三峡大坝运行20年泄洪安全评价

近年来国内外高坝泄水建筑物破坏事故时有发生,三峡大坝泄洪流量和落差大,泄洪功率居世界第一,其泄洪安全备受关注。结合三峡大坝自2003年蓄水以来的历次水力学原型观测和以往水工模型试验结果,围绕泄水建筑物布置、泄流能力、动水压强、水流空化、水流掺气与通气风速、空蚀磨损、消能防冲7个要素指标,依据有关技术标准和工程经验建立了一套完整的高坝泄洪安全评价方法,提出了定性标准和量化阈值,并据此对三峡大坝深孔、表孔、排沙孔和排漂孔进行泄洪安全评价。结果表明:大坝泄水建筑物布置是合理的;大坝实际泄流量与设计值符合良好;大坝泄洪流道未见空蚀磨损破坏;三峡大坝运行20 a,泄水建筑物和坝下消能区运行性态正常,泄洪安全可靠。

三峡水库应急抗旱补水调度对下游水位的影响及效益评估

近年来三峡水库针对长江中下游干旱已多次开展应急抗旱补水调度,但补水流量对下游断面水位影响尚不明确,水库抗旱补水效益指标体系尚未建立。本文构建了基于长短时记忆神经网络的断面水位模拟模型,模拟了不同补水方案长江中下游典型断面水位变化过程;从供水、生态、航运和发电4个方面构建了水库抗旱补水效益评估指标体系。结果表明:2022年8月三峡水库按加大流量500、1000和2000 m^(3)/s三种方案补水后,长江中下游主要控制站水位和流量均有一定程度抬升,可挽回灌溉面积0.29万ha,增加灌溉经济效益1355万元;发电效益分别增加1400万元、2725万元和3225万元;由于抬升幅度较小,生态和航运效益没有显著变化。该研究可为科学制定三峡水库抗旱补水方案提供技术支撑。

基于栖息地法的水库变动回水区鱼类产卵场生态流量及调控策略研究

揭示水库变动回水区鱼类产卵场栖息地适宜性变化的规律,确定水库变动回水区鱼类产卵场栖息地生态流量阈值及保护调控的方法,为鱼类产卵场栖息地保护提供参考与借鉴。以三峡变动回水区的广阳-石沱江段为研究区域,选取四大家鱼、铜鱼、长鳍吻鮈、圆筒吻鮈和中华金沙鳅等8种产漂流性卵鱼类为研究对象,通过鱼类产卵场栖息地模拟,在耦合8种鱼类生态需求的基础上计算生态流量阈值,并制定相应的调控策略。结果表明,三峡水库在145、150、155、160、165 m和天然情形下变动回水区最小生态流量分别为:6543、7130、9943、13713、17603、6106 m^(3)/s;最大生态流量分别为:17028、17526、23110、28291、29858、15753 m^(3)/s;最适生态流量分别为10002、10916、14479、18810、23226、9365 m^(3)/s,上、下阈值分别为13515、14221、18794、23550、26542、12559 m^(3)/s;8272、9023、12211、16262、20414、7736 m^(3)/s。流量较小时,一定流量范围内,降低水位有利于增加加权可利用面积(AWU);流量较大时,流量增加到一定值后,增加水位有利于增加AWU;而流量在两者之间时,可参考研究结果中的水位及生态流量阈值进行调控决策。

基于正交试验的旋流竖井泄洪洞衔接段体型参数敏感性分析

竖井式泄洪洞的衔接段体型直接影响退水隧洞的流态、竖井的振动特性和消能效果。对衔接段体型的研究目前以单因素居多,多因素研究较少,在工程设计实践中对竖井体型进行优化多参考类似工程经验,尚无较为系统的优化方法。通过数值正交试验,以出口湍动能为指标,对衔接段长宽比、出口压坡收缩比、压坡坡比等衔接段体型参数进行了敏感性分析。研究表明:衔接段长宽比对出口湍动能的影响最为显著,压坡坡比次之,收缩比最低。研究成果可在工程设计中对竖井泄洪洞衔接段体型优化提供一定的参考。

溢洪道转弯段消力池水力特性优化模拟

溢洪道转弯段消力池受弯道离心力和惯性力影响,往往会出现流态不佳、两岸水深和流速分布不均等不良水力现象。为探索该复杂水流问题,以新疆XBT水库溢洪道消力池为研究对象,设计17个模拟方案,将流态、水深、平均流速和消能率作为研究指标进行分析与评价。研究表明:不同模拟方案对转弯段消力池内部水力特性影响不同;为改善转弯段消力池内不良水力现象,将池深加深至6.55 m、采用矩形敞口出口型式并联合9根交错糙条可取得最佳流态,即中后段壅水问题得到解决并消除了凹岸水流溢出边墙现象,此时凹岸水深相较原方案降低30.22%,两岸水位差仅为0.02 m;通过对消力池内典型断面平均水深和动能计算,消力池出口断面平均水深相较原方案降低了49.97%,消能率由18.97%提高至62.63%。

基于Budyko假设的三峡库区蓄水前后径流变化归因识别

[目的]径流在气候变化和人类活动的共同影响下发生变化,探索径流时空演变规律及其原因对水库科学调度及水资源的可持续利用具有重要指导意义。[方法]基于三峡库区“腹心”万州段1960-2019年的气象水文数据,首先采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变分析和小波分析对三峡库区蓄水前后径流的时空演变特征进行分析,最后采用2种Budyko水热耦合平衡方程,定量计算气候变化和人类活动对径流变化的影响率。[结果](1)研究区年径流量呈显著下降趋势(|z|>2.58),2003年(三峡库区蓄水年)出现拐点,随后年内分配更加均匀。(2)与蓄水前相比较,蓄水后气候变化和人类活动对研究区年径流减少的贡献率为27.9%~29.2%和70.8%~72.1%。(3)人类活动主要通过改变土地利用类型和建设水利工程影响流域年径流量,林地、建设用地面积的增加和三峡库区的建设影响研究区水文循环过程使年径流量减少。[结论]研究结果定量描述人类活动对径流变化的影响,对下一阶段三峡库区水资源管理提供理论支撑。

Numerical Simulation of Dissolved Oxygen Supersaturation Flow over the Three Gorges Dam Spillway

The dissolved oxygen concentration in a flow changes with distance downstream of the spillway crest and depends on the geometric configuration of the spillway and the hydraulic and operating conditions.A mathematical model was developed to simulate the turbulent structure of the flow over the spillway of the Three Gorges Dam at the 145 m reservoir water level to study the aeration characteristics and the gas transport.The model was calibrated and verified with measured data.The analysis of distribution of the aeration and the dissolved oxygen showed that the downstream water level,upstream dissolved oxygen content,and the flow discharge all affect the dissolved oxygen saturation downstream of the sluicing dam.The simulation provides guidance for controlling the dissolved oxygen supersaturation and environmentally friendly operation of the Three Gorges Dam.

基于PLUS-InVEST模型的土地利用及生境质量预测研究--以三峡库区(重庆段)为例

本文以三峡库区(重庆段)为例,基于2000年、2010年及2020年3期的土地利用数据,运用PLUS模型从自然发展、城镇发展、耕地保护和生态保护4种情景展开模拟预测,再利用InVEST模型对三峡库区(重庆段)的生境质量进行评估。结果表明:(1)2000—2020年间,三峡库区(重庆段)主要土地利用类型为耕地、林地,各地类间转换激烈,建设用地显著扩张;(2)2030年4种预测情景下土地利用差异显著,水域不断增加,未利用地持续减少,耕地仅在耕地保护情景下增加,林地仅在耕地保护情景下减少,草地仅在生态保护情景下增加;(3)模拟出的2030年4种情景中,除生态保护情景下生境质量有所改善外,其余3种情景生境质量都在一定程度上有所恶化。

基于随机森林赋权信息量的区域滑坡易发性评价—以三峡库区秭归至巴东段为例

在滑坡易发性评价研究中,常规的信息量模型通常将不同评价指标的信息量进行简单累加,而没有重视各评价指标间的权重差异,导致易发性分区结果不精确。本文以三峡库区秭归至巴东段为例,提出了一种基于随机森林赋权信息量的滑坡灾害易发性评价方法,以求提高评价精度。首先利用因子特征分析方法确定滑坡评价因子,接着运用随机森林模型确定各评价因子的权重,然后将权重与信息量模型融合,通过将评价因子信息量加权叠加的方法得到更准确的易发性评价结果。通过统计指标和ROC曲线对两个模型进行了分析和评估。结果显示,传统信息量模型和基于随机森林赋权的信息量模型在测试集的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.778和0.855,确定随机森林赋权信息量的方法对传统信息量方法起到了优化作用,该方法为滑坡灾害风险评估提供了新的思路。

三峡枢纽典型碍航河段复杂流态分析

石牌弯道航段是长江三峡和葛洲坝两坝间典型的急弯航段,受复杂河床地形和急弯影响,流态复杂多变,特别是汛期,随着流速和流量增大,漩水、斜流、剪刀水等不良碍航流态频发,严重影响船舶通航安全。为降低汛期该航段通航风险,提升通航率,本文采用数值模拟与实测数据结合的方式,首先基于MIKE21软件,建立了该弯道二维数值模型;然后结合实测数据完成了模型可靠度验证;最后利用经过验证的数值模型,分析不同流量下石牌弯道航段流态特点,理清不同流量下,漩水、斜流、剪刀水等碍航流态发生概率、位置和规模的变化规律,可为汛期该航段通航管控和航行安全提供重要参考。

溢洪道泄槽弯道设置导流墙试验研究

通过对实际工程的模型试验,验证了在溢洪道泄槽弯道段上设置导流墙工程措施的合理性,介绍了该工程措施的设计方法:导流墙一般布置在弯道轴线上,起始位置与弯道开始位置相同;导流墙长度可等于或略大于弯道轴线长度,高度可按抬高泄槽底高度Δh的1.0～1.1倍取值;导流墙一般应采用钢筋混凝土结构;导流墙断面形式可采用矩形,因导流墙顶部可以过水,顶部宜做成梯形或半圆形.

三峡水库蓄水前后浮游植物调查及水环境初步分析

比较了三峡水库蓄水前后湖北库区干流江段及其主要支流的藻类生态特征及水质状况,结果显示,蓄水前(2002年12月至2003年6月)和蓄水后(2003年6月至2004年5月)三峡湖北库区江段藻类的群落结构和细胞密度存在明显差异。蓄水前共鉴定藻类7门66属79种,硅藻、绿藻、蓝藻分别占34.6%,38.5%和10.3%,其余藻类合计16.6%。蓄水后,藻类的总种类数增至151种,硅藻、绿藻、蓝藻所占比例依次为23.8%,55.0%和9.9%,其余藻类合计11.3%。藻类的细胞密度,蓄水前,干流平均272.6×104ind/L,支流1042×104ind/L;蓄水后,干流和支流的平均细胞密度分别高达384.8×104ind/L和2006.7×104ind/L,较蓄水前增加41.2%和92.6%,数据说明,三峡成库过程对湖北库区水生态系统中的藻类群落结构产生了影响,尤以对支流中的影响更为明显。作者通过分析蓄水后库区水质下降的原因及其负面影响,提出了相应的防治措施与建议。

三峡库区(重庆段)土壤硒分布特征及影响因素

重庆是我国缺硒(Se)的重点区域,多目标地球化学调查采用现代分析测试手段进行土壤Se元素的分布及富集的研究,对特色农业资源的开发利用具有重要意义。以每4 km2 1个表层和每16 km2 1个深层土壤数据对三峡库区重庆段土壤Se分布特征及其影响因素进行了分析探讨。结果表明:三峡库区(重庆段)表层土壤Se含量在0.006~5.79 mg/kg之间,平均值为0.16 mg/kg,以缺Se或潜在缺Se为主,其分布面积达到73.19%,足Se面积为25.77%,富Se或Se中毒区域仅为0.16%;深层土壤Se含量在0.03~0.62 mg/kg之间,平均值为0.12 mg/kg,缺Se面积占到67.36%,潜在缺Se面积也占到20.68%。不同类型间以黄壤表层土壤Se含量最高,其次是石灰土,且与水稻土和紫色土存在着显著性差异。不同土地利用方式间以林地与建筑用地表层土壤中Se含量相对较高,但各土地利用方式间不存在显著性差异。表层土壤Se含量相对于深层土壤表现出明显的富集特征,富集面积达到76.97%,但以弱富集区域为主,占到总面积的56.93%。土壤有机质、总氮含量与表层土壤Se含量存在较好相关性;与主要重金属以及S的相关性分析表明,其存在着较强的伴生关系,以Cd的伴生关系最为密切。表层土壤Se含量随着海拔和坡度的增加而增加,随着pH的增加而减少。此外,Fe、Al也是影响表层土壤Se含量的重要因素。

峡东地区震旦系层型剖面的界定与层序划分

通过震旦系研究历史的回顾,在前人研究的基础上,结合近年来综合地层研究的成果,试图建立可供全球对比的中国末元古系层型剖面。我国震旦系研究历史悠久,典型剖面经历南北之争,数十年来存在多种界定意见。通过近十年的研究,笔者依然认为峡东地区震旦系剖面沉积最为连续,出露完整,具有生物演化特征明显和形态多样的特点,可与世界各地的末元古纪地层进行广泛对比。目前,其上界定位于峡东地区灯影组天柱山段小壳化石带之下(即相当云南晋宁梅树村剖面震旦—寒武系界线小壳化石带B点,年龄为539±34Ma),而底界的厘定在国内一直存在多种意见。本文通过对峡东地区震旦系剖面的综合地层研究,结合生物地层学、年代地层学、层序地层学、C/O同位素研究以及沉积相等方面的综合分析,认为震旦系底界应划定在南沱冰期之后的陡山沱期沉积的下界,重申应选定峡东地区剖面为震旦系的层型剖面。

天白水电站溢洪道弯曲段流态优化试验

为了改善开县天白水电工程溢洪道弯曲段流态,使断面内流量分布均匀,提高运行稳定性,根据其实际运行情况,结合以往类似工程的经验,提出了弯段底板高程正超高的优化设计方案。物理模型试验表明,采用这种工程方案可以很好地消减急流冲击波,改善弯曲段水流流态,提高下游消能能力。

长江三峡河段下切速率研究

长江三峡河段的阶地主要分布在宽谷河段和长江支流河口部位。文章通过对阶地堆积物沉积相的分析和TL测年,计算出了三峡河段不同地点的下切速率:重庆河段为84.56 cm/ka,涪陵河段为93.9 cm/ka,丰都河段为69.8 cm/ka,忠县河段为77.65 cm/ka,万州河段为75.1 cm/ka,奉节河段为83.8 cm/ka,宜昌三斗坪河段为74.2 cm/ka。整个三峡河段的平均下切速率为81.2 cm/ka。分析得出:1)三峡河段不同地点的下切速率相近;2)近0.4M a以来,长江三峡河段的下切速率有越来越快的趋势,这表明该地区在此期间发生了构造隆升而引起河流下切加剧;3)长江三峡河段的下切速率与金沙江下段相近。

基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化

基于土地利用数据,采用Costanza的生态系统服务价值计算方法,结合中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对1986—2010年三峡库区(重庆段)生态系统服务价值的时空变化进行研究。结果表明:近25年来,研究区生态系统服务价值呈先降后增的V字型趋势,1986年为953亿元,1995年下降至948亿元,2000年持续下降至943亿元,2010年大幅增加至整个研究时段的最高值968亿元,其中林地是研究区内生态服务价值最高的土地利用类型。生态系统服务价值的空间格局大致以巫溪至江津一线为界,呈现东南高、西北低的特征。研究时段内区域生态系统服务价值重心随时间总体上向东南迁移。空间自相关分析结果显示,1986—2010年间研究区生态系统服务价值的空间分布具有一定的集聚性。敏感性分析说明生态系统服务价值对所采用的价值系数缺乏弹性,研究结果具有可信性。通过生态系统服务价值与社会经济指标之间的回归分析,发现生态系统服务价值与GDP、人口密度、城镇化率具有极显著的线性负相关关系,而与农林牧渔业GDP呈极显著的线性正相关。在库区未来生态环境管理中,应更多地考虑生态系统服务功能,合理规划土地利用,尤其是应多保护天然林地、草地和水体等生态服务价值系数高的用地类型,发展高效绿色生态产业,控制城市无序扩张,实现库区社会经济与自然生态相协调的可持续性发展。

三峡库区后靠移民心理健康状况及其相关因素

目的:分析三峡后靠移民的心理健康问题及其影响因素。方法:采用整群随机抽样,应用自编的基本情况调查问卷、症状自评量表(SCL-90)、团体用心理社会应激调查表及社会支持评定量表对319名三峡后靠移民和327名当地居民进行问卷调查。结果:(1)后靠移民SCL-90总分及躯体化、人际关系敏感、抑郁、敌对和偏执因子分均高于当地居民[(123.5±37.0)vs.(117.4±26.0),(1.8±0.7)vs.(1.7±0.7),(1.3±0.4)vs.(1.2±0.3),(1.4±0.6)vs.(1.3±0.4),(1.3±0.4)vs.(1.2±0.3),(1.2±0.4)vs.(1.1±0.3);P=0.016,0.038,0.028,0.024,0.001,0.012];(2)移民的应激总分、生活事件得分、消极情绪体验得分和消极应对得分均高于当地居民[(36.3±19.2)vs.(29.9±17.1),(2.9±2.0)vs.(2.4±1.8),(2.7±2.6)vs.(2.0±2.2),(2.42.2)vs.(1.92.0);均P<0.01];(3)多重线性逐步回归分析,进入模型的变量包括应激总分、主观经济状况、生活事件、社会支持总分和健康状况,后靠移民心理健康的主要相关因素是应激总分、主观经济状况、生活事件、社会支持总分和健康状况(β=0.198,0.152,0.256,-0.151,0.117)。结论:三峡后靠移民的心理健康状况比当地居民差,应针对影响后靠移民心理健康的因素,如应激总分、主观经济状况、生活事件、社会支持总分和健康状况等采取相应措施,提高移民心理健康水平。

三峡库区(重庆段)生态系统健康评价

生态系统的健康和相对稳定是人类赖以生存与发展的必要条件.分析了三峡库区（重庆段）生态系统的健康状况,使用3S技术获取基础地理数据,构建基于压力-状态-响应模式的三级指标体系模型,并以AHP法结合专家咨询法选取人口密度、地质灾害易发度等10项指标,进行综合得分计算并分级.结果表明：①在生态环境调查的基础上,应用GIS空间分析方法进行生态系统健康评价具有可操作性和结果的可靠性;②三峡库区（重庆段）生态系统健康质量表现出2-4级生态系统占主体（82.6%）的特点,生态质量一般,人类社会经济活动对生态系统的健康状况造成较大影响;③生态系统健康质量水平分布表现出明显的区域差异,从行政范围来看,彭水县、巫山县较好,巫溪县、武隆县等次之,云阳市、万州区等则较差.结合系统聚类分析方法分析三峡库区（重庆段）生态系统健康状况空间分异的成因;并从宏观尺度上提出了对该地区人为活动的不良生态后果予以积极预防和有效调控的综合对策.

泥沙沉降对水库富营养化指标的影响

为监测成库后三峡库区重庆段富营养化的状况,通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中Chla、SD、TP、TN、浊度等指标的影响.结果表明,三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、SD增大,这可能利于藻类的生长,导致Chla的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的TN/TP增大,对富营养化的发生有抑制作用.