基于多尺度熵的人类活动对长江径流影响研究

为研究人类活动对长江径流系统复杂性的影响,利用多尺度熵理论对长江干流典型水文站的日平均流量序列进行了分析。选取寸滩、宜昌和大通站1950～2005年56 a的序列资料,依据长江中上游水利工程的建设情况,将序列资料划分为1950～1977年和1978～2005年两个序列,进行径流熵值对比,并摘录出各序列汛期和非汛期的日平均流量组成新的序列进行熵值计算。结果表明,水土保持和水利工程等人类活动已经在15 d尺度上影响了长江非汛期的流量过程,在10 d的时间尺度上影响了长江中游的基流过程;长江径流系统在单独汛期和非汛期时的复杂性有所降低。     

黄河干流水库联合调度径流预报模型研究

在简述线性水文系统中总径流线性响应模型ＴＬＲ与线性扰动模型ＬＰＭ以及时间序列的自回归ＡＲ模型、滑动平均ＭＡ模型和自回归滑动平均ＡＲＭＡ模型基础上，结合黄河干流水库联合调度研究阐明了黄河干流径流预报的构想及组合模型、并讨论了径流预报模型实时校正方法，同时分析了各模型的特点及其对水库优化调度的影响，这对黄河干流水库联合调度研究以及水库优化调度在实际中的应用具有重要意义．     

我国水利之最<三>

▲泄洪流量最大的水库:葛洲坝水库。27个断面为12×12米的泄洪闸,最大泄洪流量83900秒立米。水库大坝位于长江干流湖北省宜昌市。     

三峡水库调度方式对洞庭湖入流的影响研究

荆江三口分流是洞庭湖入湖流量的重要组成部分,其变化规律影响江湖关系。三峡水库蓄水后荆江三口分流的变化与长江来流的减少以及干流径流过程的改变关系密切。利用实测资料,分析了荆江干流流量与三口分流的关系,对比了蓄水前后荆江干流中高流量的持续时间,计算了三峡水库不同运行期径流过程改变对三口分流量的影响,得到以下结论:三口分流量决定于干流中高流量的出现天数;三峡水库蓄水后长江来流减少,且三峡水库的调蓄作用减少了荆江干流中高流量的持续时间,故而三口分流量减少;三峡水库139 m运行期,水库径流调整较小,对三口分流影响不大;三峡水库156 m运行期典型年的年内过程中,水库蓄水对三口分流影响最大,其他时段影响较小,三口年分水总量减少7.7亿m³;三峡水库175 m运行期,汛期中小洪水拦蓄及蓄水期蓄水显著影响荆江中高流量持续时间,造成三口年分水总量减少83.1亿m³。     

超短波与气象卫星相结合是葛洲坝库区遥测系统通信组网的最佳选择

葛洲坝水利枢纽工程是建设在长江干流上我国最大的径流式电站,坝址流域面积100万Km~2。根据水库无调节库容的特点,水库流域的水情遥测系统主要是控制三峡区间的水情。按照地形、距离远近、通信特点,将重庆到宜昌区间分为坝区(坝上、下游12km范围)、近坝区(距坝100km)、库区(距坝100km以上)三个区域。近坝区已运用超短波通信方式实现水情自动测报。     

金沙江梯级水库运用对下游河段输沙影响分析

金沙江梯级水库相继运用以来,上游的大量泥沙被拦截在水库内。为研究梯级水库运用后对水库下游河段泥沙输移的影响,对向家坝站、朱沱站及寸滩站多年的径流及输沙资料进行了计算分析。结果表明:金沙江梯级水库运用后,水库拦沙影响,水库下游河段至长江上游干流河道输沙量发生不同程度的减少;同时对长江上游的水沙特性有一定程度的改变,加剧了河段的冲刷。研究成果可为定量评价金沙江梯级水利工程建设对长江泥沙输移的影响提供参考。     

补偿中华鲟产卵场水动力环境的梯级水库联合生态调度研究

三峡—葛洲坝梯级水利枢纽工程的建设和运行阻隔了长江部分洄游鱼类的洄游通道,梯级水库的联合调度运行改变了坝下河道天然径流过程,对被迫在坝下形成新产卵场的珍稀水生物中华鲟的产卵繁殖产生一定影响。为有效保护中华鲟资源,在明确梯级水库调度运行与中华鲟产卵场产卵适合度相关性分析的基础上,提出优化三峡下泄流量和葛洲坝运行方式相结合的三峡—葛洲坝梯级水库生态调度方式,以补偿中华鲟产卵栖息所需的河流生境。通过以三峡水库的实际来流过程输入水库生态调度模型,得出中华鲟产卵期(每年10—12月)补偿其产卵栖息水环境的梯级水库联合生态调度方式。根据梯级水库生态调度与现有调度结果进行分析比较结果表明:梯级水库联合生态调度可在满足三峡水库常规调度目标的基础上同时满足中华鲟产卵所需的生态流量,配合葛洲坝电厂优化调度运行方式,可有效增加坝下中华鲟产卵场水动力环境产卵适合度,补偿梯级水库运行对中华鲟产卵生境造成的不利影响。     

多时间尺度下黄河上游径流复杂度变化特征研究

研究黄河上游径流复杂度变化特征,对揭示区域径流演化规律具有重要意义。同时采用灵活样本熵和多尺度熵对该区域干、支流12个水文站1956-2015年的年、汛期及非汛期径流复杂性进行测度,分析不同时间尺度下径流复杂度变化特征。结果表明：黄河上游干流的年径流呈不显著减小趋势,汛期径流减小的同时非汛期径流增大。支流除湟水民和站外,其他站年、汛期及非汛期径流均呈显著减小趋势。在不同时间尺度下,黄河上游干流贵德站至兰州站、支流湟水民和站的年、汛期和非汛期径流复杂度差异明显,径流复杂度变化具有指示人类活动影响的作用。人类活动在单一时间尺度下对年和非汛期径流的影响作用强于汛期,在多时间尺度下对汛期径流的影响作用强于年和非汛期,而对湟水民和站径流的影响在不同时间尺度和不同时段下差异较大。同时使用灵活样本熵和多尺度熵能详尽测度径流复杂度的变化特征,识别人类活动影响强度的差异。基流对黄河上游年径流和非汛期径流的补给比例大于全流域,其变化对年径流有重要影响。     

汉江上游洪水特性复杂度分析

以汉江上游的两个代表站——石泉和安康水文站的年径流量及年最大洪峰流量时间序列为例,对径流特性和暴雨洪水特性进行了分析,结果表明:洪水年际变化极不稳定,流量变化幅度很大,年最大洪峰流量变化呈下降趋势;径流年内分配丰枯明显,径流年际分配不均匀,径流量总体呈下降趋势。现采用近似熵(ApEn)及算法复杂度C0作为复杂性测度,对石泉、安康水文站的年径流量和年最大洪峰流量序列进行了复杂性分析,分析得到年径流量的复杂性比年最大洪峰流量的复杂性大,即年径流序列的随机(复杂)程度越大。这一有益的结论表明年最大洪峰流量的可预测性大于年径流量,进一步研究年最大洪峰流量的预测方法对水库防洪具有重要的意义,并为汉江上游的防洪与发电调度起借鉴作用。     

三峡-葛洲坝梯级水库不同蓄水阶段对其下游泥沙特性的影响分析

为了分析三峡-葛洲坝梯级水库对长江泥沙特性的影响,选取位于三峡-葛洲坝梯级水库上游和下游的寸滩和宜昌水文站为研究站点,以葛洲坝及三峡水库建设和运行的不同阶段划分研究时段,利用寸滩、宜昌1954—2012年的长系列日流量和日含沙量资料,从年、月、日3个时间尺度定量分析三峡-葛洲坝梯级水库上游对下游泥沙特性的影响。结果表明:三峡-葛洲坝梯级水库对其下游年、月、日尺度的泥沙特性影响随水库库容、运行阶段的变化而变化;库容越大,蓄水位越高,影响越显著。研究成果旨在为分析评价大坝的运行对长江生态系统健康与稳定性的影响提供参考。     

1950年以来松滋河水沙与河道冲淤变化

松滋河是连通长江中游(荆江)与洞庭湖的主要通道,1950年代以来下荆江系统裁弯,葛洲坝枢纽、三峡水库等水利工程相继实施,使松滋河分水分沙呈现阶段性减少。结合水文数据、地形资料和遥感影像,深入分析松滋河1951—2016年水沙变化过程,口门区和尾闾河段的形态变化,运用网格地形法和断面地形法分别计算2003—2011年和2006—2009年局部河槽与整体冲淤量变化。结果表明:1951—1980年,径流量和输沙量变化处在相对稳定状态,1981年葛洲坝工程之后,松滋河输沙量递减幅度加大,1981—1990年至1991—2000年从5 098万t减少至3 611万 t,减幅约29.1%;三峡水库蓄水后加速输沙量递减,但延缓径流量的衰减速率;松滋河进口段处在山区-平原过渡段,口门区平面形态变化较小,1987—2018年松滋口门区的杨各洲面积减小0.4 km²,减幅4.2%。     

三峡库区典型支流氢氧同位素时空分布特征研究

定量分析三峡水库支流库湾中水体组成,研究支流库湾水循环过程,有助于分析支流库湾的环境问题。对三峡水库内的草堂河及其毗邻干流进行了连续1 a的观测,分析了水体中氢氧同位素特征,阐述了在干支流相互作用下,三峡水库支流库湾的水团来源及其组成,探讨了三峡水库蓄水后支流库湾水循环的变化。研究表明:长江干流和支流库湾中δD/δ~(18)O与区域降水线十分接近,表明其水团主要来源为大气降水;同时长江和支流库湾中的氘盈余与建库前有明显不同,说明三峡水库蓄水之后长江干流和支流库湾水体组分发生了一定改变;支流库湾中水体混合比存在明显的时空变化,长江干流水团占的比例为76. 9%~99%。     

抓住机遇迎接挑战 为保护美丽长江再谱新篇

当前长江流域水资源保护面临难得的机遇,如何推进长江水生态文明建设,打造水清地绿天蓝的生态廊道是长江水资源保护工作的重大课题。通过对长江水资源保护问题的梳理,规划了今后一段时期的总体构想,从规划体系、水功能区监管、水生态保护、应急管理和监测监控等5个方面探讨了下一步的工作重点;提出了长江干流、主要支流、三峡、丹江口和长江口以及重点湖泊的保护措施;通过健全法规体系、创新管理机制、强化能力建设等,以逐步提升长江水资源保护能力、健全长江水资源保护管理体系,为保护美丽长江再谱新篇。     

三峡水库运用对长江中下游干流水位影响分析——以2010年7月洪水为例

为了分析三峡水库的调洪运用对长江中下游干流水位的影响,采用成熟的预报模型对2010年7月中下旬长江上游地区发生的大洪水过程进行还原计算,分析了三峡水库的拦洪削峰作用.结果表明,洪水过程中,通过对三峡水库的合理调度,有效降低了长江中下游干流各站水位,其中宜昌-沙市河段水位降低约2.5 m,城陵矾-汉口河段水位降低约1.0 m,九江-大通河段水位降低0.3-0.5 m,沙市水位降到警戒水位以下,缓解了荆江河段和中下游干流的防洪压力,缩短了监利-汉口河段各站超警戒水位时间.     

基于雪岭云杉树轮的阿克苏河干流冬季径流重建

基于阿克苏河上游高山区采集的雪岭云杉树轮样芯构建了雪岭云杉树轮宽度年表,结合阿克苏河干流径流数据解析了雪岭云杉长期生长与阿克苏河干流径流关系,并重建了阿克苏河干流1813—2015年冬季径流序列。结果表明:利用雪岭云杉树轮宽度年表重建的阿克苏河干流1813—2015年冬季径流序列模拟值与实测值吻合度较高,重建径流序列稳定可靠;1813—2015年阿克苏河干流冬季多年平均流量为82.19 m~3/s,共出现5次持续丰水期和3次持续枯水期,最长的枯水段持续17年(1943—1959年);阿克苏河干流冬季径流变化存在51 a、29 a、16 a周期,第一主周期为51 a。     

中国四大河月径流随机变化特性的探讨

本文依据中国四大河(长江、黄河、松花江、西江)观测资料,用随机水文学的方法探索了四大河月径流时序变化特性和空间变化特性并在此基础上研究了表征月径流变化特性的模型。结果表明简单的季节性一阶自回归模型加上随机项的偏态变换可用来表征月径流的时序变化,主站模型可用来表征月径流的空间变化。结果还表明:长江和黄河月径流量的变化基本上是同步的,长江和松花江的月径流量变化表现出异步的趋势。     

三峡水库蓄水以来水库淤积和坝下冲刷研究

为了分析三峡工程对库区及坝下长江中游河势的影响,基于实测资料,较为系统地研究了三峡水库蓄水运用以来水库泥沙淤积和坝下游河床冲刷特性。研究表明,1991年以来长江干流各站径流量变化不大,输沙量明显减小;三峡水库蓄水运用后的2003～2011年入库沙量继续大幅减少,仅为原设计值的40%,水库年均淤积泥沙1.40亿t,也仅为论证阶段的40%左右,且绝大部分淤积在常年回水区和死库容内;受上游来沙减小和三峡水库蓄水拦沙影响,坝下游输沙量大幅减小,悬移质泥沙颗粒也明显变粗,长江中游原有的冲淤相对平衡状态被打破,河床发生沿程冲刷,2002年10月至2010年10月,宜昌至湖口河段总冲刷量为9.79亿m3,河床冲淤形态转变为“滩、槽均冲”,主要冲刷发生在宜昌至城陵矶河段。     

三峡水库调蓄作用下荆江三口逆流现象成因解析

荆江三口是长江干流分流至洞庭湖以减轻荆江河段防洪压力的重要洪道。2017年长江1号洪水期间,荆江三口出现历史罕见的江湖逆流现象。为探明三口逆流现象成因并揭示其在江湖防洪中的作用,基于大量原始数据,对比分析了近60 a来尤其是三峡水库蓄水以来主要洪水期间的分流情况,并通过分析2017年三口逆流期间主要口门控制站的来水情况、水位演进过程、洪道沿程比降及同期三峡水库调蓄操作,明确了发生三口逆流的充要条件。研究成果能够为科学调度长江中上游水库群、有效缓解洞庭湖区的防洪压力提供有益借鉴。     

基于DFA的长江上游径流演化标度特性研究

针对河川径流时序所具有的非线性与非平稳性特征,运用消除趋势波动分析法（Detrended Fluctuation Analysis,DFA）对长江上游控制性水文站-宜昌站1878～2001年的月均流量时序的演化特征进行了研究,以揭示该流域河川径流的长程相关性及其内在规律性。结果表明：长江上游河川径流时序波动具有长程相关性,且其标度指数具有显著的区域性,即在短时间尺度上具有强烈的正持续性,在长时间尺度上具有强烈的负持续性,且其正持续性至多可持续19个月,显示了长江上游流域产汇流系统演化具有复杂的物理机制