长 江 水 沙 变 化 趋 势 与 水 利 工 程 建 设 对 河 流 健 康 的 影 响 阶 段 成 果 汇 报 长 江 科 学 院
汇 报 提 纲 31 2 3 4 对 项 目 课 题 的 理 解 主 要 研 究 内 容 与 技 术 路 线 子 题 1 完 成 情 况 子 题 2 完 成 情 况
对 项 目 课 题 的 理 解 课 题 全 球 江 河 水 沙 变 化 与 水 利 枢 纽 建 设 对 河 流 健 康 的 影 响 的 重 要 组 成 部 分 本 课 题 主 要 目 标 是 了 解 长 江 流 域 多 年 来 水 沙 变 化 的 趋 势 及 其 成 因, 分 析 流 域 水 沙 变 化 对 河 道 演 变 的 影 响, 探 讨 水 利 枢 纽 工 程 建 设 对 河 道 健 康 产 生 的 影 响, 为 长 江 流 域 可 持 续 发 展 水 利 工 程 与 生 态 环 境 建 设 提 供 科 学 依 据
对 项 目 课 题 的 理 解 具 有 重 要 的 现 实 意 义 和 应 用 价 值 长 江 以 其 丰 富 的 水 沙 资 源, 在 我 国 社 会 经 济 可 持 续 发 展 中 占 有 极 其 重 要 的 战 略 地 位 近 年 来 长 江 流 域 水 沙 特 性 发 生 了 一 些 重 要 变 化, 尤 其 是 水 沙 总 量 的 变 化 和 过 程 变 化 这 些 变 化 与 长 江 干 支 流 水 利 枢 纽 工 程 的 建 设 以 及 近 期 开 展 的 水 土 保 持 综 合 治 理 工 程 等 因 素 密 不 可 分 有 必 要 综 合 分 析 水 沙 变 化 发 展 趋 势 变 化 影 响 因 素 以 及 水 沙 变 化 带 来 的 对 河 道 演 变 河 道 健 康 的 影 响, 总 结 相 关 规 律, 并 提 出 相 应 的 对 策 措 施 建 议, 为 其 它 工 程 的 建 设 提 供 参 考 依 据
课 题 分 解 本 课 题 子 题 1 长 江 流 域 水 沙 变 化 趋 势 的 研 究 研 究 长 江 流 域 近 年 来 水 沙 变 化 趋 势 水 沙 变 化 主 要 影 响 因 子 及 水 沙 变 化 对 河 道 演 变 的 影 响 子 题 2 水 利 枢 纽 建 设 对 长 江 河 流 健 康 影 响 的 研 究 研 究 修 建 水 利 枢 纽 工 程 后 工 程 上 下 游 水 沙 过 程 的 变 化, 探 讨 水 利 工 程 对 河 道 健 康 的 影 响
技 术 路 线 与 实 施 方 案 本 报 告 主 要 以 长 江 流 域 为 研 究 范 围, 通 过 对 长 江 水 文 河 道 地 形 等 资 料 的 收 集 调 查 与 整 理, 辅 以 河 道 演 变 分 析 水 库 与 河 道 一 维 水 沙 数 学 模 型 的 计 算 分 析 已 有 成 果 以 及 河 流 动 力 学 基 本 理 论 分 析, 初 步 总 结 有 水 文 资 料 以 来 长 江 干 流 及 主 要 支 流 控 制 站 点 来 水 来 沙 变 化 的 过 程 特 点 和 趋 势 ; 初 步 分 析 长 江 流 域 径 流 与 输 沙 量 变 化 的 不 同 模 式, 以 及 长 江 流 域 上 中 下 游 不 同 区 域 水 沙 变 化 之 间 的 关 联 性 ; 初 步 分 析 和 总 结 长 江 流 域 不 同 类 型 水 利 枢 纽 运 用 方 式 或 水 库 修 建 后 上 游 库 区 与 河 道 的 淤 积 过 程 下 游 河 道 的 冲 淤 过 程, 以 及 对 长 江 河 道 健 康 基 本 指 数 的 影 响
子 题 1: 长 江 水 沙 变 化 趋 势 的 研 究 主 要 干 支 流 及 主 要 参 考 水 文 站 点
子 题 1: 长 江 水 沙 变 化 趋 势 的 研 究 2.1 长 江 流 域 水 沙 变 化 过 程 模 式 与 趋 势 2.2 长 江 流 域 水 沙 变 化 的 影 响 因 素 与 机 理 2.3 长 江 流 域 水 沙 变 化 对 河 床 演 变 的 影 响
2.1 长 江 流 域 水 沙 变 化 过 程 模 式 与 趋 势 长 江 干 流 水 沙 变 化 主 要 支 流 水 沙 变 化 洞 庭 湖 和 鄱 阳 湖 及 入 湖 河 道 水 沙 变 化 西 南 诸 河 水 沙 特 征
2.1.1 长 江 干 流 河 道 水 沙 变 化 通 过 对 长 江 干 流 水 文 控 制 站 屏 山 寸 滩 宜 昌 沙 市 监 利 汉 口 大 通 等 水 文 资 料 的 分 析, 来 了 解 长 江 干 流 河 道 的 水 沙 变 化 特 性 和 趋 势 大 通 水 文 站 自 记 台
长 江 干 流 近 期 总 体 水 沙 变 化 特 点 长 江 是 一 条 含 沙 量 不 大 输 沙 量 巨 大 的 河 流, 大 通 站 多 年 平 均 含 沙 量 0.461kg/m3, 多 年 平 均 输 沙 量 4.14 亿 t 长 江 输 沙 基 本 符 合 大 水 大 沙 小 水 小 沙 的 走 沙 规 律
长 江 干 流 近 期 总 体 水 沙 变 化 特 点 径 流 量 ( 亿 m3) 长 江 上 游 径 流 量 没 有 明 显 变 化 趋 势, 输 沙 量 有 减 小 的 趋 势, 但 金 沙 江 流 域 20 世 纪 80 年 代 至 2000 年 由 于 受 人 类 活 动 的 影 响, 输 沙 量 略 有 增 加,2000 年 以 后 沙 量 逐 渐 减 少 长 江 中 下 游 河 段 沿 程 水 量 递 增, 各 测 站 除 特 殊 年 份 外 多 年 径 流 量 均 在 一 定 范 围 内 波 动, 没 有 明 显 趋 势 性 变 化 自 20 世 纪 80 年 代 以 来, 长 江 中 下 游 河 段 各 站 年 输 沙 量 逐 渐 减 少,2000 年 以 后 减 沙 明 显 7000 6000 5000 4000 3000 宜 昌 站 2000 1000 年 径 流 量 5 年 滑 动 10 年 滑 动 年 份 0 宜 昌 站 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 8.0 输 沙 量 ( 亿 t) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 年 输 沙 量 5 年 滑 动 10 年 滑 动 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 年 份
长 江 干 流 近 期 总 体 水 沙 变 化 特 点 百 分 数 (%) 长 江 径 流 量 和 输 沙 量 均 集 中 于 汛 期 (5~10 月 ), 且 输 沙 量 更 为 集 中 宜 昌 站 多 年 汛 期 径 流 量 占 全 年 的 79.2%, 输 沙 量 占 全 年 的 96.3%; 大 通 站 多 年 汛 期 径 流 量 占 全 年 的 71.1%, 输 沙 量 占 全 年 的 87.8% 35 30 25 20 15 10 5 0 输 沙 量 径 流 量 宜 昌 站 百 分 数 (%) 25 输 沙 量 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 20 8 月 9 径 月 流 量 10 月 11 月 12 月 15 月 份 35 30 10 5 0 大 通 站 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 月 份
长 江 干 流 近 期 总 体 水 沙 变 化 特 点 从 长 江 干 流 各 站 悬 沙 中 值 粒 径 历 年 变 化 来 看,20 世 纪 80 年 代 中 期 以 前, 中 值 粒 径 大 变 化 大, 而 80 年 代 中 期 以 后, 中 值 粒 径 明 显 减 小, 且 历 年 变 幅 较 小 长 江 中 下 游 各 站 悬 沙 中 值 粒 径 沿 程 变 化 不 大 长 江 输 沙 以 悬 移 质 泥 沙 为 主, 推 移 质 泥 沙 只 占 总 输 沙 量 的 很 小 部 分
2.2 长 江 流 域 水 沙 变 化 影 响 因 素 与 机 理 流 域 动 力 条 件 影 响 因 素 流 域 下 垫 面 条 件 人 类 活 动 影 响 对 地 表 植 被 扰 动 水 土 保 持 措 施 水 库 大 坝 工 程 流 域 调 水 工 程 河 道 整 治 工 程 河 道 采 砂 岸 线 利 用
2.2 长 江 流 域 水 沙 变 化 影 响 因 素 与 机 理 长 江 水 沙 变 化 影 响 因 素 众 多, 但 人 类 活 动 的 影 响 越 来 越 显 著, 扮 演 着 增 沙 减 沙 双 重 角 色 从 1989 年 起 正 式 实 施 的 长 治 工 程, 在 改 善 生 态 环 境 和 农 业 生 产 条 件, 以 及 减 少 水 土 流 失 等 方 面 的 作 用 越 来 越 明 显 ; 长 江 上 游 兴 建 的 大 量 干 支 流 水 库 工 程 拦 蓄 了 大 量 泥 沙, 清 水 下 泄 造 成 下 游 河 道 冲 刷, 河 势 重 新 调 整 ; 随 着 经 济 的 发 展, 河 道 采 砂 需 求 量 不 断 增 大, 是 造 成 河 道 下 游 断 面 来 沙 量 减 少 的 原 因 之 一, 同 时, 在 进 行 河 道 冲 淤 分 析 时 不 应 忽 略 采 砂 造 成 的 影 响
2.3 长 江 流 域 水 沙 变 化 对 河 床 演 变 的 影 响 主 要 分 析 长 江 干 流 河 道 近 期 演 变 特 点 及 其 受 水 沙 变 化 的 影 响, 包 括 江 湖 关 系 变 化 等 长 江 上 游 河 道 演 变 特 征 与 分 析 长 江 中 游 河 道 演 变 特 征 河 床 冲 淤 变 化 对 水 沙 条 件 的 响 应 长 江 下 游 河 道 演 变 特 征 河 床 冲 淤 变 化 对 水 沙 条 件 的 响 应
小 结 长 江 从 远 古 走 来, 在 漫 长 的 自 然 演 变 过 程 中 逐 步 形 成 了 与 其 水 沙 条 件 相 适 应 的 河 床 边 界 条 件 和 河 道 形 态 长 江 上 游 大 部 分 为 高 山 峡 谷 型 山 区 河 道, 河 道 演 变 主 要 表 现 为 河 床 的 冲 淤 变 化, 且 主 要 为 卵 砾 石 推 移 淤 积 变 化, 汛 期 大 洪 水 的 影 响 作 用 明 显 长 江 中 下 游 为 冲 积 平 原 河 流, 受 来 水 来 沙 条 件 河 床 地 质 地 貌 人 类 活 动 影 响 等 多 个 因 素 作 用, 造 就 了 各 式 各 样 的 河 道 形 态, 并 且, 一 旦 进 入 河 道 的 来 水 来 沙 条 件 发 生 变 化, 河 道 便 会 通 过 河 床 的 冲 刷 与 淤 积 来 适 应 这 种 变 化 近 50 多 年 来 长 江 中 下 游 河 道 演 变 特 点 : 总 体 河 势 基 本 稳 定, 局 部 河 势 变 化 较 大 ; 河 道 总 体 冲 淤 相 对 平 衡, 部 分 河 段 冲 淤 幅 度 较 大 ; 荆 江 和 洞 庭 湖 关 系 的 调 整 幅 度 加 大 ; 人 为 因 素 未 改 变 河 道 演 变 基 本 规 律 ; 坐 崩 ( 窝 崩 ) 是 长 江 中 下 游 岸 线 崩 退 和 护 岸 工 程 崩 毁 的 主 要 形 式
子 题 2: 水 利 枢 纽 建 设 对 长 江 河 道 健 康 影 响 的 研 究 3.1 水 利 枢 纽 工 程 修 建 后 河 道 的 冲 淤 变 化 3.2 长 江 典 型 水 利 枢 纽 修 建 后 上 游 淤 积 与 下 游 河 道 冲 刷 过 程 3.3 典 型 水 库 调 度 运 行 方 式 对 上 下 游 河 道 的 影 响 3.4 典 型 水 利 枢 纽 对 长 江 河 道 健 康 的 影 响
子 题 2: 水 利 枢 纽 建 设 对 长 江 河 道 健 康 影 响 的 研 究 三 峡 水 利 枢 纽 丹 江 口 水 利 枢 纽 葛 洲 坝 水 利 枢 纽 龚 嘴 水 库
3.1 水 利 枢 纽 工 程 修 建 后 河 道 的 冲 淤 变 化 水 库 大 坝 工 程 修 建 以 后 改 变 了 坝 址 上 下 游 河 道 的 水 沙 边 界 条 件, 导 致 工 程 上 下 游 河 道 产 生 相 应 的 变 化 调 整 工 程 上 游 库 区 一 般 产 生 淤 积, 且 在 淤 积 达 到 平 衡 之 前, 所 形 成 的 不 同 类 型 的 淤 积 体 不 断 向 坝 前 推 进 ; 水 库 淤 积 达 到 平 衡 的 时 间 受 多 种 因 素 影 响, 有 时 这 种 淤 积 平 衡 过 程 会 十 分 缓 慢 ; 水 库 变 动 回 水 区 具 有 天 然 河 道 和 库 区 双 重 性, 因 此, 其 冲 淤 变 化 和 河 道 演 变 具 有 一 定 的 特 殊 性 与 水 库 冲 淤 变 化 相 应, 水 库 下 游 河 道 相 应 经 历 冲 刷 平 衡 淤 积 新 的 平 衡 的 过 程, 且 在 河 床 冲 刷 或 淤 积 的 总 的 变 化 趋 势 下, 局 部 河 段 的 河 床 永 远 是 冲 淤 交 替 复 杂 变 化 的
3.2 长 江 典 型 水 利 枢 纽 修 建 后 上 游 淤 积 与 下 游 河 道 冲 刷 过 程 库 区 淤 积 规 律 丹 江 口 水 库 : 丹 江 口 水 库 运 用 后 库 区 发 生 淤 积, 其 淤 积 规 律 是 : 干 流 库 区 淤 积 多, 支 流 库 区 淤 积 少 ; 常 年 回 水 区 淤 积 多, 变 动 回 水 区 淤 积 少 ; 虽 然 库 内 基 本 具 有 了 三 角 洲 淤 积 形 态, 但 要 达 到 淤 积 平 衡 还 需 要 很 长 时 间 葛 洲 坝 水 库 : 葛 洲 坝 水 库 在 开 始 蓄 水 运 用 后 3~5 年 内 就 总 体 上 基 本 达 到 相 对 平 衡, 由 于 电 站 采 用 径 流 式 调 节, 水 库 调 蓄 能 力 很 小, 库 区 冲 淤 呈 现 汛 期 冲 刷 枯 季 淤 积 的 水 文 年 内 周 期 变 化 特 征 ; 库 内 淤 积 主 要 在 常 年 回 水 区, 而 两 坝 间 ( 葛 洲 坝 与 三 峡 大 坝 之 间 ) 是 水 库 的 主 要 淤 积 库 段 三 峡 水 库 : 根 据 对 三 峡 水 库 泥 沙 淤 积 的 研 究 成 果, 水 库 运 行 初 期 10 年, 水 库 拦 沙 率 在 70% 左 右, 之 后 逐 渐 变 缓,175m-145m-155m 分 期 蓄 水 方 案 约 在 水 库 运 行 80 年 可 达 初 步 冲 淤 平 衡, 且 三 峡 水 库 淤 积 末 端 未 出 现 翘 尾 巴 现 象 ; 水 库 蓄 水 运 用 初 期 实 测 资 料 表 明, 近 几 年 水 库 排 沙 比 在 40% 左 右 龚 嘴 水 库 : 龚 嘴 水 库 以 发 电 为 主, 由 于 泥 沙 淤 积 问 题 严 重, 其 水 库 泥 沙 调 度 显 得 十 分 必 要 ;1971 年 水 库 蓄 水 运 用 至 1983 年, 库 区 淤 积 三 角 洲 洲 头 已 达 到 坝 前 ; 淤 积 三 角 洲 洲 头 出 库 以 后, 悬 沙 淤 积 趋 向 平 衡, 推 移 质 淤 积 对 水 库 的 影 响 越 来 越 明 显
3.2 长 江 典 型 水 利 枢 纽 修 建 后 上 游 淤 积 与 下 游 河 道 冲 刷 过 程 坝 下 游 河 道 冲 淤 规 律 丹 江 口 水 库 : 丹 江 口 水 库 运 用 后, 坝 下 游 河 道 整 体 表 现 为 长 距 离 冲 刷, 河 床 冲 刷 下 切 导 致 同 流 量 水 位 下 降, 且 愈 往 下 游, 其 水 位 下 降 愈 不 明 显 ; 南 水 北 调 中 线 一 期 工 程 实 施 后, 对 汉 江 中 下 游 防 洪 航 运 引 排 水 等 多 方 面 将 产 生 影 响, 但 总 体 而 言 利 大 于 弊 葛 洲 坝 水 库 : 葛 洲 坝 水 库 1981 年 蓄 水 运 用 后, 坝 下 游 近 坝 河 段 ( 宜 昌 河 段 ) 低 水 河 槽 出 现 明 显 冲 刷, 而 当 水 库 达 到 淤 积 平 衡 以 后, 坝 下 游 河 段 则 冲 淤 交 替 三 峡 水 库 : 三 峡 工 程 建 成 后, 坝 下 游 河 道 冲 淤 变 化 遵 循 冲 刷 - 冲 刷 量 最 大 - 回 淤 的 规 律, 坝 下 游 各 段 达 到 最 大 冲 刷 量 的 时 间 自 上 段 往 下 段 依 次 推 迟 ; 由 于 河 床 的 冲 刷, 导 致 同 流 量 水 位 较 建 坝 前 下 降, 下 荆 江 河 段 水 位 下 降 值 最 大 ; 三 峡 水 库 蓄 水 运 用 导 致 三 口 分 流 分 沙 进 一 步 减 少, 洞 庭 湖 淤 积 减 弱 ; 三 峡 水 库 蓄 水 运 用 以 来 的 实 测 资 料 表 明, 库 区 淤 积 与 坝 下 游 河 道 冲 淤 规 律 与 预 测 结 果 基 本 一 致, 水 库 蓄 水 以 后, 仍 有 许 多 问 题 有 待 进 一 步 研 究
3.3 典 型 水 库 调 度 运 行 方 式 对 上 下 游 河 道 的 影 响 水 库 调 度 是 运 用 水 库 的 调 蓄 能 力, 对 水 库 水 位 及 入 库 水 沙 进 行 有 计 划 蓄 泄 的 过 程, 是 为 实 现 某 种 特 殊 目 的 而 服 务 的 按 照 应 用 目 标 分 类 : 防 洪 调 度 兴 利 调 度 ( 发 电 灌 溉 航 运 引 水 等 ) 泥 沙 调 度 生 态 调 度 防 凌 调 度 和 综 合 调 度 ( 担 任 两 个 以 上 应 用 目 标 的 水 库 的 调 度 ) 选 取 几 种 典 型 调 度 方 式
水 库 防 洪 调 度 以 1954 年 洪 水 为 例, 研 究 了 三 峡 水 库 不 同 的 防 洪 调 度 方 案 下 库 区 淤 积 状 况 及 其 影 响 通 过 对 三 峡 水 库 不 同 防 洪 调 度 的 影 响 研 究 表 明, 水 库 在 大 多 数 一 般 年 份 维 持 蓄 清 排 浑 运 用 方 式, 而 对 少 数 大 洪 水 年 份 采 取 的 特 殊 调 度 方 式 对 水 库 寿 命 无 明 显 影 响 ; 不 同 的 防 洪 调 度 运 用 对 库 尾 段 的 淤 积 仅 在 短 时 间 内 有 影 响, 经 长 期 河 床 与 水 流 的 调 整, 仍 将 维 持 相 对 平 衡 状 态
水 库 泥 沙 调 度 : 水 库 为 减 轻 泥 沙 淤 积 而 采 取 的 各 种 调 度 措 施 和 调 度 减 沙 效 果 ; 以 三 峡 水 库 龚 嘴 水 库 为 例 水 库 生 态 调 度 : 定 性 分 析, 总 结 水 库 生 态 调 度 后 工 程 下 游 河 道 水 沙 过 程 变 化 的 基 本 特 征
3.4 典 型 水 利 枢 纽 对 长 江 河 道 健 康 的 影 响 国 内 在 河 流 健 康 评 价 指 标 体 系 河 流 健 康 状 况 评 价 方 法 学 河 流 的 可 持 续 管 理 等 方 面 开 展 了 一 定 的 工 作, 但 总 体 来 讲, 仍 处 于 起 步 阶 段 摸 索 和 研 究 阶 段 本 文 仅 从 河 流 泥 沙 专 业 的 角 度, 选 择 河 流 健 康 研 究 中 与 河 流 形 态 河 流 水 文 特 征 等 有 关 的 基 本 指 标 参 数 ( 如 宽 深 比 枯 期 流 量 等 ), 以 水 利 枢 纽 工 程 前 后 对 比 参 照, 来 初 步 认 识 水 利 枢 纽 工 程 对 河 道 健 康 的 影 响
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