三峡水库对宜昌站生态水文情势影响研究

为了评价三峡水库对长江中下游河流生态水文情势影响,以三峡水库下游控制水文站宜昌站1882-2013年日均流量为基础,运用M-K法和线性倾向估计法对宜昌水文站日均流量趋势性进行分析,并用RVA法分析了三峡水库蓄水年后生态水文指标改变程度。结果表明,宜昌站年均流量呈显著下降趋势,枯水期(1、2、3月份)的流量上升趋势明显,而4-12月份流量下降趋势明显;三峡水库蓄水对宜昌水文站的整体水文改变程度为61%,属于中度改变。该研究可为长江水生态保护提供借鉴。     

三峡梯级水库对长江中下游水文情势影响研究

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Mann-Kendall法对宜昌站流量变化进行了趋势性分析,并采用复Morlet小波周期性分析,在此分析基础上采用变动范围法（RVA）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。     

三峡水库对下游河流水沙情势影响评估

为了评价三峡水库蓄水后下游河流水沙情势变化特征及其产生的生态影响,运用双累积曲线法、MannKendall趋势检验法和变动范围法(RVA)对三峡水库下游宜昌站1952-2015年逐日流量和含沙量指标进行探究。分析结果表明:三峡水库下游河流水沙特性在2003年发生明显转折,年均流量和含沙量均显著下降;月均流量在丰水期增加,枯水期减少,月均含沙量年内大幅下降;年最小1、3、7、30、90日流量发生高度改变,而年极值含沙量各指标改变度均达到100%;流量脉冲基本属于低度改变,含沙量高脉冲改变度达到100%;流量的逆转次数,含沙量的上升率、下降率和逆转次数均发生高度改变;通过对河流水沙情势改变度评价,其流量属于中度改变,含沙量属于高度改变。三峡水库蓄水后在一定程度上改变了下游河流的水沙情势,对河流生态系统健康带来一定影响。研究结果可为三峡水库下游河流生态保护提供参考。     

葛洲坝大江泄流对中华鲟产卵场空间分布特征的影响

葛洲坝的修建阻隔了中华鲟上溯到上游产卵场的洄游通道,使其被迫在葛洲坝坝下4 km范围内形成新的产卵场,葛洲坝泄流对中华鲟产卵场的空间分布造成了一定影响.为了探明葛洲坝小出库流量且仅开启大江电厂发电泄流状况下,大江电厂发电泄流量的改变对坝下中华鲟产卵场产卵栖息适合度以及产卵场空间分布特性的影响,在构建中华鲟产卵场三维水动力数学模型及栖息地评价模型的基础上,对葛洲坝大江不同发电泄流量及不同机组泄流量工况下中华鲟产卵栖息地空间分布特征进行深入分析.结果表明,大江电厂单机泄流量增量小于200m^3/s时,可增加坝下中华鲟产卵栖息地适宜值,有利于中华鲟产卵繁殖;增加大江各机组的发电泄流量对坝下中华鲟产卵场空间分布具有一定的影响,各机组流量增量小于200m^3/s时,中华鲟产卵场面积增大,产卵场位置自右岸向左岸扩展,中华鲟获得更为广阔的产卵空间.     

四大家鱼产卵期水库滞冷效应对下游水温影响

基于三峡大坝上下游关键断面的水温、气象长序列观测资料,通过分析月平均值和5 a均值,阐明了三峡水库蓄水前后三峡-葛洲坝两坝区间以及葛洲坝下游江段在四大家鱼产卵期的水温变化规律,并通过概化蓄水前后上下游断面水温差值影响因素,量化了蓄水前后关键断面水温差值及滞冷效应.结果表明:三峡水库蓄水后,宜昌水文断面的水温在4和5月变化较大;而在四大家鱼产卵的5和6月,宜昌断面月平均水温分别降低1.40和0.49 ℃;由三峡水库蓄水引起的宜昌水文站3-6月水温下降幅度分别为1.26,1.71,0.79和0.08 ℃,存在滞冷效应,但此时段宜昌断面月平均水温仍处于四大家鱼产卵所需的最适水温范围.三峡水库蓄水对两坝区间及葛洲坝下游四大家鱼产卵江段的水温变化影响处于可控范围,为后续持续实施生态调度提供了可操作空间.     

葛洲坝下游中华鲟产卵场的多参数

收集了葛洲坝修建以来中华鲟产卵场20多年的系列水文资料和中华鲟产卵量资料，在分析了中华鲟产卵期水位、水深、流速、流量等水文要素变化规律的基础上，采用P-III型生物分布曲线作为理论分布曲线,建立了产卵场的流量频率模型和水位频率模型，并分析了中华鲟在产卵期10月和11月分别产卵的概率值。在分析产卵场水文要素变化规律的基础上，以水位、水深、流量、流速等水文参数为自变量，以中华鲟繁殖亲鱼尾数、产卵量为倚变量，构建了多参数生态水文学模型，并率定了相应的系数，该模型具有一定的适应性。本项研究为三峡工程的优化调度提供设计理论依据，对中华鲟的保护具有重要的理论意义和实际应用价值。     

水库调度影响下中华鲟产卵场的水动力特征

三峡工程试验性蓄水于2010年成功蓄至175 m,开始逐渐进入正常运行期.在此背景下,分析近年来三峡-葛洲坝实际联合调度运行对坝下中华鲟产卵场水动力时空特征的影响,对加深理解中华鲟产卵适应性对水利工程调控的动态响应有重要意义.针对葛洲坝至宜昌江段的中华鲟产卵场建立了三维水动力模型,以出现2次鲟鱼产卵繁殖的2011年产卵日为代表性工况,开展了水利工程调度运行影响下的产卵场短期水动力特征模拟研究.研究表明:对鲟鱼自然繁殖起直接作用的河段底层流场较规则稳定,但在水流交汇处和地形突变处会出现局部紊乱变化;上、下产卵区的流速为0.8~1.4 m/s,在大江电厂与二江电厂下游均有流速较大的分布区,流速最大值出现在二江电厂泄水处下游;适宜中华鲟繁殖的流速范围出现在大江下游导流墙尾段至江心隔流堤前段1/3处与江心隔流堤尾端至下游约700 m内.     

基于IHA-RVA法的湘江流域水文情势评价

水文情势变化是影响河流生态系统结构、功能的主要驱动力。为了研究湘江流域水文情势变化,选用湘江流域控制性水文站点湘潭站(1959-2016年)逐日流量数据,运用Mann-Kendall法、累积距平法以及滑动T检验法开展流量特征分析,对水文情势突变前后的水文指标进行割裂分析,采用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)以及水文改变度法综合评价湘江流域水文情势改变程度。结果表明:湘江流域年均流量呈增长趋势,趋势不明显;水文情势的突变年份出现在1991年。通过对湘江流域水文突变前后的水文指标分析,湘江整体水文改变度为36%,仅达到中度改变。其中,年最小流量的出现时间受影响最大,达到了100%。     

近60年来岷江水文情势评价

水文情势变化是河流生态系统功能的主要因素.针对水利工程建设运行造成岷江流域水文情势变化等问题,选取岷江支流大渡河与岷江干流下游交汇处的代表水文站-高场站62年(1956-2017年)逐日流量数据,运用Mann-Kendall法、累积距平法、均值差异T检验法和滑动T检验法进行流量特征分析,并考虑水利工程建设对突变前后水文...     

基于EMD的岷江上中游流域流量特性分析

利用经验模态分解(EMD)方法,分析了岷江上中游地区6个代表水文站1956-2016年均流量序列变化的周期、趋势和统计规律。得到如下结果:该流域多个水文站年均流量经过EMD分解均得到3个IMF分量和1个趋势项,各IMF分量显示的低频周期约为2.5～3.5 a、5.0～7.0 a,高频周期约为10.0～18.0 a,趋势项RES显示序列呈现典型的直线型下降趋势。该结果反映了岷江上中游流域近半个世纪来径流量持续减少,且径流的低频周期的离散程度在高频周期的基础上并不是逐级增加,而是呈倍数放大,倍数与高频周期的离散程度有一定的数学关系。     

鄂北调水工程对汉江中下游水文情势的影响

为了弄清鄂北调水工程实施对汉江中下游干流水文情势的影响,设置了3种情景(S1、S2、S3)运用MIKE模型模拟水文情势,并对其进行对比分析。结果表明,S3情景下汉江中下游各断面年平均流量、水位、流速相对S2情景下的均呈微弱降低趋势,沿程各断面年均流量减幅在5%以内,总体上丹江口水库清泉沟增加引水后对汉江中下游流量、水位和流速的影响微弱;S3情景下汉江中下游各断面年平均流量、水位、流速相对S1情景下的降幅较大,平水年最大降幅分别为47.7%、14.9%、77.2%,沿程各断面流量降幅不均。表明各支流的汇入对干流流量的影响较大,已规划的调水工程和梯级开发对汉江中下游的水文情势影响较大,而鄂北调水工程对其影响较小。     

基于情景分析和RVA法的梯级开发对水文情势的影响

以我国R河为例,运用情景分析和变化范围法RVA,计算了现状开发状态、高级开发状态情景下梯级开发对河流水文情势的改变度,探讨了R河不同梯级开发等级对水文情势的影响。结果表明:随着梯级开发等级的提高,梯级开发对R河水文情势的综合改变度有上升趋势,但不同指标的变化趋势不尽相同;高低流量频率及延时、流量变化改变率及频率指标的综合改变度为高度改变,其他组指标综合改变度为中度改变;综合评估梯级开发对R河天然水文情势的影响为中度改变。     

基于RVA法和PCA法评估三座店水库对下游径流的影响

基于初头朗水文站1971-2016年的逐日平均流量资料,运用变化范围法(RVA)较为全面地评估三座店水库对河道径流水文情势的影响。由于众多水文指标间存在相关性,采用主成分分析法(PCA)筛选了33个指标中最相关的3个水文指标,6月均值、最小30日平均流量、零流量天数进行分析。三座店水库建库后导致6月均值下降了68%,水文改变度为41%;最小30日平均流量下降了88.48%,水文改变度为48%;零流量天数增加了3191%,水文改变度为62%。下游流量整体呈现逐步降低趋势,人类活动对河流水文情势改变为中度改变。     

安康水库对下游生态水文情势的影响研究

为研究安康水库对下游生态水文情势的影响,以安康水库1991-2011年入库流量数据和水库下泄径流数据为研究对象,采用变化范围法(RVA)分析了水库修建前后对天然水文情势的变化情况,定量评价了水文情势改变程度。结果表明：人类活动对河流水文情势影响较大,安康水库运行阶段的整体改变度为39.21%,属于中度改变。生态水文特征的中度改变将对汉江中的水生生物和整个河流生态系统造成深远的影响。     

基于洪水脉冲历时的三峡水库生态调度研究

三峡工程为我国带来了巨大的经济效益,但同时水库也改变了下游天然的水文情势,造成如四大家鱼等鱼类资源急剧下降。为探究水库运行对四大家鱼产卵的影响,根据洪水脉冲理论,提出与洪水脉冲特征相关的若干个水文指标,并根据这些指标对水库下游宜昌站每年5-7月实际径流过程进行统计,经Mann-Whitney U非参数检验后找出产生显著性变化的洪水平均涨、落历时等指标。基于此建立水库多目标生态调度模型,根据历史洪水规律在模型中加入洪水脉冲历时控制方法,计算不同权重分配下的水库最优发电效益及洪水最优涨落历时,模型结果显著增加了洪水涨落历时且对发电效益影响甚微。延长洪水涨落历时为现阶段的水库生态调度提供了一种新的思路,但对四大家鱼产卵的实际促进作用仍需实践检验。     

基于EFCS法的长江上游环境流量评价

为了评价长江上游鱼类保护区河道内环境流量,选取了屏山水文站1956-2012年逐日流量资料,运用Mann-Kendall法、累积距平法检验以及滑动T检验法检验时间径流序列的突变性,将时间径流序列划分为累积效应不显著阶段与累积效应显著阶段,并以累积效应不显著阶段的径流资料作为制定推荐环境流量的参考数据,通过EFCS法计算河流环境水流参数,并通过HEC-RPT可视化历年的鱼类生存繁衍关键期内的环境流量组成部分,同时结合突变前后各种鱼类繁殖期内高低脉冲的变化情况,生成推荐的环境水流过程。推荐的环境流量可为上游鱼类生态保护与修复提供参考。     

气候变化对金沙江干流径流的影响分析

金沙江是我国西部重要的水电基地,也是滇中引水等一批重要的跨流域调水工程的取水水源地。气候变化正在逐渐改变全球的水循环现状,也必然会对金沙江干流水文情势产生影响。采用RS水文模型对金沙江流域水文过程进行模拟,以IPCC第5次评估报告给出的排放情景和GCM情景相组合的方式设置气候变化情景,研究在气候变化情景下,金沙江干流在未来2021-2050年以及2070-2099年两个时期内径流的变化趋势。结果表明,在未来两个时期内,金沙江干流径流量呈增加趋势,但径流的年内分配将更加不均,汛期径流呈增加、非汛期径流呈减少趋势;此外金沙江干流的丰水流量和枯水流量也将分别呈增加和减少趋势,这都将对金沙江干流的水资源应用提出新的挑战。     

岩溶区流域年最大洪峰流量变化特征分析

基于广西岩溶区流域澄碧河水库1963-2014年最大洪峰流量序列,采用水文变异诊断系统中的多种检验方法对序列的趋势和突变进行综合分析,并运用Morlet小波分析法对其周期性进行研究。结果表明:岩溶区澄碧河水库年最大洪峰流量序列整体呈不显著下降趋势,年均下降速率为6.04 m~3/s;序列于1979年发生以跳跃形式为主的变异;1985年之前,序列的主周期为15 a,次周期为8和28 a,1985年之后无明显周期性规律。     

三峡水库蓄水后长江上游水沙变化分析

根据三峡水库蓄水前后水沙资料,对长江上游水沙特性进行了分析,结果表明上游水文站近期年径流量变化不大,年输沙量有减小的趋势,三峡入库沙量持续减少,输沙量减少主要集中于汛期,其中北碚、屏山站年输沙量的减小是三峡入库沙量减小的主要原因;清溪场水文站受三峡水库回水影响,流量与含沙量相关关系在汛期时基本一致,枯期时含沙量减小,说明泥沙在上游落淤;上游主要水文站实测悬沙有变细的趋势,其中万县和宜昌站实测悬沙粒径减小幅度较大。     

面向运行约束的三峡水库生态调度研究

三峡水库多年运行期生态调度监测结果表明,实施促进四大家鱼产卵的生态调度效果显著,后期运行需长期坚持。为确保生态调度方案具有可操作性和持续性,方案编制需综合考虑水库自身运行约束和四大家鱼繁殖所需的水文、水力学条件。通过量化三峡-葛洲坝梯级水库运行约束,构建模型评估不同时间开展生态调度的可行性。结果表明:5月上中旬水温满足情况下适宜开展生态调度,5月下旬至6月上旬开展生态调度将增加葛洲坝弃水风险同时影响水库消落,6月中下旬至7月上旬可结合防洪调度开展生态调度。研究结果可为实时调度过程中三峡水库生态调度方案的编制和启动提供参考。