荊江河段地形變化對(duì)洞庭湖水文情勢(shì)的影響

張冬冬，戴明龍，陳 璽，鄧鵬鑫，章曉夢(mèng)

(1.長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局，湖北 武漢 430010； 2.中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司智慧長(zhǎng)江與水電科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 宜昌 443000； 3.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098)

荊江河段作為長(zhǎng)江流域最為重要的險(xiǎn)工河段，其沖淤變化特征對(duì)于江湖關(guān)系的影響顯著。三峽水庫(kù)建庫(kù)前，荊江河段受調(diào)弦口封堵、下荊江裁彎、葛洲壩水利樞紐截流等影響，江湖關(guān)系經(jīng)歷多次變化與調(diào)整，宜昌—湖口河段1975—1998年總體表現(xiàn)為淤積，1998—2002年表現(xiàn)為沖刷[1]。三峽水庫(kù)建庫(kù)后，長(zhǎng)江中游水文泥沙情勢(shì)顯著調(diào)整，壩下游宜昌—湖口河段總體沖刷，其中枯水河槽沖刷量約占91%[2]。干流徑流的年內(nèi)分配改變以及沙量的大幅減少導(dǎo)致洞庭湖入出湖水沙發(fā)生一定變化，進(jìn)而使得荊江河段與洞庭湖的江湖關(guān)系進(jìn)入新一輪變化與調(diào)整過(guò)程[3-4]。

眾多學(xué)者從不同角度探討了三峽水庫(kù)建庫(kù)后荊江河段地形變化及其引起江湖關(guān)系的變化，韓其為等[5-6]等通過(guò)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)了荊江河段沖刷深度為2.0～5.3 m；董炳江等[7-8]基于實(shí)測(cè)水沙資料指出，宜昌—湖口河段2012—2016年平均沖刷量比2002—2012年增長(zhǎng)了1倍；宮平等[9]通過(guò)水沙模型預(yù)測(cè)了2032年宜昌—沙市河段槽蓄量將增加10億～14億m3。清水下泄導(dǎo)致同流量下干流河道水位下降，同時(shí)天然來(lái)水偏少以及蓄水期水庫(kù)蓄水進(jìn)一步導(dǎo)致下游水沙減少，多重因素影響導(dǎo)致三峽水庫(kù)蓄水期荊江入洞庭湖水沙減少[10]，湖區(qū)泥沙淤積減緩以及水位降低[11]，江湖關(guān)系變化對(duì)洞庭湖防洪和水資源保護(hù)產(chǎn)生了新的影響。針對(duì)水庫(kù)蓄水對(duì)洞庭湖水文情勢(shì)影響，孫思瑞等[12-14]等采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析了三峽水庫(kù)不同調(diào)度方式對(duì)洞庭湖區(qū)典型年水文情勢(shì)的影響，徐長(zhǎng)江等[15-16]通過(guò)數(shù)值模擬分析了三峽水庫(kù)不同調(diào)度方式對(duì)洞庭湖水文情勢(shì)的影響。以上研究對(duì)三峽水庫(kù)蓄水導(dǎo)致荊江三口分流減少以及洞庭湖區(qū)水位下降的結(jié)論基本一致，而對(duì)于荊江河道地形變化對(duì)江湖關(guān)系影響的研究偏少，且多集中于入湖水沙變化特性分析[17-18]，如何定量評(píng)估三峽水庫(kù)建庫(kù)前后荊江河段地形變化對(duì)洞庭湖水文情勢(shì)的影響目前還處于探索階段。

本文在已有研究基礎(chǔ)上，分別構(gòu)建三峽水庫(kù)建庫(kù)前后兩套地形條件下長(zhǎng)江干流與洞庭湖一、二維耦合水動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)固定來(lái)水條件，模擬不同地形條件下洞庭湖區(qū)水位以及入出湖水量并進(jìn)行對(duì)比分析，從而定量評(píng)估荊江河段地形變化對(duì)洞庭湖水文情勢(shì)的影響，為三峽水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度提供參考。

1 研究區(qū)概況與計(jì)算方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)江干流枝城—螺山河段以及洞庭湖區(qū)。荊江三口由松滋口、太平口與藕池口組成，荊江自松滋河、虎渡河與藕池河分流匯入洞庭湖。洞庭湖是吞吐長(zhǎng)江的通江湖泊，南納湘、資、沅、澧四水來(lái)水，北承荊江松滋、太平、藕池三口分流，入湖徑流通過(guò)湖區(qū)調(diào)蓄后，由城陵磯注入長(zhǎng)江，構(gòu)成復(fù)雜的江湖系統(tǒng)。研究區(qū)域見(jiàn)圖1。

1.2 水動(dòng)力學(xué)模型

本文構(gòu)建了三峽水庫(kù)建庫(kù)前后兩套地形條件下長(zhǎng)江干流與洞庭湖一、二維耦合水動(dòng)力學(xué)模型，其中，長(zhǎng)江干流、荊江三口洪道及洞庭四水尾閭均采用一維水動(dòng)力學(xué)模型，洞庭湖區(qū)采用二維水動(dòng)力學(xué)模型，耦合模型涉及的一維河道和二維湖區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)連接形式，建庫(kù)前后模型概化如圖2所示。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Sketch of study area

(a) 建庫(kù)后

本文采用的水文數(shù)據(jù)包括長(zhǎng)江干流和洞庭湖主要控制站水位和流量數(shù)據(jù)，建庫(kù)前后長(zhǎng)江干流和荊江三口洪道地形分別采用1996年和2012年地形數(shù)據(jù)，考慮到洞庭湖數(shù)據(jù)限制，洞庭湖和四水尾閭地形采用2012年地形，以上數(shù)據(jù)由長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局提供。選擇1996年建庫(kù)前地形的主要原因是1996年荊江河段斷面沖淤變化不大，年內(nèi)汛前以及汛后沖淤基本平衡，可以較好地反映建庫(kù)前荊江河道地形特征；選擇2012年建庫(kù)后地形的主要原因是三峽水庫(kù)建庫(kù)后10年內(nèi)長(zhǎng)江中游河道沖淤變化較為顯著，可以反映三峽水庫(kù)建庫(kù)后的荊江河道變化特征。

模型上邊界為宜昌站逐日實(shí)測(cè)或還原流量，下邊界分別為三峽建庫(kù)前后螺山站水位流量關(guān)系綜合線，并將洞庭四水、汨羅江及清江主要控制站的逐日流量作為模型的入?yún)R點(diǎn)源。湖區(qū)內(nèi)的降雨徑流過(guò)程采用降雨產(chǎn)流模塊進(jìn)行模擬，蒸發(fā)量采用湖區(qū)逐月潛在蒸散發(fā)資料。為準(zhǔn)確模擬洞庭湖區(qū)的水動(dòng)力變化過(guò)程，模型采用三角形網(wǎng)格對(duì)湖區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格總數(shù)為23 436個(gè)，重要地區(qū)、河道及其他地形變化劇烈區(qū)域，如荊江三口洪道、草尾河和洞庭湖出口區(qū)域，計(jì)算網(wǎng)格適當(dāng)加密。

1.3 模型率定

本文構(gòu)建的地形模型中僅建庫(kù)后的地形與實(shí)際情況相符，建庫(kù)前模型屬假設(shè)情景。模型率定的思路是以建庫(kù)后地形參數(shù)為準(zhǔn)，假定建庫(kù)前模型中不同高程對(duì)應(yīng)的糙率沒(méi)有發(fā)生重大改變，與建庫(kù)后地形參數(shù)基本保持一致。

對(duì)于長(zhǎng)江中游荊江河段和洞庭湖區(qū)，不同的來(lái)水組成、量級(jí)及水位漲落率均會(huì)對(duì)水流阻力產(chǎn)生影響，因此進(jìn)行糙率率定時(shí)必須選擇具有一定代表性的典型來(lái)水過(guò)程。本文以干流來(lái)水量作為典型年選取的依據(jù)，通過(guò)對(duì)宜昌站1950—2018年年徑流量的排頻計(jì)算，在2008—2018年中選取2012年作為豐水典型年，2014年作為平水典型年，2011年作為枯水典型年，根據(jù)不同來(lái)水年對(duì)模型進(jìn)行了率定。

由于計(jì)算區(qū)域內(nèi)河道和湖區(qū)的河床邊界組成差異較大，在對(duì)河道及湖泊特性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)江中游干流河段、洞庭湖區(qū)、荊江三口洪道及四水尾閭河段3個(gè)部分，按照模擬與實(shí)際水深差的相對(duì)誤差進(jìn)行糙率率定，結(jié)果見(jiàn)表1。

1.4 精度評(píng)價(jià)

為量化評(píng)估模型的模擬精度，采用納什系數(shù)ENS[19]和相對(duì)誤差ER兩個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)流量過(guò)程的模擬精度。參考Moriasi等[20]研究中采用的模型精度評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2)，定量評(píng)價(jià)本文模型的模擬精度。

表1 模型糙率率定結(jié)果Table 1 Manning roughness coefficients in coupled model

表2 模型模擬效果評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)Table 2 Classification of evaluation indices for model simulation effect

根據(jù)率定的參數(shù)，模擬2015—2018年荊江河段、洞庭湖區(qū)及出口各站點(diǎn)的逐月流量和水位過(guò)程，并與實(shí)測(cè)流量和水位過(guò)程進(jìn)行對(duì)比，模擬結(jié)果見(jiàn)圖3和表3。由表3可以看出，除管家鋪站為良好外，其他各水文站模擬流量過(guò)程與實(shí)測(cè)過(guò)程擬合等級(jí)均為優(yōu)秀，滿足模型模擬精度要求。鹿角、荷葉湖和南咀站平均水位模擬誤差分別為0.06 m、0.03 m和 0.03 m，最高水位模擬誤差分別為0.57 m、0.39 m和0.45 m，最低水位模擬誤差分別為-0.51 m、-0.68 m和 -0.27 m。

表3 各水文站流量模擬效果評(píng)價(jià)Table 3 Evaluation of simulation results of discharge at different hydrological stations

1.5 徑流還原方法

采用徑流還原方法，將宜昌站實(shí)測(cè)流量還原至三峽水庫(kù)建庫(kù)前的狀態(tài)。還原計(jì)算中主要根據(jù)三峽水庫(kù)壩前水位、水庫(kù)庫(kù)容曲線以及出庫(kù)流量，采用水量平衡法反推入庫(kù)流量，并采用馬斯京根法將入庫(kù)流量過(guò)程由清溪場(chǎng)演算到宜昌站，得到宜昌站還原流量過(guò)程，如圖4所示。三峽水庫(kù)調(diào)度一定程度改變了宜昌站徑流的年內(nèi)分配，其中，9—11月為水庫(kù)蓄水期，實(shí)測(cè)月平均流量較還原情況減小 0.4%～25%，10月變化幅度最大；12月至次年3月為枯水期，實(shí)測(cè)月平均流量較還原情況增大9%～26%，枯水期三峽水庫(kù)加大了下泄流量，減緩了河道沖刷對(duì)枯水位的影響。

(a) 鹿角站水位過(guò)程

圖4 宜昌站2008—2018年實(shí)測(cè)與還原月平均流量Fig.4 Measured and restored average monthly discharges at Yichang station from 2008 to 2018

2 三峽水庫(kù)建庫(kù)后荊江河段沖淤變化特征

2.1 荊江河段

三峽水庫(kù)建庫(kù)后宜昌—城陵磯河段河道泥沙沖刷情況如表4所示。2003—2018年荊江河段平灘河槽沖刷11.38億m3，年均沖刷強(qiáng)度為20.0萬(wàn)m3/km。從沖淤量時(shí)間分布來(lái)看，荊江河段河道沖刷主要集中在三峽水庫(kù)建庫(kù)后的前3年，2003—2005年平灘河槽沖刷量為3.02億m3，年均沖刷強(qiáng)度為29.0萬(wàn)m3/km，占建庫(kù)以來(lái)該河段平灘河槽總沖刷量的27%；2008—2018年平灘河槽沖刷量為7.05億m3，年均沖刷強(qiáng)度為18.5萬(wàn)m3/km，占建庫(kù)以來(lái)該河段平灘河槽總沖刷量的62%。從河道沖刷沿程分布來(lái)看，上荊江和下荊江河段沖刷量分別為6.79億m3和4.59億m3，分別占荊江河段沖刷量的60%和40%，年均沖刷強(qiáng)度分別為24.0萬(wàn)m3/km和16.3萬(wàn)m3/km。

表4 三峽水庫(kù)建庫(kù)后宜昌—城陵磯河段河道泥沙沖刷量 單位：萬(wàn)m3Table 4 Sediment erosion in river channel from Yichang to Chenglingji after construction of Three Gorges Reservoir unit: 104 m3

2.2 荊江三口洪道

三峽水庫(kù)建庫(kù)后，荊江三口洪道表現(xiàn)為沖刷，2013—2018年洪水河槽總沖刷量為17 845萬(wàn)m3，其中，松滋河、虎渡河、松虎洪道、藕池河沖刷量分別占三口洪道總沖刷量59%、12%、9%和20%，如表5所示。相同水位條件下，荊江三口洪道4個(gè)控制斷面過(guò)水面積變化如表6所示，相較建庫(kù)前，建庫(kù)后新江口、沙道觀和康家崗站在相同水位下過(guò)水面積有一定減?。还芗忆佌驹诘退磺闆r下過(guò)水面積有一定增大，中高水位情況下過(guò)水面積減小。

表5 三峽水庫(kù)建庫(kù)后荊江三口洪道泥沙沖刷量 單位：萬(wàn)m3Table 5 Sediment erosion in flood diversion channels of three outlets of Jingjiang reach after construction of Three Gorges Reservoir unit: 104 m3

表6 三峽水庫(kù)建庫(kù)前后荊江三口洪道不同水位過(guò)水面積Table 6 Discharge areas of different cross-sections in flood diversion channels of three outlets of Jingjiang reach under different water levels before and after construction of Three Gorges Reservoir

3 荊江河段地形變化對(duì)洞庭湖水文情勢(shì)的影響

以宜昌站實(shí)測(cè)或還原流量過(guò)程作為模型上邊界條件，在其他邊界條件一致的情況下，分別模擬三峽水庫(kù)建庫(kù)前(1996年)和建庫(kù)后(2012年)兩套地形條件下洞庭湖區(qū)水位、入出湖水量的變化特征。本次模擬涉及4種情景(表7)。為了與《三峽(正常運(yùn)行期)—葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程》(2019年修訂版)中提出的中小洪水調(diào)度方式相協(xié)調(diào)，本次模擬在蓄水期9—11月的基礎(chǔ)上將研究時(shí)段擴(kuò)展至8—11月各旬。

3.1 洞庭湖區(qū)水位

將4種模擬情景下洞庭湖區(qū)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析2008—2018年洞庭湖區(qū)鹿角、荷葉湖及南咀站8—11月逐旬水位以及水位受地形影響的變化特征，結(jié)果如圖5和圖6所示。

三峽水庫(kù)建庫(kù)后，荊江河段河床持續(xù)沖刷，同流量條件下河道水位下降，進(jìn)而導(dǎo)致荊江三口分流進(jìn)一步減少，洞庭湖區(qū)水位進(jìn)一步下降。從圖5可以看出，在宜昌站實(shí)測(cè)來(lái)水條件下，地形變化導(dǎo)致鹿角站8—11月水位降低，荷葉湖站水位變化幅度略小于鹿角站，南咀站水位變化幅度最小。從各旬水位變化幅度來(lái)看，鹿角站、荷葉湖站9月下旬變化幅度最大，11月中旬變化幅度最小；南咀站變化幅度總體趨勢(shì)與其他兩站大致相同。圖6為宜昌站還原來(lái)水條件下的計(jì)算結(jié)果，地形變化導(dǎo)致湖區(qū)水位下降0.45～0.74 m，下降幅度在實(shí)測(cè)來(lái)水條件范圍內(nèi)，且8月上旬下降幅度最大，11月下旬下降幅度最小。從空間變化特征來(lái)看，靠近洞庭湖出湖的站點(diǎn)變化幅度大于湖區(qū)內(nèi)的站點(diǎn)，可以認(rèn)為荊江河段地形變化對(duì)洞庭湖區(qū)水位的影響程度隨著與城陵磯距離增加而減弱。

表7 情景設(shè)置Table 7 Scenario design

(a) 水位

(a) 水位

為了進(jìn)一步驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的合理性，選取鹿角站、南咀站(荷葉湖站水位系列較短，不納入統(tǒng)計(jì))1981—2002年和2008—2018年8—11月實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)，分析兩個(gè)時(shí)段的水位變化特征，結(jié)果如表8所示。與1981—2002年相比，2008—2018年8—11月鹿角站各月實(shí)測(cè)平均水位分別降低0.78 m、1.73 m、2.11 m和0.45 m，地形變化引起鹿角站各月平均水位分別降低0.65 m、0.75 m、0.69 m和0.32 m；南咀站各月實(shí)測(cè)平均水位分別降低0.87 m、1.13 m、1.10 m和0.30 m，地形變化引起南咀站各月平均水位分別降低0.56 m、0.55 m、0.53 m和0.16 m。兩站實(shí)測(cè)水位變化由水庫(kù)調(diào)蓄、天然來(lái)水變化、干流和湖區(qū)地形變化以及當(dāng)?shù)厝∮盟榷喾N要素引起，從模型計(jì)算結(jié)果可以得出，鹿角站和南咀站干流地形變化引起的各月水位變化占總水位變化的比例分別為0.33～0.83和0.48～0.64，兩站地形變化引起的水位變化均小于兩站實(shí)測(cè)水位變化，計(jì)算結(jié)果基本合理，可以認(rèn)為荊江河段地形變化是導(dǎo)致洞庭湖區(qū)兩個(gè)水位站8—11月水位下降的主要因素。

表8 鹿角和南咀站計(jì)算與實(shí)測(cè)水位變化比較Table 8 Comparison of calculated and measured water level variations at Lujiao and Nanzui stations

3.2 洞庭湖入出湖水量

4種模擬情景下洞庭四水入湖水量一致，因此，荊江河段地形變化僅對(duì)荊南四河入湖水量和城陵磯出湖水量有影響，以松滋河新江口站和沙道觀站、虎渡河彌陀寺站、藕池河康家崗站和管家鋪站合成流量代表荊南四河入湖水量，荊南四河和城陵磯8—11月逐旬流量及其受地形影響的變化特征如圖7和圖8所示。

三峽水庫(kù)建庫(kù)后，荊江河段河床持續(xù)沖刷，荊南四河入湖水量持續(xù)減少。從圖7可以看出，在宜昌站實(shí)測(cè)來(lái)水條件下，荊南四河8—11月多年旬平均入湖流量減小249～1 660 m3/s；受湖區(qū)調(diào)蓄作用影響，出湖流量減小幅度小于入湖流量，出湖流量減少90～920 m3/s。從各旬變幅來(lái)看，荊南四河入湖流量變幅較大的時(shí)段集中在8月上旬，而11月中下旬變化幅度較??；出湖流量變幅較大的時(shí)段集中9月下旬，而11月中下旬變化幅度較小。從圖8可以看出，在宜昌站還原來(lái)水條件下，荊南四河8—11月多年旬平均入湖流量減小457～1 630 m3/s；受湖區(qū)調(diào)蓄作用影響，出湖流量減小幅度小于入湖流量，出湖流量減小360～440 m3/s。從各旬變幅來(lái)看，建庫(kù)前后荊南四河入湖、城陵磯出湖流量變幅較大的時(shí)段集中在8月上旬，而11月中下旬變化幅度較小。

(a) 流量

(a) 流量

3.3 枝城—螺山河段水文情勢(shì)變化特征

表9統(tǒng)計(jì)了宜昌站實(shí)測(cè)和還原來(lái)水情景下，2008—2018年地形變化引起的枝城—螺山河段各關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)8—11月平均水位和流量變化特征。實(shí)測(cè)來(lái)水條件下，受荊江河道沖刷下切的影響，在來(lái)水一定的情況下，荊江干流河道水位進(jìn)一步下降，枝城站受河道沖刷影響最為明顯，8—11月平均水位下降了1.22 m。荊江三口分流減少導(dǎo)致干流的沙市和監(jiān)利站流量分別增加570 m3/s和980 m3/s，但由于流量增加導(dǎo)致的水位抬升值小于河道沖刷導(dǎo)致的水位下降值，綜合影響下沙市和監(jiān)利兩站平均水位分別下降了1.54 m和0.82 m。荊江三口洪道入湖水量減少導(dǎo)致洞庭湖區(qū)各站平均水位下降0.53～0.62 m，且距離城陵磯越近，下降幅度越大，但下降幅度小于干流各控制站。受到洞庭湖調(diào)蓄的影響，城陵磯出湖流量減小值小于荊南四河入湖流量減小值，螺山站在干流來(lái)水增加和洞庭湖出水減少的綜合影響下，流量增加了560 m3/s，水位略有下降，變化不明顯。還原來(lái)水條件下，由于沒(méi)有受到水庫(kù)蓄水影響，來(lái)水量較實(shí)測(cè)情況增加，因而各控制站水文情勢(shì)變化幅度小于實(shí)測(cè)來(lái)水情況，空間變化規(guī)律與實(shí)測(cè)來(lái)水情況基本一致。

表9 枝城—螺山河段8—11月平均水位和流量受地形影響變化模擬結(jié)果Table 9 Variations of water level and discharge for reach from Zhicheng to Luoshan from August to November under topographical influence

在枝城站來(lái)水一定的條件下，地形變化對(duì)荊江三口分流量的影響見(jiàn)表10?？梢钥闯?，枝城站在流量為1萬(wàn)～4萬(wàn)m3/s時(shí)，2012年地形條件下荊江三口分流比相較1996年地形條件下減小了5.8%～6.3%，且流量越大，變化幅度越大。從各口門變化幅度來(lái)看，藕池口變化幅度最大，太平口次之，松滋口變化幅度最小。

表10 地形變化前后荊江三口分流能力變化Table 10 Distributary capacity of three outlets of Jingjiang reach before and after topographical change

4 討 論

本文分析了荊江河段河道地形改變后洞庭湖水文情勢(shì)的變化及其對(duì)荊江河段的反饋?zhàn)饔?，結(jié)果表明，在假定來(lái)水一定的條件下，對(duì)于中低水情況下，地形變化導(dǎo)致荊江三口分流量進(jìn)一步減少，枝城站流量與荊江三口分流量減少量存在顯著相關(guān)關(guān)系(圖9)，兩者在枝城站流量約為1.1萬(wàn)m3/s時(shí)有過(guò)渡區(qū)，且流量越小分流量減少幅度越大。洞庭湖分泄長(zhǎng)江干流水量減少，降低了洞庭湖的調(diào)蓄能力，使得同樣來(lái)水條件下長(zhǎng)江干流沙市—螺山河段的流量增加。研究表明，河道地形改變條件下，沙市、監(jiān)利以及螺山站的水位受流量增加和河道沖刷減少的綜合影響，對(duì)于沙市和監(jiān)利站，流量增加導(dǎo)致的水位抬升值小于河道沖刷導(dǎo)致的水位下降值，因此河道沖刷對(duì)于以上河段防洪形勢(shì)有利。螺山站由于河道沖刷不明顯，還原來(lái)水條件下流量增加導(dǎo)致的水位抬升值略大于河道沖刷導(dǎo)致的水位下降值，同流量下螺山站中低水水位有一定的抬高，當(dāng)來(lái)水量較大時(shí)螺山站的防洪形勢(shì)值得關(guān)注。李世強(qiáng)等[21]基于螺山站實(shí)測(cè)水位和流量分析指出，三峽水庫(kù)運(yùn)行后，螺山站在同流量下中低水水位抬高較多，高水水位抬高減少，與本文研究的結(jié)果基本一致，可以認(rèn)為河道地形改變是造成以上變化的原因之一。需要指出的是，洞庭湖的調(diào)蓄能力不僅與荊江三口分流量有關(guān)，還與自身的湖泊面積、洞庭四水來(lái)水以及出湖段長(zhǎng)江干流頂托影響關(guān)系密切，未來(lái)研究中需要結(jié)合各要素變化與洞庭湖調(diào)蓄間的響應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步分析洞庭湖調(diào)蓄對(duì)長(zhǎng)江中下游防洪總體布局的影響。

圖9 地形影響下枝城站流量與荊江三口分流量變化的相關(guān)關(guān)系Fig.9 Relationship between discharge at Zhicheng station and water diversion change of three outlets of Jingjiang reach under topographical influence

本文計(jì)算采用不同地形作為模型輸入，分析不同地形變化對(duì)長(zhǎng)江中下游以及洞庭湖水文情勢(shì)影響，僅改變了長(zhǎng)江干流的地形，而沒(méi)有反映洞庭湖以及四水尾閭地形變化對(duì)湖區(qū)水位的影響。朱玲玲等[22]研究表明，洞庭湖區(qū)1995—2003年以淤積為主，平均淤積厚度約為3.7 cm； 2003—2011年由淤轉(zhuǎn)沖，湖區(qū)平均沖刷深度約為10.9 cm；近年洞庭湖沖淤基本平衡，湖區(qū)沖淤變化對(duì)水位影響不大。未來(lái)工作中將進(jìn)一步完善湖區(qū)地形變化對(duì)洞庭湖水文情勢(shì)影響的研究。

5 結(jié) 論

a.三峽水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)，荊江干流和三口洪道均處于沖刷狀態(tài)，干流河道沖刷主要集中在建庫(kù)后的前3年，該時(shí)段年平均沖刷強(qiáng)度為建庫(kù)后的1.45倍；三口洪道沖刷主要集中在松滋河和藕池河，分別占總沖刷量的59%和20%。

b.受地形變化影響，在實(shí)測(cè)和還原來(lái)水條件下，洞庭湖區(qū)8—11月多年平均水位分別下降0.09～0.83 m和 0.45～0.74 m，兩種來(lái)水條件下水位變幅最大分別在9月下旬和8月上旬，地形變化對(duì)洞庭湖區(qū)水位的影響程度隨著與城陵磯距離增加而減弱。

c.受地形變化影響，荊南四河和城陵磯8—11月多年旬平均流量分別減少249～1 660 m3/s和 90～920 m3/s，地形變化削弱了長(zhǎng)江干流與洞庭湖的水力聯(lián)系，導(dǎo)致同樣來(lái)水條件下荊南四河入湖水量減少，進(jìn)而間接削弱了洞庭湖調(diào)蓄能力。地形變化導(dǎo)致荊江三口分流減少了5.8%～6.3%，且干流流量越大，變化幅度越大。

d.在枝城站來(lái)水一定的條件下，地形變化導(dǎo)致荊江三口分流量減少，且來(lái)水越少分流量減少幅度越大，進(jìn)而導(dǎo)致沙市—螺山河段的流量增加，同流量下螺山站中低水水位有一定的抬高。