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《华东师范大学》 2011年
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三峡工程对长江水位和水沙通量影响的定量估算

张珍  
【摘要】:河流输沙输水是平衡陆海作用的基本过程在日益复杂多样的人类活动和极端气候的共同作用下,流域输沙输水响应过程变得错综复杂,近年来长江入海泥沙急剧减少,长江口环境正在发生显著变化。对于举世瞩目的三峡工程对长江流域的大坝下游河段的影响,尚无定量性评价,争议颇多。本文从水沙质量守恒原理和长江水沙输运规律出发,模拟“无三峡工程运行”的假定情景下从水库到河口的沿程水沙输送,将模拟值与实测值对比,从而定量评价三峡工程对入河口水沙通量的影响,这样既丰富陆海相互作用的理论,又为长江流域-河口三角洲的协调发展和管理提供科学依据:(1)三峡一期(2003-2005年)、二期(2006-2007年)和三期(2008-2009)水库蓄水期间,入库悬沙的64%、86%和84%分别被拦截在水库里。尽管坝下游河床冲刷补偿了一部分泥沙,但在这三期蓄水中宜昌站悬沙通量分别下降62%、82%和84%(相对于同期水库不蓄水的假定情景,下同),汉口站分别下降37%、54%和56%,大通站分别下降28%、40%和43%. (2)三期蓄水来,一期(2003-2005年)、二期(2006-2007年)洪季的入库悬沙量和悬沙淤积量均为全年的97%,三期(2008-2009年)洪季的入库悬沙量和悬沙淤积量为全年的92%,三期的洪季入库悬沙量和悬沙淤积量占全年的比例较一二期蓄水时低,一二期蓄水期间,1-3月枯季的淤积比为90%以上,而三期的1-3月的淤积比为68%.导致三期洪季的入库悬沙量和淤积量比一二期低的原因是三期洪季的入库水量也是低于前面两期(输沙量往往与输水量正相关),三期的枯季淤积比低于一二期的与2008年后大坝到宜昌段的淤积量为0有关。 (3)三峡蓄水以来,大坝对下游三站流量的影响,从逐月均流量来看,影响幅度偏大的月份大多在在蓄水期间(9-11月份)从年份来看,主要在2006年的10月份变化幅度最大,这可能与2006年的为枯水年份(比一期蓄水平均值低31%),上游来水量下降,水库为了达到蓄水目标,提前蓄水,并且加大蓄水量有关。从各月平均流量来看,9-11月份流量还原值远远大于实测值,6-8月份两者之间基本持平,而12-次年5月份,流量实测值高于还原值的幅度并不太高,这是因为蓄水期间仅用2个月时间来蓄水,而放水期间拉长,因为在放水期间下泄流量不如蓄水量多。从日流量来看,基本遵循月变化的规律,但是汛期的某些日期会有所出入,呈现流量的还原值会明显高于实测值,这与三峡水库调节洪峰有关。 (4)下游三站逐月平均水位变化绝对量呈现从宜昌向下游各站逐渐变小的过程,水位变化幅度对大坝蓄水的响应恰好与流量变化幅度对三站的响应相反,即变化幅度呈现宜昌、汉口、大通依次上升的规律。2004-2009各月平均的水位变化绝对量和和水位变化幅度也呈现类似于逐月水位变化的规律。日水位变化幅度(04-09)在整体上呈现的是宜昌、汉口、大通依次增加的规律,这与月水位的影响幅度是一致的,但是从07-09(二、三期)年则部分日期是汉口大于大通的,说明三期之间下游三站水位对大坝的响应存在差异,可能与2007年后下游河道的取水、采砂等活动引起的流量与水位变化有关。 (5)与蓄水前的7年(1996-2002年)相比,一、二、三期蓄水期间的7年间上游来沙减少约50%。因此,一、二、三期蓄水期间(2003-2009年)宜昌、汉口和大通实测悬沙通量的下降(分别减少341、180、175×109kg/a)其中三峡水库的贡献(分别减沙153、102、78×109kg/a)分别只占45%、57%和45%,其余的贡献来自流域的其它人类活动(例如支流水库修建、金沙江上大坝的建成与运营,如2007年11月溪洛渡水电站实现大河截流、流域沿途工业用水的增加,采砂、水土保持工程、夸流域调水等)以及流域干旱事件。 (6)研究表明,三峡大坝的拦沙效应是显著的,它将大部分上游来沙拦截在水库中。由于水库对年径流量的影响不大,悬沙浓度急剧下降后的巨量出库水体引起坝下游河床(主要是大坝—汉口段)的较强烈侵蚀。但是,这种侵蚀远不足以补偿大坝拦截的泥沙,因此,入海泥沙通量仍出现明显下降。此外,三峡水库蓄水后,从干流进入洞庭湖的泥沙明显减少,使洞庭湖的淤积减缓。建坝的泥沙效应是显著的,影响的空间尺度巨大,在不同的空间位置其影响的性质和程度不同。建坝的影响往往和其他自然和人类活动导致的变化交织在一起,要科学和客观地认识建坝的影响,需要尽可能地进行定量剥离。 (7)到2009年随着三峡水库三期蓄水全部完成,三峡水库的运行对坝下游水沙通量与水位的影响程度将随着时间而进一步加大。但是,长江中下游干流的水沙通量和水位还将同时受到其它自然和人为因素的制约而变得复杂化和难以准确预测,值得继续关注。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TV14

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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