基於下游水環境改善的三峽水庫出庫流量調控研究（簡體書）

本書圍繞三峽及其上游水庫群聯合調度改善水庫下游水環境問題，闡述利用溪洛渡―向家壩―三峽三庫聯合調度改善三峽下游水環境對三峽水庫出庫流量需求及其調控的方法。主要內容包括：三峽水庫蓄水前後長江中下游生態環境變化及生態調度效果；三峽水庫蓄水前後荊江―洞庭湖水文水力關聯性動態響應；三峽水庫下游河道水動力–水質模擬技術及數學模型；長江中游生態流量和枯水期環境水位閾值確定；長江河口壓鹹流量閾值計算與分析。在此基礎上，提出以改善下游水環境為目標的三峽水庫出庫流量，以及長江中游突發污染事件應急調度的三峽水庫出庫流量過程需求及其確定方法。

目錄

第1章 緒論 1

1.1 背景與意義 1

1.2 研究進展 3

1.2.1 河流健康的概念 3

1.2.2 河流生態環境健康評價指標 4

1.2.3 水庫對河流生態環境健康的影響 7

1.2.4 河流數值模擬 9

第2章 三峽水庫蓄水前後長江中下游生態環境變化及生態調度 14

2.1 長江中下游概況 14

2.1.1 基本概況 14

2.1.2 宜昌至武漢河段水體功能及重要水源地 18

2.1.3 宜昌至武漢河段入匯污染負荷估算 20

2.1.4 宜昌至武漢河段水質狀況 26

2.1.5 三峽水庫蓄水前後長江中游生態環境變化 34

2.1.6 長江口及北支倒灌影響下鹽水上溯概況 42

2.2 三峽水庫群聯合調度原則 45

2.2.1 溪洛渡水庫及其調度原則 45

2.2.2 向家壩水庫及其調度原則 46

2.2.3 三峽水庫及其調度原則 47

2.2.4 水庫群聯合調度準則及調度空間 48

2.3 近年來三峽水庫試驗性生態調度實例 50

2.3.1 促進四大家魚產卵的生態調度 50

2.3.2 抑制河口鹽水入侵的生態調度 52

2.4 小結 53

第3章 三峽水庫蓄水前後荊江―洞庭湖水文水力關聯性動態響應 55

3.1 三峽水庫蓄水前後江湖來水來沙變化及河床沖淤調整 55

3.1.1 長江幹流徑流泥沙變化及河床沖淤 55

3.1.2 洞庭湖四水來流變化特性 57

3.1.3 城陵磯（七裡山）站出流變化 57

3.1.4 三口洪道沖淤及分流分沙變化 58

3.2 三峽水庫蓄水後荊江三口分流特性變化及其影響 59

3.2.1 荊江三口分流關係的建立 59

3.2.2 河道調整對三口分流關係的影響 64

3.2.3 三峽建庫對三口分流的綜合影響 65

3.3 三峽水庫蓄水前後洞庭湖區與城陵磯站水位關聯性變化 67

3.3.1 研究區域與數據資料 67

3.3.2 洞庭湖區水位與城陵磯站水位關聯特徵 68

3.3.3 洞庭湖區水位估算經驗模式 70

3.3.4 三峽水庫蓄水後湖區沖淤和水文條件變化對水位關聯性的影響 74

3.4 三峽水庫蓄水前後江湖匯流區水位變化及影響 77

3.4.1 干支交匯區水位流量關係擬合原理 77

3.4.2 匯流區水位–流量關係的建立 78

3.4.3 河道沖淤對江湖匯流區水位的影響 79

3.4.4 來流變化對江湖匯流區年內水位過程的影響 82

3.4.5 三峽水庫蓄水後匯流區水位變化對湖區水位的影響 84

3.5 小結 86

第4章 三峽水庫下游河道水動力–水質模擬技術及數學模型 87

4.1 基本原理及解算方法 87

4.1.1 一維非恒定流水動力–水質數學模型 87

4.1.2 帶閘、堰等內邊界條件的一維河網水動力–水質數學模型 89

4.1.3 平面二維水動力–水質數學模型 92

4.1.4 平面二維溢油模型 93

4.2 數學模型的建立 99

4.2.1 模擬範圍及河網概化 99

4.2.2 長江宜昌―大通段一維河網水動力數學模型的率定與驗證 100

4.2.3 三峽水庫下游典型河段平面二維水動力–水質數學模型的率定與驗證 104

4.3 小結 107

第5章 長江中游生態流量和枯水期環境水位 108

5.1 生態流量計算方法 108

5.1.1 水文學方法 108

5.1.2 水力學方法 110

5.1.3 棲息地法及綜合法 111

5.1.4 生態流量計算方法的選擇 111

5.1.5 改進RVA法計算生態流量值 112

5.2 環境水位計算方法 114

5.2.1 天然水位資料法 114

5.2.2 湖泊形態分析法 115

5.2.3 生物空間*小需求法 115

5.2.4 保證率設定法 116

5.2.5 消落帶面積法 116

5.3 長江中游生態流量確定 117

5.3.1 典型河段生態流量的確定 117

5.3.2 監利河段四大家魚的生態流量需求 122

5.4 長江中游枯水期城陵磯站環境水位確定 125

5.4.1 城陵磯站水位代表性分析 126

5.4.2 洞庭湖環境水位確定 126

5.4.3 城陵磯江段環境水位確定 132

5.4.4 監利江段全年環境水位確定 132

5.5 小結 133

第6章 長江河口南支上段水源地壓鹹流量閾值 134

6.1 長江口北支倒灌影響下典型區域鹽度預測經驗模型 134

6.1.1 方法現狀 134

6.1.2 研究區域與數據處理 135

6.1.3 模型建立與驗證 136

6.2 滿足河口壓鹹需求的臨界大通流量 142

6.2.1 研究區域與資料來源 142

6.2.2 入海徑流特徵統計 142

6.2.3 潮差特徵統計 143

6.2.4 鹽水入侵特徵統計 144

6.2.5 基於實測資料統計的臨界大通站流量確定 145

6.2.6 基於氯（鹽）度預測經驗模型的臨界大通流量確定 147

6.3 小結 151

第7章 以改善下游水環境為目標的三峽水庫出庫流量過程需求 152

7.1 三峽水庫優化調度代表年選取 152

7.1.1 數據來源 152

7.1.2 分析方法 153

7.1.3 幹支流徑流特性分析 153

7.1.4 調度代表年選取 154

7.2 水庫下游生態環境指標閾值 156

7.2.1 城陵磯環境水位指標 156

7.2.2 監利四大家魚產卵流量過程指標 156

7.2.3 長江河口壓鹹流量下限指標 156

7.2.4 宜昌至漢口主要監測站全年生態流量下限指標 156

7.3 基於實測資料分析的典型平、枯水年城陵磯環境水位對宜昌流量需求 157

7.3.1 城陵磯站水位與螺山站水位的關係 157

7.3.2 滿足城陵磯站環境水位的螺山站流量需求 158

7.3.3 典型平、枯水年城陵磯站環境水位對宜昌站流量的需求分析 158

7.4 基於數模計算的典型平、枯水年宜昌站流量過程需求 159

7.4.1 典型平、枯水年長江中下游生態環境指標不達標情況統計 159

7.4.2 支流同枯水組合條件下三峽水庫出庫流量過程需求 159

7.4.3 典型特枯水年三峽水庫出庫流量過程需求 162

7.4.4 典型平水年三峽水庫出庫流量過程需求 166

7.5 以改善下游水環境為目標的三峽水庫出庫流量過程需求及效果評價 169

7.5.1 枯水年出庫流量過程需求及效果評價 169

7.5.2 平水年出庫流量過程需求及效果評價 171

7.6 以改善下游水環境為目標的三峽水庫出庫流量調度規程設想 171

7.6.1 現狀調度規程 171

7.6.2 枯水年（包括特枯水年）調度規程設想 172

7.6.3 平水年調度規程設想 172

7.7 小結 173

第8章 長江中游突發污染事件應急調度三峽出庫流量需求 174

8.1 長江中游典型水源地突發性污染事故風險分析 174

8.1.1 江河飲用水水源地突發性污染事故風險源類型和辨識 174

8.1.2 研究河段突發性污染的案例及分析 175

8.2 可降解污染物應急調度方案 178

8.2.1 宜昌江段枯水期應急調度水量需求 178

8.2.2 荊州河段枯水期應急調度水量需求 190

8.2.3 長江中游突發事件應急調度效果 197

8.3 不可降解污染物應急調度方案 201

8.3.1 計算條件 201

8.3.2 計算結果 202

8.4 應急調度方案在長江中游河段的流量響應關係 204

8.5 小結 206

參考文獻 208

附圖 215