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长江宜昌—监利段河床冲淤对宜昌站水沙变化的响应

胡腾飞 施勇 栾震宇 陈炼钢 金秋 陈黎明 徐祎凡

胡腾飞,施勇,栾震宇,等. 长江宜昌—监利段河床冲淤对宜昌站水沙变化的响应[J]. 水利水运工程学报,2020(4):48-56 doi:  10.12170/2019062004
引用本文: 胡腾飞,施勇,栾震宇,等. 长江宜昌—监利段河床冲淤对宜昌站水沙变化的响应[J]. 水利水运工程学报,2020(4):48-56 doi:  10.12170/2019062004
(HU Tengfei, SHI Yong, LUAN Zhenyu, et al. Response of riverbed evolution of Yichang-Jianli reach of the Yangtze River to water and sediment conditions of Yichang Station[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(4): 48-56. (in Chinese)) doi:  10.12170/2019062004
Citation: (HU Tengfei, SHI Yong, LUAN Zhenyu, et al. Response of riverbed evolution of Yichang-Jianli reach of the Yangtze River to water and sediment conditions of Yichang Station[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(4): 48-56. (in Chinese)) doi:  10.12170/2019062004

长江宜昌—监利段河床冲淤对宜昌站水沙变化的响应

doi: 10.12170/2019062004
基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFC0405301);国家自然科学基金资助项目(51909168);中国博士后科学基金资助项目(2019M651890);中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(Y519008)
详细信息
    作者简介:

    胡腾飞(1990—),男,江苏新沂人,工程师,博士,主要从事水利工程环境生态效应及调控方面的研究。E-mail: tfhu@nhri.cn

    通讯作者:

    施 勇(E-mail: yshi@nhri.cn

  • 中图分类号: TV147

Response of riverbed evolution of Yichang-Jianli reach of the Yangtze River to water and sediment conditions of Yichang Station

  • 摘要: 三峡水库蓄水运行以来宜昌站水沙条件发生了明显改变,驱动下游河床发生新一轮调整。采用回归分析、机理分析等方法,探究了三峡工程运行前后长江宜昌—沙市段及沙市—监利段河床冲淤变化对宜昌水沙站条件的响应规律。结果表明:宜昌—沙市段冲淤量与宜昌站水沙指标间的关联度强于沙市—监利段且前者关联度随时间增强;研究河段月尺度河床演变对宜昌站水沙条件不存在明显的滞后响应;基于宜昌站月均流量分别构建的两个河段冲淤量回归模型可较好反映河床冲淤变化;根据所构建模型的模拟,三峡工程运行前宜昌—沙市段呈“小水小冲、大水大淤”的冲淤格局,冲淤转换临界宜昌站流量约为23 500 m3/s,三峡水库蓄水后该河段全面冲刷,呈“小水小冲、大水大冲”,但随着床沙粗化冲刷量有所下降;三峡水库蓄水前沙市—监利段亦呈“小水小冲,大水大淤”的冲淤格局,冲淤转换临界宜昌站流量约为22 500 m3/s,且同流量下的淤积量大于宜昌—沙市段,三峡水库蓄水后宜昌站小水时该河段冲刷量略大于上游河段,但宜昌站大水时该河段冲刷量明显更小。
  • 图  1  研究区域概图

    Figure  1.  Map of the study area

    图  2  不同河段冲淤量拟合对应的R2

    Figure  2.  Curve-fitting R2 of scouring and silting amount of different river reaches

    图  3  宜昌站各流量水平下的含沙量箱型图

    Figure  3.  Boxplots of suspended sediment concentration under different Yichang discharge levels

    图  4  所有宜昌水沙指标对应R2的平方和随滞后响应时长的变化

    Figure  4.  Changes with time delay of summary of R2 square of all Yichang water and sediment indexes

    图  5  各宜昌水沙指标在3个时段对应R2的平方和

    Figure  5.  Summary of R2 square of all Yichang water and sediment indexes in three time periods

    图  6  不同时段宜昌—沙市段月冲淤量与宜昌站月均流量相关关系

    Figure  6.  Correlation between monthly scouring and silting amount of Yichang-Shashi reach and monthly average Yichang discharge in different time periods

    图  7  不同时段沙市—监利段月冲淤量与宜昌站月均流量相关关系

    Figure  7.  Correlation between monthly scouring and silting amount of Shashi-Jianli reach and monthly average Yichang discharge in different time periods

    图  8  不同河段月冲淤量拟合曲线

    Figure  8.  Fitting curves for monthly scouring and silting amount of different river reaches

    图  9  不同宜昌水沙指标的经验分布函数

    Figure  9.  Empirical distribution functions of different Yichang water and sediment indexes

    图  10  2003—2016年不同河段年冲淤量

    Figure  10.  Scouring and silting amount of different river reaches from 2003 to 2016

    表  1  宜昌站水沙条件表征指标

    Table  1.   Indexes of water and sediment conditions of Yichang station

    指标序号水沙条件表征指标指标序号水沙条件表征指标指标序号水沙条件表征指标指标序号水沙条件表征指标
    1平均流量(m3/s)5最大含沙量(kg/m3)9最小输沙率(kg/s)13平均流量/平均含沙量(m6/(kg·s))
    2最大流量(m3/s)6最小含沙量(kg/m3)10平均流量2/平均含沙量(m9/(kg·s2))14最大流量/最小流量(−)
    3最小流量(m3/s)7平均输沙率(kg/s)11平均含沙量/平均流量2(kg·s2/m9)15最大含沙量/最小含沙量(−)
    4平均含沙量(kg/m3)8最大输沙率(kg/s)12平均含沙量/平均流量(kg·s/m6)16最大输沙率/最小输沙率(−)
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    表  2  不同河段月冲淤量拟合曲线信息

    Table  2.   Fitting curve information for monthly scouring and silting amount of different river reaches

    河段时段拟合线y=ax2+bx+cR2
    abc
    宜昌—沙市段 三峡蓄水运用前 0.026 −681.175 1 366 936.000 0.472
    2003年6月—2010年10月 −0.003 −192.957 536 933.521 0.784
    2010年11月—2016年12月 −0.010 110.979 −767 995.481 0.908
    沙市—监利段 三峡蓄水运用前 0.036 −961.895 3 381 697.538 0.514
    2003年6月—2010年10月 0.011 −424.198 1 184 660.943 0.331
    2010年11月—2016年12月 0.010 −405.504 1 492 827.979 0.423
      注:y为河段月冲淤量(t);x为宜昌站月均流量(m3/s);a,b,c为系数。
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  • [1] 黄莉. 监利河段水沙变化及其对该河段河床横断面形态影响机理研究[D]. 武汉: 长江科学院, 2008.

    HUANG Li. Mechanism research of water & sediment load variation impact on transversal profile in Jianli River reach[D]. Wuhan: Changjiang River Scientific Research Institute, 2008. (in Chinese)
    [2] 许炯心. 长江宜昌-武汉河段泥沙年冲淤量对水沙变化的响应[J]. 地理学报,2005,60(2):337-348. (XU Jiongxin. Response of channel sediment budget to flow and sediment inputs: an example of the Yichang-Wuhan Reach, Yangtze River[J]. Acta Geographica Sinica, 2005, 60(2): 337-348. (in Chinese) doi:  10.3321/j.issn:0375-5444.2005.02.017
    [3] 许炯心. 含沙量和悬沙粒径变化对长江宜昌-汉口河段年冲淤量的影响[J]. 水科学进展,2006,17(1):67-73. (XU Jiongxin. Influence of variations in suspended sediment concentration and grain size on sediment deposition of Yichang-Hankou reach of Yangtze River[J]. Advances in Water Science, 2006, 17(1): 67-73. (in Chinese) doi:  10.3321/j.issn:1001-6791.2006.01.011
    [4] 吴保生. 冲积河流河床演变的滞后响应模型-I模型建立[J]. 泥沙研究,2008(6):1-7. (WU Baosheng. Delayed response model for fluvial processes of alluvial rivers-I model development[J]. Journal of Sediment Research, 2008(6): 1-7. (in Chinese) doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2008.06.001
    [5] 吴保生. 冲积河流河床演变的滞后响应模型-II模型应用[J]. 泥沙研究,2008(6):30-37. (WU Baosheng. Delayed response model for fluvial processes of alluvial rivers-II model applications[J]. Journal of Sediment Research, 2008(6): 30-37. (in Chinese) doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2008.06.005
    [6] 李凌云. 黄河平滩流量的计算方法及应用研究[D]. 北京: 清华大学, 2010.

    LI Lingyun. Study on bankfull discharge prediction and its application to the Yellow River[D]. Beijing: Tsinghua University, 2010. (in Chinese)
    [7] WU B S, XIA J Q, FU X D, et al. Effect of altered flow regime on bankfull area of the Lower Yellow River, China[J]. Earth Surface Processes and Landforms, 2008, 33(10): 1585-1601.
    [8] 廖治棋. 荆江河段平滩面积对水沙条件变化的滞后响应研究[D]. 武汉: 长江科学院, 2014.

    LIAO Zhiqi. A study of delayed response of water & sediment load variation impact on bankfull area in Jingjiang River Reach[D]. Wuhan: Changjiang River Scientific Research Institute, 2014. (in Chinese)
    [9] 章运超, 李凌云, 范北林, 等. 长江沙市段断面面积对水沙变异的滞后响应研究[J]. 长江科学院院报,2016,33(7):1-5. (ZHANG Yunchao, LI Lingyun, FAN Beilin, et al. Delayed response of cross section area to variable incoming flow and sediment at Shashi segment of Yangtze River[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2016, 33(7): 1-5. (in Chinese) doi:  10.11988/ckyyb.20150336
    [10] 吕宜卫, 谈广鸣, 郑珊, 等. 荆江河段河床冲淤计算滞后响应模型改进[J]. 泥沙研究,2018,43(1):9-14. (LÜ Yiwei, TAN Guangming, ZHENG Shan, et al. Improvement of river evolution delay response model in the Jingjiang Reach[J]. Journal of Sediment Research, 2018, 43(1): 9-14. (in Chinese)
    [11] 夏军强, 宗全利, 邓珊珊, 等. 三峡工程运用后荆江河段平滩河槽形态调整特点[J]. 浙江大学学报(工学版),2015,49(2):238-245. (XIA Junqiang, ZONG Quanli, DENG Shanshan, et al. Adjustments in reach-scale bankfull channel geometry of Jingjiang reach after operation of Three Gorges Project[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2015, 49(2): 238-245. (in Chinese)
    [12] XIA J Q, DENG S S, LU J Y, et al. Dynamic channel adjustments in the Jingjiang Reach of the Middle Yangtze River[J]. Scientific Reports, 2016, 6: 22802.
    [13] XIA J Q, DENG S S, ZHOU M R, et al. Geomorphic response of the Jingjiang Reach to the Three Gorges Project operation[J]. Earth Surface Processes and Landforms, 2017, 42(6): 866-876.
    [14] 彭玉明, 夏军强, 彭佳, 等. 荆江近岸河床演变对水沙条件的响应探讨[J]. 水文,2018,38(5):11-16. (PENG Yuming, XIA Junqiang, PENG Jia, et al. Response of the nearshore riverbed evolution to flow and sediment conditions in Jingjiang Reach[J]. Journal of China Hydrology, 2018, 38(5): 11-16. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1000-0852.2018.05.003
    [15] 杨云平, 张明进, 李义天, 等. 长江三峡水坝下游河道悬沙恢复和床沙补给机制[J]. 地理学报,2016,71(7):1241-1254. (YANG Yunping, ZHANG Mingjin, LI Yitian, et al. Suspended sediment recovery and bedsand compensation mechanism affected by the Three Gorges Project[J]. Acta Geographica Sinica, 2016, 71(7): 1241-1254. (in Chinese)
    [16] 朱玲玲, 许全喜, 陈子寒. 新水沙条件下荆江河段强冲刷响应研究[J]. 应用基础与工程科学学报,2018,26(1):85-97. (ZHU Lingling, XU Quanxi, CHEN Zihan. Extraordinary scour of Jingjiang Reach downstream from Three Gorges Project[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2018, 26(1): 85-97. (in Chinese)
    [17] 许全喜. 三峡工程蓄水运用前后长江中下游干流河道冲淤规律研究[J]. 水力发电学报,2013,32(2):146-154. (XU Quanxi. Study of sediment deposition and erosion patterns in the middle and downstream Changjiang mainstream after impoundment of TGR[J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2013, 32(2): 146-154. (in Chinese)
  • [1] 钱明霞, 路川藤, 孙高霞, 丁伟, 朱方剑.  地形变异条件下长江口南港河段水动力变化 . 水利水运工程学报, doi: 10.12170/20181223001
    [2] 洪思远, 王建中, 范红霞, 朱立俊.  长江下游新生洲洲头分流段演变特征及洲头守护措施 . 水利水运工程学报,
    [3] 魏帅, 李国禄, 陈述.  长江下游过江隧道河段最大冲深数值模拟 . 水利水运工程学报,
    [4] 王晓明, 吕岁菊, 李春光, 杨程.  黄河大柳树河段河床演变的三维数值模拟 . 水利水运工程学报,
    [5] 尚倩倩, 许慧, 李国斌, 高亚军.  三峡水库蓄水前后嘉鱼水道河床演变 . 水利水运工程学报,
    [6] 周银军, 王军, 徐育平, 钱圣.  长江黄陵庙至南津关河段河势分析 . 水利水运工程学报,
    [7] 魏炳乾, 严培, 庞洁, 刘洋, 周双明, 李强.  浐河桃花潭库区冲淤演变的二维数值模拟 . 水利水运工程学报,
    [8] 陈冬, 陈一梅, 黄召彪.  长江下游黑沙洲南水道演变特征分析 . 水利水运工程学报,
    [9] 赵志舟.  大马洲水道演变特点与丙寅洲守护方案研究 . 水利水运工程学报,
    [10] 许足怀, 陈长英, 张幸农, 葛 瑶.  三峡水库蓄水后湘江长沙段低水位变化规律研究 . 水利水运工程学报,
    [11] 冯敬敬,何文社,袁龙.  兰渝铁路杨家湾特大桥河工模型试验研究 . 水利水运工程学报,
    [12] 由星莹,唐金武,翁朝晖.  浅滩碍航淤积厚度变化规律初步研究 . 水利水运工程学报,
    [13] 吴门伍,严黎,周家俞,吴天胜.  港珠澳大桥对伶仃洋滩地演变影响试验研究 . 水利水运工程学报,
    [14] 胡小庆.  金沙江大雪滩群河床演变与滩险碍航特性 . 水利水运工程学报,
    [15] 严文武.  宁波三江河道水沙特性及冲淤变化规律 . 水利水运工程学报,
    [16] 刘怀湘,陆永军,左利钦.  三峡变动回水区重点河段演变分析 . 水利水运工程学报,
    [17] 刘亚,李义天,孙昭华,陈飞.  荆江河段水沙条件与主流线特征关系研究 . 水利水运工程学报,
    [18] 张绪进,何进朝,母德伟.  上游来水来沙变化及对重庆河段泥沙淤积的影响 . 水利水运工程学报,
    [19] 高亚军,李国斌,陆永军.  三峡电站日调节对下游宜昌站水位的影响 . 水利水运工程学报,
    [20] 季荣耀,陆永军,左利钦.  人类活动影响下的东江下游博罗浅滩河段航道整治 . 水利水运工程学报,
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  • 收稿日期:  2019-06-26

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