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《水库群影响下的江湖水情响应机制》以水库群影响下的江湖水情响应机制为研究对象，分别以指标分析、影响评估、调度策略三大重点领域为主线，全面分析梯级水库影响下江湖水文情势变化规律及量化指标，定量评估梯级水库群运行对长江干流和两湖地区主要控制站的水位、流量的影响程度，揭示江湖水文情势变化与梯级水库群调蓄响应机制，提出长江干流及两湖水文水资源适宜性情境及适应性对策，成果可为上游梯级水库群科学制定蓄水、供水等联合调度方案提供科学可靠的参考依据。
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目录第1章 绪论 11.1 概述 21.2 研究区域概况 21.2.1 长江干流中下游概况 21.2.2 洞庭湖概况 31.2.3 鄱阳湖概况 51.2.4 流域水库概况 61.3 国内外研究进展 81.3.1 通江湖泊水文演变规律研究 81.3.2 江湖水文过程模拟研究 91.3.3 江湖水情驱动机制研究 101.4 本书主要内容 13第2章 水库群影响下的江湖水量变化规律及量化指标 152.1 江湖水量交换驱动强度指标评估方法 162.1.1 长江中下游一、二维水动力模型构建 162.1.2 江湖水量交换强度指数及评价体系构建 312.2 长江中下游水情变化特征 352.2.1 长江干流水情 352.2.2 荆江三口水情 362.2.3 洞庭湖水情 392.2.4 鄱阳湖水情 402.3 江湖多指标水量交换特征分析 422.3.1 长江干流-洞庭湖水量交换特征 422.3.2 长江干流-鄱阳湖水量交换特征 442.4 江湖水量交换驱动机制分析 46第3章 水库群运行对长江中下游水文情势影响研究 493.1 水库群运行对长江中下游水文情势影响分析方法 503.1.1 多变量边际分析方法 503.1.2 水库群运行对洞庭湖水情影响机制分析 503.1.3 水库群运行对鄱阳湖水情影响机制分析 523.2 水库群运行对长江干流水文情势影响 533.3 考虑水库群影响的长江干流水文改变度评价 583.3.1 改进的水文改变度评价方法 583.3.2 水文情势变化 603.3.3 水库影响的水文改变度 623.4 水库群运行对荆南四河水文情势的影响 663.4.1 新江口站 663.4.2 沙道观站 673.4.3 弥陀寺站 683.4.4 康家岗站 703.4.5 管家铺站 713.4.6 四口合成 723.5 水库群运行对洞庭湖水文情势影响 723.5.1 湖区水位变化 723.5.2 湖区出湖水量变化 753.6 水库群运行对鄱阳湖水文情势影响 763.6.1 湖区水位变化 763.6.2 湖区出湖水量变化 783.7 水库群运行对长江下游水情影响机制分析 793.7.1 不同要素对蓄水期长江干流水位影响分析 793.7.2 不同要素对蓄水期洞庭湖水文情势影响分析 833.7.3 不同要素对蓄水期鄱阳湖水文情势影响分析 85第4章 水库群调蓄与水文情势变化响应关系解析 874.1 水库群调蓄与长江中下游水文情势变化数据集构建 884.1.1 数据集构建方法 884.1.2 水库单日控泄情景典型年计算成果 894.1.3 水库多日控泄情景典型年计算成果 964.1.4 水库控泄情景控制站点流量最大值变化 994.1.5 水库控泄情景控制站点流量变化过程线 1244.2 水库群调蓄与水文情势变化响应关系构建 1334.2.1 响应关系构建方法 1334.2.2 枝城站水位和流量响应关系构建 1344.2.3 沙市站水位和流量响应关系构建 1394.2.4 螺山站水位和流量响应关系构建 1414.2.5 汉口站水位和流量响应关系构建 1434.2.6 九江站水位和流量响应关系构建 1454.2.7 大通站水位和流量响应关系构建 1474.3 响应关系验证 149第5章 梯级水库群应对江湖关系变化的适应性对策 1615.1 长江干流水文水资源适宜性情境 1625.2 洞庭湖和鄱阳湖水文水资源适宜性情境 1645.3 不同调度方案对长江干流水文情势适宜性评估 1655.3.1 宜昌站 1655.3.2 螺山站 1665.3.3 汉口站 1665.3.4 长江干流水文情势适宜性 1675.4 不同调度方案对洞庭湖水文情势适宜性评估 1685.4.1 湖区水位变化 1685.4.2 湖区面积变化 1715.4.3 出湖水量变化 1715.5 不同调度方案对鄱阳湖水文情势适宜性评估 1725.5.1 湖区水位变化 1725.5.2 湖区面积变化 1755.5.3 出湖水量变化 1755.6 水库群应对江湖关系变化的适应性对策 176参考文献 179
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第一章绪论 1.1概述 以长江三峡水利枢纽工程（以下简称“三峡工程”）为核心的上游梯级水库群是保护治理长江的关键性工程，具有巨大的防洪、发电和航运等综合效益。自长江上游梯级水库建成运行以来，长江中下游江湖关系出现了复杂的新形势与新问题，主要包括：①梯级水库群汛期的削峰拦洪作用有效缓解了长江中下游的防洪形势，也导致河道洪水传播时间及传播特性发生变化，针对水利工程影响下长河系、多阻断复杂河网的洪水缺少精准快速的模拟手段；②天然来水变化、水库调蓄及河道形态变化等多重因素影响改变了原有长江中下游的江湖关系，水库群调度影响下的长江中下游水文情势变化缺乏定量分析手段；③水库群在原设计阶段拟定的蓄水期内集中蓄水会进一步加大对两湖枯水期的影响，如何在发挥水库最大效益的同时缓解对长江下游尤其是两湖水文情势的影响，缺少针对性的对策研究。因此，有必要在以往的工作基础上，开展水库群联合调度影响下的长江中下游水文情势响应机理及对策研究。 本书在全面分析江湖水量交换的变化规律基础上，定量研究不同蓄水方案水库蓄水对长江干流和两湖地区主要控制站的水位、流量的变化，探索水库群蓄水期影响长江干流水位变化的关键因素，以及如何在水库群综合效益最大化的同时减轻水库群蓄水期对长江干流水位的影响，刻画长江干流及两湖水文水资源适宜性情境，评估不同调度方案下长江干流及两湖水文情势适宜性，提出梯级水库群应对江湖关系变化的适应性对策。为三峡水库科学蓄水及优化金沙江下游梯级水库群蓄水方案提供技术支撑，为长江流域地方政府城市规划建设、防洪灌溉、水资源优化配置的决策提供科学可靠的参考依据。 1.2研究区域概况 1.2.1长江干流中下游概况 长江中下游干流入汇的大小支流约106条，沿江两岸汇入的支流，北岸主要有沮漳河、汉江、武河（损水）、倒水河、举水河、巴河、浠河、华阳河、皖河、巢湖水系、滁河、淮河入江水道等；南岸主要有清江、洞庭湖水系、陆水河、富水河、鄱阳湖水系、青弋江、水阳江、太湖水系、黄浦江等。此外，荆江南岸有松滋口、太平口、藕池口、调弦口四口分流入洞庭湖，南北大运河在镇扬河段中部穿越长江。长江中下游水系及水文站网分布见图1.1。 图1.1长江中下游水系及水文（位）站网分布图 宜昌至鄱阳湖出口湖口为长江中游，长约955km，集水面积约68万km2。宜昌以下河道坡降变小、水流平缓，沿江两岸筑有堤防，并与众多大小湖泊相连。自枝城至城陵矶河段为著名的荆江，两岸平原广阔，地势低洼，其中下荆江河道蜿蜒*折，素有“九*回肠”之称，南岸有松滋口、太平口、藕池口、调弦口（已建闸）四口分流入洞庭湖，由洞庭湖汇集洞庭湖四水（湘江、资水、沅江、澧水）调蓄后，在城陵矶注入长江，江湖关系*为复杂。城陵矶以下至湖口，主要为宽窄相间的藕节状分汊河道，总体河势比较稳定，呈顺直段主流摆动，分汊段主、支汊交替消长的河道演变特点。湖口至入海口为长江下游，长约938km，集水面积约12万km2。长江干流湖口以下沿岸有堤防保护，下游河段水深江阔，水位变幅较小，大通以下约600km河段受潮汐影响。江阴以下为河口段，江面呈喇叭状展开，长江口苏北嘴与南汇嘴之间江面宽达90km。 1.2.2洞庭湖概况 洞庭湖是第二大通江湖泊，洞庭湖汇集湘江、资水、沅江、澧水及湖周中小河流，承接经松滋口、太平口、藕池口（调弦口于1958年冬封堵）三口分泄的长江洪水，其分流与调蓄作用，对长江中游地区防洪起着十分重要的作用。洞庭湖在城陵矶站水位34.4m时，湖泊面积2625km2，容积167亿m3。 洞庭湖水系主要由洞庭湖四水和长江松滋口、太平口、藕池口、调弦口四口分流水系组成，还有汨罗江、新墙河等支流入汇。洞庭湖区水系站网图见图1.2。四口分流水系（也称“荆南四河”）由松滋河、虎渡河、藕池河和调弦河组成，全长956.3km。 松滋河是由松滋口分流入湖的洪道，为1870年长江大洪水冲开南岸堤防所形成。松滋口到大口河段长度为22.7km，在大口分为东西二支。西支在湖北省内自大口经新江口、狮子口到杨家挡，长约82.9km，从杨家挡进入湖南省后在青龙窖分为官垸河和自治局河：官垸河自青龙窖经官垸、濠口、彭家港于张九台汇入自治局河，长约36.3km；自治局河又称为松滋河中支，自青龙窖经三岔脑、自治局、张九台于小望角与东支汇合，长约33.2km。东支在湖北省境内自大口经沙道观、中河口、林家厂到新渡口进入湖南省，长约87.7km，东支在湖南省境内部分又称为大湖口河，由新渡口经大湖口、小望角在新开口汇入松虎合流段，长约49.5km。松虎合流段由新开口经小河口于肖家湾汇入澧水洪道，长约21.2km。此外还有7条串河分别为：沙道观附近西支与东支之间的串河莲支河，长约6km；南平镇附近西支流向东支的串河苏支河，长约10.6km；曹咀垸附近松东河支汊官支河，长约23km；中河口附近东支与虎渡河之间的串河中河口河，长约2km；尖刀咀附近东支和西支之间的葫芦坝串河（瓦窑河），长约5.3km；官垸河与澧水洪道之间在彭家港、濠口附近的两条串河，分别长约6.5km、14.9km。 虎渡河自太平口分流经弥陀寺、黄金口、闸口、黄山头节制闸（南闸）、董家挡到新开口与松滋河合流后经松虎合流段汇入西洞庭湖，虎渡河全长约136.1km。 藕池河于荆江藕池口分泄长江水沙进入洞庭湖，水系由1条主流和3条支流组成，跨越湖北省公安县、石*市和湖南省南县、华容县、安乡县五县（市），洪道总长约332.8km。主流即东支，自藕池口经管家铺、黄金咀、梅田湖、注滋口入东洞庭湖，全长94.3km；西支亦称安乡河，从藕池口经康家岗、下柴市与中支合并，长70.4km；中支由黄金咀经下柴市、厂窖，至茅草街汇入南洞庭湖，全长74.7km；另有一支沱江，自南县城关至茅草街连通藕池东支和南洞庭湖，河长41.2km，目前已建闸控制；此外，陈家岭河和鲇鱼须河分别为中支和东支的分汊河道，长度分别为24.3km和27.9km。 调弦河又称华容河，是由调弦口分流入湖的洪道，于大王山进入湖南省华容县，至治河渡分为南、北两支，北支经潘家渡、罐头尖至六门闸入东洞庭湖，全长约60.68km；西支经护城、层山镇至罐头尖与北支汇合，南支汊河长24.9km。1958年调弦口已建灌溉闸控制。 1.2.3鄱阳湖概况 鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊（图1.3），承纳赣江、抚河、信江、饶河、修河（修水）五河及博阳河等支流来水，经调蓄后由湖口注入长江，是一个过水型、吞吐型、季节性湖泊。鄱阳湖在湖口站水位22.5m时，湖泊面积3706km2，容积302亿m3。 图1.3鄱阳湖区水系站网图 鄱阳湖流域内地势南髙北低，边缘群山环绕，中部丘陵起伏，北部平原坦荡，四周渐次向鄱阳湖区倾斜，形成南窄北宽、以鄱阳湖为底部的盆地状地形。 鄱阳湖水系河湖密布。控制流域面积达10km2以上河流有3771条，控制流域面积100km2以上河流有426条，其中，100？1000km2河流有384条，1000？10000km2河流有37条，大于10000km2河流有赣江、抚河、信江、饶河、修河5条，五河总计控制流域面积14.70万km2，占鄱阳湖水系控制流域总面积的90.6%。五河河口至湖口区间面积1.52万km2，占鄱阳湖水系控制流域总面积的9.4%，其中环湖直接入湖河流控制流域面积1.01万km2，占6.3%，鄱阳湖水面面积5100km2(含康山、珠湖、黄湖、方洲斜塘4个分蓄洪区面积，相应湖口水文站黄海基面水位20.75m），占3.1%。 鄱阳湖略似葫芦形，湖面以松门山为界，分为南北两部分，南部宽广，为主湖区，北部狭长，为湖水入长江水道区。全湖最大长度（南北向）173km，东西平均宽度16.9km，*宽处约74km，入江水道*窄处的屏峰卡口，宽约为2.8km，湖岸线总长1200km。湖盆自东向西、自南向北倾斜，湖底髙程由10m降至湖口黄海基面以下lm。湖中有25处共41个岛屿，总面积103km2，岛屿率2.3%。 鄱阳湖水位涨落受五河及长江来水的双重影响，是过水性、吞吐型、季节性的湖泊，高水湖相，低水河相，具有“高水是湖、低水似河”“洪水一片，枯水一线”的*特形态。每年4？6月随流域洪水入湖而上涨，7？9月因长江洪水顶托或倒灌而壅高，10月稳定退水，逐渐进入枯水期。汛期，五河洪水入湖，湖水漫滩，湖面扩大，碧波荡漾，茫茫无际；枯水期，湖水落槽，湖滩显露，湖面缩小，比降增大，流速加快，与河道无异。汛期和枯水期的湖泊面积、容积相差极大，湖口水位20.75m时（黄海基面），相应面积5100km2(含康山、珠湖、黄湖、方洲斜塘4个分蓄洪区面积），容积365亿m3；湖口水位4.06m时，相应面积146km2，容积4.5亿m3。 1.2.4流域水库概况 据统计，截至2024年，长江流域已建成大型水库300余座，总调节库容1500余亿m3，防洪库容约800亿m3。其中，长江上游（宜昌以上）大型水库117座，总调节库容842亿m3、预留防洪库容501亿m3；中游（宜昌至湖口）大型水库175座，总调节库容651亿m3、预留防洪库容263亿m3。 纳入2024年度联合调度范围的水库（图1.4），包括长江三峡水库、金沙江乌东德水库、白鹤滩水库、溪洛渡水库、向家坝水库等。金沙江中游已建成有梨园水电站、阿海水电站、金安桥水电站、龙开口水电站、鲁地拉水电站、观音岩水电站。支流已建有雅砻江两河口水电站、锦屏一级水电站、二滩水电站，大渡河瀑布沟水电站，嘉陵江亭子口水电站、草街水电站，白龙江碧口水电站、宝珠寺水电站等，乌江构皮滩水电站、思林水电站、沙沱水电站和彭水水电站等。长江中下游地区主要有清江水布垭水电站、隔河岩水电站，汉江丹江口水库，洞庭湖水系柘溪水电站、凤滩水电站、五强溪水电站、江垭水电站、皂市水电站，鄱阳湖水系万安水电站、峡江水电站、廖坊水电站、柘林水电站等，这些水库工程在防洪、发电、航运、灌溉等方面发挥了重要的作用。
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