三峽水庫蓄水后守護(hù)型工程對改善長江中游航道條件的作用

以統(tǒng)計學(xué)為基礎(chǔ),通過對歷史實測資料進(jìn)行分析,研究三峽蓄水前后沙市河段航道水位變化現(xiàn)象,找出其變化規(guī)律,可為今后長江沙市河段的航道維護(hù)管理工作提供技術(shù)支持。

分析了位于仙女山斷裂帶的湖北省秭歸縣周坪站傾斜儀2002～2009年的觀測數(shù)據(jù),并與三峽庫區(qū)水位資料進(jìn)行了對比分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),蓄水前后傾斜儀觀測曲線的走向發(fā)生了趨勢性變化,表明三峽蓄水對附近的斷層活動有影響,蓄水期間的短期荷載變化引起的響應(yīng)更為顯著,但蓄水效應(yīng)沒有從根本上改變斷層的活動性質(zhì);還發(fā)現(xiàn)3次大的蓄水期間,水位上升量與觀測曲線的上升量成相同比例的對應(yīng)關(guān)系,進(jìn)一步說明,周圍斷層對三峽蓄水引起的荷載變化響應(yīng)明顯,不同的荷載變化引起斷層活動變化的程度不同.

本文論述了長江三峽工程建成后庫區(qū)旅游景觀的淹沒和“高峽出平湖”的新景觀。據(jù)預(yù)測，水庫蓄水后，受淹沒影響的景點３９處，峽區(qū)峽谷氣勢有所減弱，但雄姿猶存；水庫正常高水位達(dá)１７５ｍ時，將新增湖泊１１處、島嶼１４處，支流上可提高旅游開發(fā)利用價值的峽谷３７條、溶洞１５個，許多世界級的自然奇觀可望得到開發(fā)。屆時，三峽工程庫區(qū)將成為觀光游樂、度假休閑、科考探險及從事水上運動的多功能旅游區(qū)。

三峽工程在2008年基本建成后,將為長江中游帶來重大的防洪效益;但是,水庫大量攔沙將使荊江河段泥沙出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡泥沙沖刷將會對長江中游帶來深刻的影響和一系列問題。此外,三峽水庫的有效防洪能力相對較小,盡管近年來城陵磯附近的防洪形勢嚴(yán)峻,但是,單靠三峽工程并不能解決城陵磯附近防洪的問題。從最危險的角度,提出了如果荊江發(fā)生嚴(yán)重沖刷和三峽承擔(dān)城陵磯調(diào)度任務(wù)等將產(chǎn)生的問題,以便供有關(guān)的研究和規(guī)劃參考。

前段時間,網(wǎng)絡(luò)流傳一條\"三峽防洪能力逐年下降\"的帖子,引發(fā)了公眾對三峽防洪能力的質(zhì)疑。2010年7月20日,7萬立方米/秒的洪峰抵達(dá)三峽大壩,這是長江有水文記錄以來的第三大洪峰。三峽工程的防洪能力到底如何?請隨記者走走長江中游,看看三峽防洪。

為探討三峽水庫蓄水以來長江枝城至沙市河段的水質(zhì)變化情況,利用這一河段3個斷面水質(zhì)實測資料,通過模糊評價方法與權(quán)重值分析,對1998～2011年水質(zhì)狀況進(jìn)行了分析評價.結(jié)果表明,枝城至沙市河段水質(zhì)尚好,鉛為對沙市河段水質(zhì)影響最大的污染因子.對比了三峽水庫蓄水前后的水質(zhì)評價結(jié)果,表明水質(zhì)狀況未受明顯影響,分析成果可為相關(guān)機(jī)構(gòu)管理該河段的水資源提供參考.

三峽工程是長江流域治理開發(fā)的關(guān)鍵性工程。本文在分析三峽工程蓄水運用以來壩下游水沙特性變化的基礎(chǔ)上,采用長江中游宜昌至湖口多年的實測地形資料,對建庫前后該河段的泥沙沖淤變化及河勢演變特點進(jìn)行了深入的探討。研究表明:三峽工程蓄水運用以來,壩下游輸沙量大幅減小,荊江三口分流分沙特性尚未發(fā)生明顯變化,長江與洞庭湖的關(guān)系進(jìn)一步調(diào)整;壩下游河勢總體穩(wěn)定,但河床沖刷強(qiáng)度加劇,并由蓄水前的\"沖槽淤灘\"轉(zhuǎn)變?yōu)閈"灘槽均沖\"。宜昌至枝城河段河床縱向沖刷明顯、洲灘面積萎縮、床沙明顯粗化;荊江河床沖刷下切,河床形態(tài)逐漸向窄深形式發(fā)展;城陵磯至湖口河段部分彎道段主泓橫向擺動、凹岸崩塌,分汊段主泓擺動不定,灘槽沖淤交替仍較為頻繁。

簡要介紹了長江中游重點淺灘河段的演變現(xiàn)狀及航道中存在的礙航現(xiàn)象.結(jié)合三峽工程135m蓄水運用后水沙條件的變化,預(yù)測了長江中游航道演變趨勢及可能出現(xiàn)的礙航現(xiàn)象,并探討了應(yīng)對措施

隨著三峽水庫蓄水運行,清水下泄導(dǎo)致壩下游河段受到不同程度的沖刷,使得江湖關(guān)系發(fā)生變化。對長江中游主要控制站三峽工程蓄水運用前后水文數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,結(jié)果表明:三峽工程蓄水運用后,清水下泄沖刷下游河道深槽部分,長江河段總體同流量下水位下降,其中以漢口以上河段水位下降明顯,且對低水影響明顯。三峽工程蓄水運用后,三口河道分流比繼續(xù)減少,斷流時枝城水位有升高趨勢,分流河道逐漸萎縮,荊江過流量增大。

由于長江中下游遭受50年未遇的干旱,三峽工程開始發(fā)揮生態(tài)調(diào)度功能,2007年12月4日起加大三峽水庫下泄流量為下游補水,以緩解當(dāng)前長江中游通航緊張。2007年12月5日8時,三峽大壩下泄流量加大為5450m3/s,比4日增加250m3/s;6日8時,增為5500m3/s;7日8時,將維持5500m3/s水平。記者注意到,下泄流量增大,已使長江中游宜昌至沙市水位有所回升。長江已進(jìn)入一年一度的枯水期,中游水位持續(xù)大幅退落,沙市、漢口、九江11月份水位分別比近5年同期平均值低0.42、1.60和2.03m。因長江上游降雨量減少,三峽入庫流量連續(xù)下降,2007年12月4日僅為5200m3/s,比2006年同期的入庫流量減少1400m3/s,同日長江宜昌段水位為海拔39.11m,同比下降0.36m,創(chuàng)下2007年入冬以來宜昌段最低水位。長江航務(wù)管理局副局長阮瑞文說,針對當(dāng)前長江中游通航的嚴(yán)峻形勢,長江航務(wù)管理局與中國三峽總公司協(xié)商,加大三峽出庫下泄流量,并已派出多艘挖泥船對中游重點淺險水道實施疏浚。目前,除太平口、窯監(jiān)水道因間隙施工分時禁航外,其他航段保持暢通。三峽工程實施補水調(diào)度緩解長江中...

2.4　樞紐除險加固前洪水調(diào)度方案設(shè)計 在上述工作的基礎(chǔ)上,分別對將汛限水位降為 52.8m和52.7m2個方案進(jìn)行了重點研究,并就下面 3種變化對52.8m和52.7m起調(diào)方案做了計算分析, 結(jié)果見表3。 表3　100年一遇設(shè)計洪水各起調(diào)方案最高調(diào)洪水位表 起調(diào)水位/m 最高調(diào)洪水位 方案一方案二方案三 52.8056.4056.3256.37 52.7056.3756.2956.34 　　(1)變化一:即利用洪水預(yù)報,較調(diào)度規(guī)程規(guī)定提 前1個時段(3h)起用2100m3/s(簡稱方案一)。 (2)變化二:即利用洪水預(yù)報,較調(diào)度規(guī)程規(guī)定提 前二個時段(6h)起用2100m3/s(簡稱方案二)。 (3)變化三:即利用洪水預(yù)報,分別較調(diào)度規(guī)程規(guī) 定提前1個

以長江三峽水庫蓄水運行的2003年為分界點,將烏江流域1956~2014合計59年降水、徑流資料分為兩部分,定量分析了三峽水庫2003年蓄水前后烏江流域降水徑流的趨勢變化.根據(jù)烏江流域在三峽水庫2003年蓄水后的降水資料插補出其徑流資料,并與實測徑流資料相比較,定量分析在氣候等條件不變情況下,因下墊面條件改變對徑流有何種程度的影響,為長江上游控制性水庫優(yōu)化調(diào)度,徑流預(yù)報模型的選用,水資源合理配置提供技術(shù)支撐.

為了解三峽水庫運行對大壩上下游水質(zhì)的影響,同時為三峽江段水質(zhì)保護(hù)提供參考,根據(jù)長江三峽水環(huán)境監(jiān)測中心在三峽庫區(qū)官渡口和壩下南津關(guān)兩個重要斷面1998～2012年間的水質(zhì)監(jiān)測資料,比對分析了水庫蓄水前后部分水質(zhì)指標(biāo)的年際和年內(nèi)變化特征,并探討其成因.結(jié)果表明,2003年三峽水庫135m蓄水成功后,水體中ss和重金屬等指標(biāo)濃度下降,tp等營養(yǎng)鹽指標(biāo)濃度呈不同程度減小do等氧平衡指標(biāo)濃度總體下降.由此可得:三峽水庫運行對庫區(qū)及壩下游水體水質(zhì)有積極影響;水庫運行后,水流變緩,泥沙沉降,使得水體含沙量明顯減少,污染物濃度也相應(yīng)降低,泥沙吸附沉降作用對減少大多數(shù)水體污染物的作用不可小覷;但庫區(qū)中吸附了大量水體污染物的泥沙,如果再懸浮,會對長江干流水質(zhì)產(chǎn)生不利影響,應(yīng)密切關(guān)注庫區(qū)水體泥沙含量的變化規(guī)律.

本文從闡述三峽工程對長江中游防洪的作用以及長江中游防洪工程自身存在的問題等方面入手,分析了三峽工程建成后長江中游的防洪形勢,進(jìn)而提出近期在長江中游工程防洪和非工程防洪建設(shè)上都要有適當(dāng)?shù)耐度搿?/p>

為了分析三峽工程運行后泄洪對長江中游溶解氣體過飽和的影響,建立了長江中游溶解氧數(shù)學(xué)模型,對不同流量下長江中游的溶解氧過飽和演變進(jìn)行了模擬預(yù)測。模擬結(jié)果表明,三峽和葛洲壩過壩水流的溶解氧飽和度在流量40000～50000m3/s和100000m3/s附近存在2個峰值,長江中游河道天然情況下溶解氧過飽和恢復(fù)速度較為緩慢,平均每100km降低5%,洞庭湖水的匯入能顯著降低長江干流的溶解氧過飽和度。當(dāng)三峽出庫流量超過40000m3/s時,其影響范圍可達(dá)400km以上。討論了溶解氣體過飽和的不同指標(biāo)間的關(guān)系,對氣體過飽和可能造成的影響以及對長江中游魚類目前的影響進(jìn)行了闡述,認(rèn)為通過三峽水庫的調(diào)度減少出庫高流量次數(shù)和歷時是減緩下游溶解氣體過飽和的有效手段。

三峽大壩建成后庫區(qū)水位上升,常年水面面積也將大幅增加,庫區(qū)下墊面將發(fā)生變化,從而導(dǎo)致局地氣候特征的變化。為了解三峽大壩對庫區(qū)降水量的影響,基于三峽庫區(qū)37個雨量站點1958-01-01～2008-12-31逐日有效降水量資料,采用氣象診斷旋轉(zhuǎn)正交經(jīng)驗函數(shù)(reof)方法計算并分析了三峽庫區(qū)和大壩南北部年均降水量、四季降水量的時空變化情況,并通過reof模態(tài)圖時間系數(shù)分析了建壩前后降水量的波動情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),三峽水庫運行后庫區(qū)降水量存在一定的波動,三峽大壩在運行前45年與運行后6年的時間內(nèi),年均、四季整個庫區(qū)與北部降水量差值波動幅度并不明顯。

針對第i部分提出的三峽建成后長江中游防洪形勢和問題,用相同模型研究了多種代表性措施的防洪效果,提出了應(yīng)對長江中游防洪問題的綜合解決方案。研究顯示,牌洲裁彎、提高城陵磯設(shè)計洪水位和南北分洪等工程和調(diào)度措施單獨使用,在三峽水庫提供和《長江流域防洪規(guī)劃》確定的條件下都難以保證長江中游再現(xiàn)1954年洪水的安全。按防御1954年洪水和保障荊江安全目標(biāo),本文通過大量方案計算比較,提出基于牌洲裁彎與南北分洪組合,以適當(dāng)提高城陵磯設(shè)計洪水位為調(diào)度余地的綜合方案。該方案在調(diào)度和運用條件等方面有較大的安全余地,可以更好適應(yīng)三峽水庫等影響下長江中游的河流變化。

針對三峽水庫入庫水沙條件及實際運行方式的變化,計算分析了三峽水庫蓄水方案變化對水庫泥沙運動及變動回水區(qū)航運條件造成的影響.采用一維水沙數(shù)學(xué)模型,計算了不同蓄水方案對水庫泥沙淤積情況的影響及各方案間的差別,進(jìn)而對方案調(diào)整后變動回水區(qū)重點淺灘的水深變化進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,在新的水沙條件及考慮上游建庫的影響下,蓄水方案調(diào)整帶來的影響主要集中在6~11a,并隨水庫運行時間的延長而縮小,不會對變動回水區(qū)淺灘河段通航條件產(chǎn)生不利影響.

羅湖洲水道是目前長江中游實施了航道整治工程的幾個礙航淺水道之一,該水道航道整治工程是順利開展長江中游航道系統(tǒng)整治的基礎(chǔ)。在介紹羅湖洲水道整治工程具體布置的基礎(chǔ)上,通過工程建成后幾個水文年實際的工程效果分析,總結(jié)了該工程在工程設(shè)計或施工中取得的經(jīng)驗。

三峽工程建成前,長江中游的防洪形勢面臨著洪水發(fā)生頻率加快、江湖關(guān)系不利于防洪以及人水爭地等問題。因此,三峽工程防洪體系應(yīng)貫徹工程性與非工程性措施相結(jié)合的方針,三峽工程建成后還應(yīng)加大上游水土保持工作力度,增加三峽工程以上干支流水庫的防洪庫容,從而使中下游防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高。

指出三峽及南水北調(diào)工程之后長江中游地區(qū)人居環(huán)境面臨的巨大變化以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史機(jī)遇與挑戰(zhàn),分析南北雙贏的基本條件及關(guān)鍵問題,強(qiáng)調(diào)應(yīng)堅持走以節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能與治污并舉為基礎(chǔ)的人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的必由之路.

指出三峽及南水北調(diào)工程之后長江中游地區(qū)人居環(huán)境面臨的巨大變化以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史機(jī)遇與挑戰(zhàn)，分析南北雙贏的基本條件及關(guān)鍵問題，強(qiáng)調(diào)應(yīng)堅持走以節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能與治污并舉為基礎(chǔ)的人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的必由之路.