ｏ ６０ ６ ６ ９Ｏ
１０ ｌＯ ７０ ７
２ ０ ９ ５ ０７ ２ １ ３ ０ ２
．
２ ９ ３ ６
料 ， 峡 工 程 蓄 水 后 长 江 中游 径 流 量 相 比蓄 水 前没 有 大 的 变 三
化 ， 流 量 过 程 发 生 较 大 变 化 ， 下 分 别从 蓄 水 期 、 水 消 落 但 以 枯
期 及 洪 水 期 三 个 时 段 阐 述 三 峡 工 程 对 中 游 航 道 维 护 工 作 的
影响。 １ 蓄 水 期 、
每 年 当三 峡 工 程 蓄 水 达 到 预 定 高 程 后 ， 度 运 行 便 转 入 调
蓄水 运行 ， 即水 库 最 小 下 泄 流 量 按 不小 于航 运 和 发 电需 求 的
某 个 标 准 进 行 控 制 。 随 着 三 峡 蓄 水 位 的 逐 步 抬 升 ， 枯 水 期 其
－
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栏辑 翔 目： 编邹
三峡工程集防洪 、航运 、发电等多项功能于一 身 ， 功能实现中会对坝上坝下的水 位过程 、 其 流速 、水流挟沙力等水文要素产生影响 。由于长江中游紧邻 三峡工程下 游 ，三峡工程 的建
三峡建库对长江中下游航道的影响及对策研究
中图分类 号 ： Ｖ ＋ ６ Ｔ ６Ｕ １
文献 标识 码 ： Ｂ
文 章编 号 ：０ ０ １ ２ （０ ７ ０ — ０ ５ Ｏ １ ０ — １ ３ ２ ｏ ）６ ０ １一 ２ 面分析 可知 ， 从径 流过 程看 ， 三峡水库 汛 期流量 改变 不大 ， 水期 增加 ， 末 枯 汛 １ Ｏ月份退 水期 流 量减 少 幅度 较大 ： 从 泥沙过 程看 ， 出库 泥沙 大幅 度消减 。 下 泄 沙 量 的 减 少 以 及 退 水 期 流 量 的 减 小 ， 种影 响相互 叠加 ， 对下 游浅 滩 两 将
ｉ ｈ ｄ ｌ ｄ ｌｗｅ ｅ ｃ ｅ ｆｔｅ Ｙａ ｇｚ ｖ ｒ ｈ ｃ ａ ｒ ｃａ ｍｐ ｃ ｎ ｔｅ ｎ ｖｇ ｔ ｎ ｃ ｎ ｉｏ ｆｔｅ ｎ ｔｅ ｍｉｄｅ ａ ｏ ｒｒ ａ ｈ ｓｏ ｈ ｎ ｔｅ Ｒｉｅ 。ｗ ｉｈ ｈ ｓ ａ ｃｕ ｉｌｉ ａ ｔｏ ｈ ａ ｉａｉ ｏ ｄｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｏ ｉ ｉ ｒｃ ａ ｅ．Ｏｎ ｔ ｅ ｂ ｉ ｆｅ ａ ｎ ｆ ｎ ｏ ｒｓ ｎ ｏ ｄｔｏ ｓｏ ｈ ａ ｉａｉｎ ｃ ａ ｎ ｌ ｏ ｎｅｍｅ ｕｅ ｒ ｉ． ｒ ｅ ｈ ｎ １ ｖ ｎ ｈ ａ ｓｏ ｘ ｍｉａ ｏ ｆｐ ｅ ｅ ｔｃ ｎ ｉ ｎ ｆｔ ｅ ｎ ｖｇ ｔ ｈ ｓ ｉ ｉ ｏ ｎ ｅ。ｃ ｕ ｔｒ ａ ｒ ｓａ ｅ ｄｓ ｓ
ｒａ ｈ ｓｏ ｅＹａ ｇｚ ｖ ｒ ｅ ｃ ｅ ｆ ｈ ｎ ｔｅＲｉｅ ． ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｙａ ｇｚ ｖ ￣Ｔ ｒ ｅＧｏｇ ｓＲｅｅ ｏｒ ｎ ｖｇ ｔ ｎｈ ｒ ｅ ｓ ｃ ｕ ｔｒ ａ ｕ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｔ ｅＲｉｅ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｒ ｉ； ａ ｉａｉ ａｎ ｓ ； ｏ ｎｅ ｍｅ ｓ ｒｓ ｖ ｏ
邓 金 运
（ 汉大 学 ，４ ０ ７ ，武 汉） 武 ３０２
三峡水库汛末蓄水对长江中游航道条件影响及调度优化探讨
三峡水库汛末蓄水对长江中游航道条件影响及调度优化探讨茆长胜;李彪【摘要】根据实测资料分析了三峡水库汛末蓄水对长江中游航道条件的影响，在此基础上，对正常运行期的蓄水调度方案进行了优化探讨。
研究结果初步认为：目前水库蓄水时间必须提前至9月，宜昌下泄流量应大于10000～12000 m3/s，每日流量变幅不宜超过1500 m3/s。
%Based on the measured data, the effects of the Three Gorges Reservoir filling at the end of the flood season on waterway condition in middle reach of Yangtze River were analyzed. On that basis, optimization of the reservoir operation mode in the normal operation period was discussed. The results generally show that the water storage time must be arranged in September early.The outlet discharge of Yichang should be greater than 10 000~12 000 m3/s, and the daily discharge variation amplitude should not be more than 1 500 m3/s.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】5页(P139-143)【关键词】汛末蓄水;航道条件;优化调度;三峡水库【作者】茆长胜;李彪【作者单位】长江航道规划设计研究院，武汉430011;长江航道规划设计研究院，武汉430011【正文语种】中文【中图分类】U617.9Biography：MAO Chang-sheng（1958-），male，senior engineer.三峡工程举世瞩目，具有防洪、发电、航运等综合效益，先后经历了135 m围堰发电期、156 m初期运行期、175 m试验性蓄水运用等不同阶段，即将进入175 m正常运行期。
三峡蓄水后宜昌水位流量关系变化分析
三峡蓄水后宜昌水位流量关系变化分析【摘要】本文首先将三峡水库蓄水前后资料系列划分为蓄水前、蓄水初期、试验蓄水期三个阶段，再对三个阶段的宜昌站枯水期、洪水期水位流量数据进行分析。
分析表明在三峡蓄水后，最低枯水位抬升，枯水补偿能力较蓄水前及运行初期明显增强；洪峰水位下降，大洪水频率降低，中水流量持续时间延长。
最后对同流量级下的水位变化及影响进行分析，对近坝砂卵石河段航道维护管理工作具有重要指导意义。
【关键词】流量；水位；枯水期；洪水期【中图分类号】TV147文献标识码：A文章编号：1006-7973（2016）06-0020-04唐国民袁晓玲张磊（长江宜昌航道局湖北宜昌443002）DOI 编码：10.19412/ki.42-1395/u.2016.06.0031引言三峡水库于2003年6月开始进入围堰蓄水发电期，汛期按135m 运行，枯季按139m 水位运行。
2006年汛后三峡工程实施二期蓄水，进入初期运行期，汛后水位抬升至156m 运行，汛期水位按144～145m 运行。
2008年汛末三峡水库进行了175m 试验性蓄水，最高蓄水到172.80m 。
2010年10月三峡水库首次达到175m 正常蓄水位，其防洪、发电、航运三大效益得到全面发挥。
三峡水库的调度运行，在一定程度上引起了长江中下游宜昌水位流量发生变化。
宜昌河段水位流量关系是表征葛洲坝船闸、下引航道及河段内重点浅滩通航条件的重要参数，因此分析研究三峡蓄水运用后宜昌水位流量变化特征，对近坝砂卵石河段航道维护管理工作具有重要指导意义。
本文根据宜昌站1995—2015年流量实测资料，按三峡水库蓄水前后资料系列，分为蓄水前（1995—2002年）、蓄水初期（2003—2008年）、试验蓄水期（2009—2015年）三个阶段，对三峡蓄水运用以来长江中下游宜昌水位流量变化进行分析研究。
2枯水期水位流量关系变化分析不同时期宜昌站枯水期水位流量统计见表1。
2009 三峡梯级水库对长江中下游水文情势影响研究
文章编号:1007 2284(2009)12 0007 04三峡梯级水库对长江中下游水文情势影响研究郭文献1,王鸿翔1,徐建新1,夏自强2(1.华北水利水电学院,郑州450011; 2.河海大学水文水资源学院,南京210098)摘 要:以梯级水库下游宜昌水文站1882-2006年流量资料为研究对象,采用M ann Kenda ll 法对宜昌站流量变化进行了趋势性分析,并采用复M or let 小波周期性分析,在此分析基础上采用变动范围法(RV A )分析葛洲坝水库蓄水前后宜昌站水文情势变化,定量评价了水文情势改变程度,随后对三峡水库蓄水前后宜昌站水文情势变化进行了分析。
结果表明,葛洲坝水库对水文情势改变程度为29%,影响程度相对较小,而三峡水库蓄水后,在较大程度上改变了河流水文情势,水文情势改变必将影响到长江中下游河流水生生物生态安全。
关键词:变动范围法;三峡水库;水文情势 中图分类号:X826 文献标识码:AEffects of Three Gorges C ascade Reservoirs on River Hydrological Regimes ofthe Middle and Lower Reaches of the Yangtze RiverGUO Wen xian 1,WANG Hong xiang 1,XU Jian xin 1,XIA Zi qiang 2(1.No rth China U niversit y of W ater Conserv ancy and Electric P ow er,Zheng zhou 450011,China;2.Co lleg e of H ydro lo gy and Water Resources,H ohai U niv ersity ,N anjing 210098,China)Abstract:Based on the daily mean flow fro m 1882to 2006of Y ichang Hy dr olog ic Stat ion do wnstream of the cascade r eser vo irs,M ann K endall M ethod is applied t o analyze r iver flow tendency of Y ichang H ydro log ical Stat ion and the M or let w avelet tr ansfo rma t ion is used to analyze the per iodicit y var iatio n.On the basis of a flo w va riation analysis,r ang e o f v ariabilit y appr oach (RV A)is ap plied to analyze the hy dr olog ic r egimes of Y ichang H ydro lo gical Stat ion befor e and after the impoundment of Gezhouba Reserv oir and the o ver all degr ee of hydro lo gical alterat ion is evaluated,then the hy dr olog ical reg imes v ariation befo re and after T hree G or ges reser v oir im poundment is analy zed.T he r esults show that t he over all degr ee o f hydro lo gical alteration due to the im poundment o f G ezhou ba Reservo ir is 29%and it is defined w ith low alter nat ion.H ow ever,after t he impo undment of T hree Go rg es R eser vo ir t he hy dr o log ical r egimes ar e alter ed mo re serio usly.T he hy dr olog ical r egimes alteration will influence the safet y of r iv er aquatic o rg anisms in the middle and low er r eaches of the Y ang tze R iver.Key words:range of v ariabilit y appr oach;T hr ee G or ges Reserv oir ;hydr olo gica l reg imes收稿日期:2009 03 05基金项目:华北水利水电学院高层次人才引进资助项目(200907)。
三峡蓄水后鲤鱼山水道演变对航道的影响与对策研究
三峡蓄水后鲤鱼山水道演变对航道的影响与对策研究朱玉德;刘鹏飞;李晓星【摘要】三峡蓄水后改变了长江中游许多放宽河段原有冲淤规律,导致航道条件出现不利变化.通过对三峡蓄水后鲤鱼山水道洲滩演变的分析,研究了洲滩间的关系,揭示了河段洲滩演变与航道变化之间的关系,明确了近期河段航道不利变化是三峡蓄水影响下黄莲洲频繁冲淤、南槽冲刷发育、厍家湾边滩低滩周期性冲淤变化综合作用的结果,并据此提出稳定北槽边界,增强主航道枯水水动力条件的治理对策.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】5页(P537-541)【关键词】三峡蓄水;演变;航道;影响;对策【作者】朱玉德;刘鹏飞;李晓星【作者单位】交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456【正文语种】中文【中图分类】U617;TV135三峡蓄水后长江下游来水来沙发生了明显变化，洪峰推迟、中水时长增加、汛末退水时间较短、来沙量大幅减少等导致很多原来稳定的放宽河段洲滩发生冲滩淤槽的变化，河槽向宽浅化发展趋势明显，逐渐成为一种不稳定的河型［1-2］。
但受三峡运行影响长江中下游因水沙条件变化特别是悬移质含沙量减小产生的河床调整变化尚在发展中，在有限年份资料中河段演变与航道条件之间变化规律变得模糊，因此，研究三峡蓄水运行后放宽段洲滩演变对航道条件影响成为解决航道不利变化的首要问题。
鲤鱼山水道位于长江中游的末端，上接搁排矶水道，下迄武穴水道，全长13.5 km（图1）。
水道长期保持两头窄中间宽的微弯放宽形态，水道右岸进、出口分布有半壁山和尖山节点，冯家山往下河宽增大、河床抬高，水道放宽段左岸盘家港至龚龙湾存在厍家湾边滩；放宽段河心偏右存在黄莲洲心滩。
1998年大洪水前黄莲洲滩体长期以边滩形式存在于放宽段凹岸侧，期间水道航道情况较好；1998年以来受大洪水、三峡蓄水影响，黄莲洲逐渐向心滩发展，放宽段呈两槽争流态势，航道条件不稳定。
三峡水库蓄水后长江中游干流来水量变化分析
三峡水库蓄水后长江中游干流来水量变化分析
张德兵;何素萍;胡国祥;胡高平
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2013(044)001
【摘要】为了解三峡水库建成运用后对长江中游径流产生的影响,依据宜昌、汉口、仙桃、城陵矶等主要水文站多年流量资料,对三峡水库蓄水前后汉口站年径流量、
径流量年内分配、年最小流量等进行了统计分析.结果表明,三峡水库蓄水运用以后,汉口站年径流量没有发生明显变化,但汛后流量减小、枯期流量增大,汛期则受三峡
水库削峰拦洪影响,7,8月流量减小,径流年内分配也发生了一定变化.三峡水库蓄水
运用对汉口站径流带来的变化有利于长江中下游的防洪与水资源利用.
【总页数】4页(P1-3,17)
【作者】张德兵;何素萍;胡国祥;胡高平
【作者单位】长江水利委员会长江中游水文水资源勘测局,湖北武汉430012;长江水利委员会长江中游水文水资源勘测局,湖北武汉430012;长江水利委员会长江中游水文水资源勘测局,湖北武汉430012;长江水利委员会长江中游水文水资源勘测局,湖北武汉430012
【正文语种】中文
【中图分类】TV121
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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。
三峡水库蓄水后长江中游干流来水量变化分析
中游径 流 变化 特征 进行 研究 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ９— ２ ３
２ ． ２ 洞 庭 湖水 系 和 汉 江 来 水
洞庭 湖 水 系 以 城 陵 矶 站 为 代 表 ， １ ９ ５ ６～２ ０ ０ ２年 （ 蓄水前 ， 下 同） 多年平 均流量为 ９ ４ ０ ０ ｍ ／ ｓ ， ２ ０ ０ ３～ ２ ０ １ ０年 （ 蓄水 后 ， 下同） 多 年 平 均 流量 为 ７ ０ ６ ０ ｍ ／ ｓ ，
三 峡 水 库 蓄 水 后 长 江 中游 干 流 来 水 量 变 化分 析
张 德 兵， 何 素 萍， 胡 国 祥， 胡 高 平
（ 长 江 水 利 委 员会 长 江 中游 水 文 水 资 源 勘 测 局 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ １ ２ ）
摘要 ： 为 了解 三 峡 水 库 建 成 运 用后 对 长 江 中游 径 流 产 生 的 影 响 ， 依据 宜昌、 汉 口、 仙桃 、 城 陵 矾 等 主 要 水 文站 多 年 流 量 资料 ， 对 三 峡 水 库 蓄 水前 后 汉 口站 年 径‘ 流量 、 径 流 量 年 内分 配 、 年 最 小 流 量 等 进 行 了统 计 分 析 。结 果 表 明， 三峡 水 库 蓄 水 运 用 以后 ， 汉 口站 年 径 流 量 没 有发 生 明 显 变化 ， 但 汛后 流 量 减 小 、 枯期 流量增大 ， 汛期 则 受三
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.]。
三峡水库蓄水后长江沙市河段水位变化分析
三峡水库蓄水后长江沙市河段水位变化分析作者：邬和平来源：《中国水运》2014年第10期摘要：以统计学为基础，通过对历史实测资料进行分析，研究三峡蓄水前后沙市河段航道水位变化现象，找出其变化规律，可为今后长江沙市河段的航道维护管理工作提供技术支持。
关键词：三峡蓄水宜昌流量沙市河段航道水位长江沙市河段，上起腰店子，下至柳林洲，全长约17.5km，地处三峡大坝下游，是长江干线著名的浅水道之一，也是影响“畅中游”的关键性河段，历年来都是长江航道维护管理工作的重点和难点所在。
自2003年三峡水库开始蓄水以来，其不断增加的蓄水库容，对坝下径流过程产生巨大的调节作用，对长江沙市河段的水位变化产生直接影响，其清水下泄也对近坝河段的河床演变产生影响，从而影响到航道水位的变化。
以统计学为基础，通过对历史实测资料进行分析，研究三峡蓄水前后沙市河段航道水位变化现象，找出其变化规律，可为今后长江沙市河段的航道维护管理工作提供技术支持，以减小三峡工程对长江坝下航道维护带来的不利方面影响，保障中游航道的畅通安全。
三峡水库蓄水调度概况及其影响三峡工程是中国也是世界上最大的水利枢纽工程，是治理和开发长江的关键性骨干工程，它具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益。
三峡水库设计正常蓄水位175 m，总库容393亿立方米，防洪调节库容165亿立方米。
三峡水库分三期蓄水，首次135 m、首次156 m蓄水分别于2003年6月和2006年10月顺利实现，2008年实施首次175 m试验性蓄水，2010年175 m试验性蓄水成功。
根据《三峡水库优化调度方案》和《2013年度长江上游水库群联合调度方案》，三峡水库每个水文年调度运行可分为四个阶段，分别为汛末蓄水期、枯水期补偿调度期、汛前消落期、汛期防洪调度期。
通常9月中上旬至10月底为汛末蓄水期，11月至次年4月下旬为枯水期补偿调度期，4月下泄至6月上旬为汛前消落期，6中旬-8月为汛期防洪调度期。
三峡蓄水后长江中游航道的演变及维护性疏浚方案分析
上荆江分汉 河段江心 洲头低滩 呈冲刷后 退之势 ，航道条件 处 于向不利方 向发 展的态势 ；下荆江 弯曲及分 汉河段江 心滩和边 滩 继续冲刷后退 ，浅区段放 宽 ，河槽 也 向宽浅 方 向发展 ，出现槽 口 众多 ，多槽争 流的格局 ，对航道维 护十分 不利 ；城 陵矶至汉 口段
４ Ｃ 丌 中国水运 ２ １ ・１ ４ ０１１
主要 为单一河道 和部分受节 点控制作 用强 的分 汉河道 ，河势相 对
比较稳定 。
４ 对 通 航 条 件 的 影 响 、 三 峡 工 程 蓄 水 后 对 航 道 有 利 的 是 增 加 了 枯 水 期 坝 下 流 量 ，加
三 峡蓄水 后长 江 中游 航道 的演 变
１ 、长 江 中 游 航 道 的一 般 特 性
等不利 于通航条件 的变化 ，使 本来复杂 多变 的中游航道 更增加 了
不稳定 因素 。
长江 中游航道 按其河 型和演 变特征 ，大体 可 以分为 大埠街 一 藕池 口、藕池 口～ 城陵矶和城 陵矶～ 巢湖三段 。其 中尤 以荆江河 上
段 ， 演 变 尤 为 复 杂 ，航 道 问 题 突 出 ，是 研 究 的重 点 。 ２ 长 江 中 游 河段 水 沙 条 件 的 变 化 、
三峡 工程蓄水后 ，在一定 程度上对枯 、洪水 期上游来 水起到 调蓄作用 ，枯水期流 量得到补 给 ，航道 水深提 高 ，尤其 是近年来
航 道 部 门 对 部 分 浅 水 道 进 行 了 治 理 ，使 航 道 趋 向 稳 定 。 同 时 ， 由 于 水 沙 条 件 的 变 化 致 使 河 床 在 不 断 调 整 和 变 化 ，也 加 剧 了 一 些 水 道 的 浅 情 ；另 外 ，航 道 部 门 近 年 来 相 继 调 高 了 部 分 航 段 的 维 护 水
三峡水库调蓄后长江中游径流演变趋势分析
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２—１ ５
基金项 目： 国 家 自然 科 学 基 金 项 目（ ５ ０ ９ ７ ９ ０ ７ ２ ） ； 水 利 部 公 益 性 行 业 科 研 专 项 经 费项 目 （ ２ ０ １ １ ０ １ ０ ０ ３ ） ； 教 育 部 新 世 纪 优 秀人 才 支
持 计划（ Ｎ Ｃ Ｅ Ｔ一１ １— ０ ４ ０ １ ）
的降雨 或径 流量 ； ｅ 为 误差项 。
模 型 的关键 在于求 解脉 冲 响应 函数 的纵 坐标 ｈ （ ｈ
＝
Ｇ ｕ ）和确定 记忆 长度 ｍ 的大小 。 本文 采用 最小 二乘
３ 趋 势 分 析 和跳 跃 检 验
本 文 主要 采 用 Ｍａ ｎ ｎ—Ｋ ｅ ｎ ｄ ａ ｌ ｌ 非参数 检验 （ Ｍ—
三 峡 水 库 调 蓄 后 长 江 中游 径 流 演变 趋 势 分 析
沈 艳 ， 刘 攀， 刘 碉
（ 武 汉 大 学 水 资 源 与水 电 工程 科 学 国家 重 点 实 验 室 ， 湖北 武汉 ， ４ ３ ０ ０ ７ ２ ）
摘要： 针 对 三峡 水 库 建 成 运 行 后 长 江 中游 干 流 径 流 特 征 可 能 发 生 的 变化 ， 选 取 长 江 中游 宜 昌 、 沙市和螺山站的 历史径流资料 ， 构 建 了 宜 昌 一沙 市和 宜 昌 一螺 山之 间 的 多输 入 单 输 出 线性 系统 模 型 ， 模 拟 未建 三 峡 水 库 、 三峡 水 库 建 成 后 按 初 设 阶段 运 行 规 则 出流 和 按 优 化 调 度 规 则 出流 ３种 情 景 下 ， 沙 市和 螺 山 站 的 径 流 变化 情 况 ， 对
文构 建宜 昌 一沙 市 和宜 昌 一螺 山的多 输入 单输 出线 性
三峡蓄水后长江中游沿程河道水位的预测方法
资料检验ꎬ 绝对误差均在 ０������ ４ ｍ 以内ꎬ 能较好地提高长江中游沿程河道水位预测精度ꎮ
关键词: 长江中游ꎻ 水位预测ꎻ 水位相关关系ꎻ 多元回归模型
中图分类号: ＴＶ １４７ꎻ Ｕ ６１２������ ２３
文献标志码: Ａ
文章编号: １００２￣ ４９７２(２０Байду номын сангаас８)０９￣ ００２５￣ ０８
收稿日期: ２０１８￣０３￣２０ ∗ 基金项目: 国家重点研发计划项目 (２０１６ＹＦＣ０４０２１０５)
作者简介: 熊波 (１９６８—) ꎬ 男ꎬ 高级工程师ꎬ 从事航道工程研究与设计ꎮ
������２６������
水运工程
２０１８ 年
法 ９ ꎮ 我国在建国后ꎬ 组织编制了 « 水文情报预 报规范»ꎬ 之后随着电子计算技术发展ꎬ 各种流 域水文模型日益得到广泛应用ꎮ 对于长江的水位 预报方法ꎬ 长江水利委员会等提出了采取气象模 型与水文、 水力模型相结合的方法ꎬ 但主要应用 于洪水位预测ꎬ 对于航道水位ꎬ 需考虑各个时 期ꎬ 尤其是枯水期水位特点ꎬ 同时长江中游支流 水系复杂ꎬ 三峡蓄水影响大ꎬ 导致水位预测困 难ꎮ 目前长江航道沿程水位短期预测ꎬ 只能依据 沿程主要测站的实测水位流量资料进行ꎬ 以统计 分析方法为主ꎬ 无法满足航道水位预测要求ꎮ 本 文以长江中游水位预测为对象ꎬ 充分考虑支流入 汇和三峡蓄水后新水沙条件的影响ꎬ 通过相关分 析法ꎬ 建立了航道水位预测方法ꎬ 并在此基础 上ꎬ 提出了沿程水位的多元回归模型预测方法ꎬ 并进行了验证ꎬ 提高了长江中游沿程河道水位预 测精度ꎮ
Ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ ａｆｔｅｒ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｄａｍ
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Ｖａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｎａ ｖ ｉ ｇ ａ ｂｌ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｉ ｎ ｍｉ ｄ ｄｌ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｙａ ｎｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｉ ｍ ｐｏ ｕｎｄｍ ｅ ｎｔ ｏ ｆ Ｔｈｒ ｅ ｅ Ｇｏ ｒ ｇ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ
ａ ｇ ｇ ｒ ａ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｂ ｅ ｄ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ， ａ ｌ ｌ ｏ ｆ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｍａ ｋ ｅ ｂ ｏ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ
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（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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２ ０ １ ３年 ５月
水运 工程
Ｐ ｏ ｒ ｔ＆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｍａ ｙ ． ２０１ ３ Ｎｏ． ５ Ｓ ｅ ｉａ ｒ ｌＮｏ． ４ ７９
第 ５期
总第 ４ ７ ９期
航 道 及 通 航 建 筑 物
舅 三 峡 水 设 库 李 计 蓄 水 聪 水 ， 位 邓 后 金 变 运 长 化 ， 江 韩 研 剑 中 桥 究 游 木 航 道
，
ｃ ｏ ｆ ｆ ｅ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ａ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｉ ｍｅ ｄ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ， ｔ ｈ ｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ Ｇｏ ｒ ｇ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ｏ ｕ ｒ ａ ｎ ｄ
（ 武 汉 大 学 水 资 源 与 水 电 工程 科 学 国 家 重 点 实验 室 ， 湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２）
摘 要 ：三峡水库蓄水 时间尚短 ，河床 处于不断 冲淤调整 中，现有航行基 准面与航道条件 以及现有 资料 与设 计水位确定
方 法 的 矛 盾 日益 明 显 。通 过 对 蓄 水 前 １ ９ ８ １ —２ ０ ０ ２ 年 资料 进 行 时段 划 分 的 方 法 ，确 定 出设 计 水 位 修 正值 ， 对 蓄 水 后 河 床 处 于
调整期 的在 实测资料基础上计 算得 到的设计水位进行修 订 ，确定 出蓄水后 长江中游河段 各站的设计水位 ，并对比分析蓄水
前 后 设 计 水位 值 的 变化 规 律 及 影 响 因素 。
关键词 ：长江中下游；设计水位 ；时段划 分；河床 冲淤 幅度
中 图分 类 号 ：Ｕ ６ １ 文献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ２ — ４ ９ ７ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ８ ８ — ０ ６