长江中游宜昌—监利河段洪峰沙峰异步传播特性及成因分析

洪峰沙峰异步传播会对河床演变产生重要影响,三峡水库蓄水以来,长江中游沙量更加集中于场次洪水,明确场次洪水过程的洪峰沙峰异步运动变化对深入认识水库下游河道冲淤调整尤为重要,但目前对于三峡水库蓄水前后长江中游洪峰沙峰异步特性变化及成因的认识还存在局限。本文基于长江中游宜昌—监利河段1993—2020年的实测水文资料,分析三峡水库蓄水运行前后坝下游的洪峰沙峰异步特性产生和变化的原因。结果表明:三峡水库蓄水前,宜昌—监利的场次洪水沙峰通常滞后于洪峰;三峡水库蓄水后,尤其是实施中小洪水调度期间,宜昌站沙峰滞后现象更加显著,坝下泥沙的补给效应减弱了沿程传播过程中沙峰的滞后特性。本文可为长江中下游防洪安全和优化水库运行管理等研究提供科学支撑。

三峡水库1990—2021年洪峰沙峰异步特性分析

泥沙淤积问题是水库能否长期运行的关键,根据洪峰沙峰异步特性进行沙峰排沙调度是减少水库淤积、保持水库库容的有效手段,研究水库洪峰沙峰异步特性具有重要意义。针对现有分析异步特性的方法存在不能反映整体水沙过程异步情况、异步类型分类不明确等局限性,本文基于动态时间规整(DTW)算法,将洪峰沙峰过程图形特征数值化,进而计算异步时长并判断异步类型,以三峡水库1990—2021年的洪水过程为研究对象分析其洪峰沙峰异步特性。研究结果表明:三峡水库与金沙江下游梯级水库修建后,三峡水库坝前沿程各站的沙峰滞后比例增加,且距坝里程越近异步时长减小越多;与传统方法相比,DTW算法考虑了完整的场次洪水水沙变化过程,能有效处理复杂洪水过程,适用性良好,在水库运行管理与排沙调度方面具有应用潜力与发展前景。

三峡水库下游河床冲刷与水位变化

为探析三峡水库下游河床冲淤与水沙输移之间的关系以及河床冲淤对洪枯水位的影响,采用三峡水库运用前后长江中下游水文泥沙和河道地形资料,分析归纳了主要水文站水沙变化、沿程河道冲淤分布和洪枯水位变化特征。研究表明:冲刷集中于枯水河槽既与洪水频次减少、中等流量持续时间加长有关,也与中等流量下河道冲刷率大、洪水流量下河道冲刷率小的特点有关;主冲刷带自上而下推移,目前仍位于荆江河段;粗沙(d>0.125 mm)的年均输移量至监利基本可恢复至蓄水前的多年均值,城陵矶以下长河段冲刷主要是细颗粒冲刷导致;河道冲刷导致中枯水位明显下降,并在城陵矶以上沙质河段呈现加速下降趋势,但当流量大于平滩流量附近的临界值时,高水位变化不大,初步预估这种变化特点将在较长时期内保持。