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近60年洞庭湖水沙演变特征及其影响因素

余果  
【摘要】:洞庭湖位于长江中游荆江河段南岸、湖南省北部,是我国第二大淡水湖,也是长江流域重要的调蓄湖泊和水源地。由于长期的泥沙淤积和人类围湖造田,洞庭湖盆历经了长期的冲刷-淤积-冲刷的演变。1951~2009年间历经江湖关系的几次重大转变,不仅使荆江防洪形势发生了改变,还使洞庭湖水沙发生了相应变化。特别是三峡水库运行后,江湖关系的变化使得长江中游地区不但面临着适应新的江湖关系变化的挑战,而且面临着防洪、抗旱、水资源短缺和水环境污染等各类水安全问题的严重挑战。运用长序列水文资料系统分析近60年洞庭湖水沙演变特征及其影响因素,既是洞庭湖区社会经济建设中廹切需要解决的关键技术问题,也是湖泊水文科学研究领域中的热点问题之一,研究具有极高的科学价值。 本文以近60年来(1951~2009年)洞庭湖三口、四水及城陵矶10个水文站的逐月水沙资料为依据,将洞庭湖水沙变化过程分为1951~1958年、1959~1966年、1967~1972年、1973~1980年、1981~2002年和2003~2009年六个阶段,分别与长江干流大型水利工程的投运时间对应。运用相关分析法、水沙平衡原理、比较方法、水沙Cv偏差系数、M-K趋势突变检验和拟合曲线等方法系统分析了近60年来洞庭湖区水沙的相关关系、水沙平衡状况、径流泥沙的年内、年际变化规律及演变趋势,并对湖区未来20年的水沙情况做了尝试性的预测,分析了洞庭湖径流、泥沙演变的影响因素。 研究结果表明:①不同水文时间尺度上洞庭湖径流、泥沙具有同增同减的相关关系,入湖水沙相关系数r=0.76,出湖水沙相关系数r=0.68。②洞庭湖各时期入出湖径流量基本处于动态平衡状态;输沙量入出差巨大,各时期均有大量泥沙淤积在洞庭湖盆,其淤积量逐期下降,特别是三峡运行后泥沙沉积量明显减少,其淤积率由74.2%减少到29.3%。③三口水沙年内变化剧烈,分配更加集中,多水期由6~10月变为6~9月,多沙期由6~9月变为7~9月,呈现多水、多沙期持续时间缩短、枯期延长的特点。四水水沙集中于4~8月,城陵矶的径流、泥沙集中在3~9月,水沙在各月间的分配趋向均匀,年内变化稳定。④洞庭湖水沙年际变化第六阶段波动最为剧烈,第一阶段最稳定。三口径流、泥沙分别减少了68.0%、94.1%,下降趋势明显,泥沙减少幅度大于径流。四水径流量年际变化不大,输沙量减少了79.1%。城陵矶出湖水沙量比较平稳,略有减少,但幅度不大。⑤流域降水波动,调弦口的堵口、荆江截弯、葛洲坝截流和三峡水库的运行等长江干流水利工程所引起的4次大的江湖水沙关系调整,是引起洞庭湖径流泥沙的缓变与突变,以及演变趋势的主要原因。四水流域径流量稳定,未对洞庭湖径流演变造成根本影响,各项水利工程运行对四水入湖径流泥沙波动幅度不大,仅对洞庭湖泥沙阶段性演变稍有影响,对径流泥沙总体演变趋势影响不大。


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