安康水库分级超蓄的洪水资源化方法及其风险

汛限水位动态控制是水库洪水资源化的一种重要策略,其核心是在合理权衡风险和效益这一对矛盾的基础上确定可行的水库超汛限水位调度方案。为实现相对较大效益的同时降低水库防洪风险,考虑利用流域降雨预报信息,采用预泄能力约束法,以不同的降雨预报量级为依据,提出分级超蓄的洪水资源化方法,并结合安康水库实例,求得其基于 24 h 小雨和无雨预报的分级超蓄上限分别为326 m和 328 m。通过风险分析得知：在不考虑降雨预报信息的情况下,水库超蓄上限不宜超过 327.5 m;而依据 24 h 降雨预报信息的水库超蓄风险小到可以忽略。最后,应用该超蓄方案对实际洪水进行调度,实现了在减少弃水量069亿m3的同时,增加发电收入约361万元人民币.     

长江上游流域水位长期变化特征分析

长江上游地区的水能资源对于我国能源发展具有重要意义,研究长江上游水文的周期和突变规律,可以提前预防旱涝灾害给农业带来的损失.利用线性回归方法对长江上游清溪场水文站的水位资料进行插补延长,然后用小波分析方法和Mann-Kendall方法对三峡大坝蓄水前的1890～2002年旱季1～3月份和雨季6～8月份的水位序列的周期性、阶段性和突变特征进行了比较分析.结果 表明:(1)旱季水位在1890～ 1940年偏高,1940～2002年偏低;雨季水位在1965年以后持续偏低.(2)清溪场水文站旱季的水位存在5～8年的年际变化主周期,其中1900～1950年间5～8年的周期变化是显著的;清溪场水文站雨季水位的主周期为35年左右的年代际变化周期,1940～1960年存在8年左右的年际变化显著周期.(3)旱季水位在1933年发生突变,1933年以后水位由高向低转变,1940年以后水位持续偏低;雨季水位在1957年以后水位由高变低,1965年水位下降趋势加大,到1993年雨季水位显著降低,1997年以后雨季水位有升高的趋势.(4)长江上游流域面雨量与清溪场水位变化趋势相一致,明清小冰期东亚夏季风偏弱长江上游气候偏湿润水位整体较高,20世纪30年代、40年代全球气候相对变暖而东亚夏季风偏强,导致雨带偏北,长江上游气候转而偏干水位整体偏低.     

三峡水库蓄水期不同调度方案对洞庭湖出口水位的影响

洞庭湖水情受到长江和四水的综合影响,因此三峡水库蓄水运行必将对洞庭湖出口水位产生影响。通过构建模型对洞庭湖出口的水位过程进行模拟,以三峡出库日均流量、洞庭湖四水合成日均流量为输入,城陵矶站日水位过程为输出,以量化和分析城陵矶水位变化受三峡水库调度的影响。通过三峡入库流量代替出库流量,还原自然状态下的水位过程,并根据各调度方案计算的出库流量模拟各调度方案下城陵矶的水位变化过程。对比各调度方案下三峡水库蓄泄水对洞庭湖出口水位的影响可以发现：各蓄水方案对洞庭湖出口水位都造成了一定的影响,起蓄时间较早的方案影响时间较长,整体上平均水位变化也较大,但起蓄后水位变化较为平缓;起蓄时间较晚的方案影响时间较短,整体上平均水位变化相对较小,但起蓄后水位变化较为剧烈。考虑到不同年份和不同来水类型情况对洞庭湖出口水位的影响存在差异,各蓄水方案的优劣需要具体分析和讨论     

基于双指标的安康水库防洪预报调度规则研究

随着水文预报水平的提高,考虑预报信息的防洪预报调度方式日益受到重视。对安康水库实施防洪预报调度的可行性进行了分析,采用“逐级调节法”反复试算修正,确定了以“预报累积净雨量”为主判断指标、“库水位”为辅助指标的安康水库双指标防洪预报调度规则,并对设计洪水及实际洪水进行了调节,调节结果与常规调度比较,水库水位提前降低至汛限水位以下,增加了防洪库容,减小了洪峰段下泄流量,降低了水库最高水位,提高了防洪能力。同时选择不同起调水位,对设计洪水及实际洪水进行调节, 确定合适起调水位,并分析了预报调度和常规调度的风险。结果显示：起调水位抬升,防洪预报调度的风险有所增加,但仍小于常规调度风险,为更好的实现洪水资源的有效利用,建议预报调度起调水位定为3260 m     

长江上游流域生长季植被覆盖度时空变化特征及其成因

植被覆盖度是衡量区域植被生长状态及描述生态环境质量的重要指标,基于MODIS MOD13A3遥感数据和气象数据,采用趋势分析法分析长江上游流域生长季植被覆盖度时空变化特征,进一步采用偏相关分析、残差分析法揭示植被覆盖度变化对气候和人类活动的响应机制。结果表明：(1)2000～2019年长江上游流域生长季植被覆盖度呈显著上升趋势(P<0.05),增长速率为1.3×10^-3/a,多年平均植被覆盖度为0.64,呈东部向西北部逐渐下降趋势;(2)植被覆盖度空间分布异质性显著,61.5%的区域呈改善趋势,主要为分布在嘉陵江流域及乌江流域的栽培植物,退化区域占38.5%,主要为分布在金沙江流域及岷江上游流域的针叶林、草甸及灌丛;(3)植被覆盖度以海拔3.5 km为界,呈先上升后下降态势,海拔低于3.5 km,植被覆盖度变化随海拔变化梯度较小,海拔高于3.5 km,植被覆盖度随海拔变化梯度较大;(4)以降水为植被覆盖度变化主要影响因子的像元面积占57.5%,分布多集中在嘉陵江流域及乌江流域,以气温为主要影响因子分布较分散;(5)2000～2019年长江上游流域人类活动对植...     

三峡库区汛期极端降水非均匀性特征

利用极端降水量集中度和集中期讨论三峡库区汛期极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明: 三峡库区极端降水量空间分布表现为西南部和东北部地区相对较少,中部、东南部相对较多。库区汛期极端降水集中度和集中期的空间差异不大,集中程度总体较差,东北部和西部地区极端降水相对集中,中部相对分散。库区极端降水主要集中在6月底和7月上中旬,东北部和西部偏西地区集中期相对较晚,中部地区集中期相对较早。库区汛期极端降水量的分配状况与同期极端降水量存在较好的关系,即极端降水量越少,则极端降水量越集中、集中期越早;反之极端降水量越多,则极端降水量越分散、集中期越晚,尤其是在库区东北部地区最为显著。三峡库区蓄水后极端降水集中程度在空间上一致性较好,表现为蓄水后更为分散;极端降水量和集中期则在空间上差异显著,大致表现为蓄水后东北部极端降水增加并延迟;西南部极端降水减少并提前     

三峡水库生态调度的适应性管理研究

三峡水库的生态调度管理是具有世界难度的动态多目标的决策过程。对三峡水库生态调度的复杂性和管理的不确定性进行分析,提出生态调度适应性管理的基本概念,并构建其理论框架。同时,基于其理论框架深入探讨了三峡水库生态调度的适应性管理需求,认为现阶段需求主要集中在中下游综合性生态流量、水生资源保护、库区水环境保护、中下游干旱及低水位补水、湿地保护5个方面。利用适应性的管理模式,通过持续监测、评价与调整,建立各部门及流域利益相关者参与、协商和交流的平台,以发挥水库最大的综合效益。鉴于目前属于三峡水库试验性蓄水期的阶段性特征认识,加之生态环境影响的滞后性,经济发展、社会转型、认知水平的提高和环保意识的觉醒,需要适应性管理目标随生态调度需求的演替进行不断地调整     

河流筑坝拦截的水环境响应——来自地球化学的视角

大规模筑坝拦截是当前世界河流普遍面临的共同趋势,"蓄水河流"在物理、化学及生物等多层次上区别于天然河流和湖泊,改变了河流水文、河流物质转化和输送通量以及河流生态环境.因此,认识和了解水库建成后河流一水库体系水环境演化的关键过程是评价水坝的水环境影响的基础.广泛综述国内外最近的一些涉及水库效应的研究成果,并结合作者对乌江流域梯级水库的初步研究,从蓄水河流水文情势改变、生源要素(磷和硅为例)形态和通量变化、温室气体释放、水生生态系统演替几个方面进行分析.认为,水能开发的巨大经济效益和面临的潜在生态风险之间的平衡关系需要进一步详尽的分析研究.     

三峡水库蓄水初期水生态环境特征分析

以2003年10月和2004年4月的两次现场调查数据为基础,分析三峡水库蓄水初期的水生态环境特征。结果表明,蓄水初期水库水体交换能力减弱,水库有机污染甚微,但水体TN、TP浓度偏高,水库整体处于中营养状态;根据水生态环境特征的差异性,水库水域可划分为3种类型区,即坝前水域、库区干流水域以及库区支流洄水河段。对主要影响因素进行分析,发现流速、营养盐含量及水温是影响水生态环境特征的主要因素,而由于各类型区的TP、TN等营养盐含量均较高,水温及流速已成为三峡水库水生态环境特征的控制性因子。探讨3类不同水域的富营养化敏感性,表明坝前水域及库区支流洄水河段是库区未来富营养化的敏感水域。     

金沙江一期工程蓄水前后绥江段鱼类群落多样性特征

为探索流域梯级水电开发对鱼类群落多样性影响,于2011年(蓄水前)和2015年(蓄水后)对金沙江下游绥江断面进行渔业资源调查,分析鱼类群落结构特征。结果表明,绥江段共计采集鱼类60种,隶属于5目12科,其中长江上游特有鱼类12种。蓄水前以瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)、圆口铜鱼(Coreius guichenoti)、光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)为优势种类;蓄水后以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鳙(Aristichthys nobilis)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)为优势种类。与蓄水前相比,鱼类群落Margalef丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数、Pielou均匀度指数均呈现下降趋势,但无显著性差异(P0.05)。根据生态类群分析,静水缓流型鱼类由蓄水前54%增加到蓄水后的71%,河道洄游型鱼类从39%减少到20%,江湖洄游型鱼类蓄水前后变化不大。丰度生物量比较曲线显示,蓄水前绥江段鱼类群落未受到干扰,而蓄水后受到严重干扰。库区蓄水后总生物量有明显增加趋势,但优势种类趋于小型化、种类结构单一化。为科学保护金沙江下游流域鱼类生物多样性,建议成立鱼类保护区、开展梯级生态调度和加强流域环保预警研究等措施。