三峡水库蓄水后库区干流泥沙含量时空变化研究.pdf

第43卷第12期人民长江Vol，43．No．122012年6月YangtzeRiverJune，2012文章编号：1001—4179(2012)12—0014—03三峡水库蓄水后库区干流泥沙含量时空变化研究娄保锋，蒋静，刘成，冯艳玲，印士勇(长江流域水资源保护局长江流域水环境监测中心，湖北武汉430010)摘要：由于水体中某些污染物会以吸附态的形式吸附在泥沙上，因此，分析水库形成后水体中泥沙含量变化对研究水环境的变化具有积极意义。以实测泥沙资料为依据，分析了三峡水库蓄水前后2个多月相似年份干流泥沙含量时空分布的变化。结果表明，正常蓄水位实现后的第一年，同蓄水前相比，库区干流泥沙含量发生了很大变化，从库中至库首的干流江段，泥沙含量年均值比蓄水前下降了90％以上，且汛期下降幅度最大；同一水域泥沙含量的季节性差异比蓄水前明显减小。蓄水后从库尾至库首泥沙含量呈明显的沿程下降趋势。库区干流泥沙含量在蓄水后出现的新特征，可合理解释某些水质参数浓度的变化。关键词：水库蓄水；泥沙分析；水环境分析；三峡工程中图法分类号：X52文献标志码：A三峡水库在经历了2003年的135m蓄水、20061数据来源年的156m蓄水、2008年和2009年的172m试验性蓄水后，于2010年秋季和2011年秋季，实现了175m设本文所用数据来自长江水利委员会的监测结果，计水位蓄水。从三峡工程建设之前至今，泥沙问题一监测频率为每月1次，分析用数据为断面各测点均值，直是水利工程的重大科技问题之一，也是争论的焦点年度均值为12个月份的均值。监测断面为重庆寸滩、之一⋯。泥沙问题涉及到社会普遍关注的主要问题涪陵清溪场、万州沱口、巴东官渡口、坝上太平溪5个有水库长期使用、变动回水区的航道、坝区泥沙淤积对干流断面，基本覆盖了库区长江干流。枢纽运行的影响、枢纽下游的河道冲刷等问题。对这2结果与讨论些问题，有关学者取得了不少研究成果。但至今为止，经查阅大量文献发现鲜有对蓄水后河床上覆水2．1同一水域蓄水前后泥沙含量比较中泥沙含量的变化及其影响进行研究的成果。实际由图1可见，实现175m蓄水位后，库区干流沿程上，泥沙淤积和上覆水中的泥沙含量变化是一个问题各断面的泥沙含量皆有不同程度的下降，尤其是库中的两个方面，泥沙淤积导致上覆水中的泥沙含量降低，至库首水体，即离大坝越近，下降幅度越大，寸滩、清溪但对降低程度及其对水环境的影响研究很少，水体中场、沱口、太平溪断面泥沙含量分别下降了约56．3％，有些污染物会以吸附态存在。，因而泥沙含量与上52．7％，92．3％，92．4％，96．5％。覆水中某些类型的污染物浓度息息相关，泥沙含量的蓄水后库区干流流速大为降低，导致泥沙沉积而研究对解释某些水质问题具有重要意义。有鉴于此，使泥沙含量大为降低。根据《长江三峡水利枢纽环境本文选取175m设计水位实现后的第一年(2011年)影响报告书》成果，预测蓄水后头的10a，万州至大坝代表蓄水后的情况，选取蓄水前与2011年来水量近似库区内泥沙含量降低82．7％，而设计水位实现的第的2001年代表蓄水前的情况，研究蓄水前后库区干一年，万州至大坝水体泥沙含量实际下降幅度为92％流上覆水中泥沙含量的变化。～97％，由此可知，环评报告书的预测基本上准确，预收稿日期：2012—05—08基金项目：水利部公益性行业科研专业经费资助项目(200901013)作者简介：娄保锋，男，高级工程师，博士，主要研究方向为水环境化学。E—mail：lbfsdlc@126．com 第12期娄保锋，等：三峡水库蓄水后库区干流泥沙含量时空变化研究l5测结果略小于实际结果。和库首水域泥沙含量的季节性差异在蓄水后显著减小。库中的万州沱口断面泥沙含量在2011年汛期最高值约为120mg／L，而在蓄水前的2001年的汛期最高值约为1200mg／；坝上太平溪断面在2011年汛期最高值仅为49mg／L，而在蓄水前的2001年的汛期最高值为1629mg／L，可见蓄水后库区干流泥沙含量的下降主要发生在汛期。2．3泥沙含量沿程变化特点图1库区千流泥沙含量蓄水前后对比根据图1显示，蓄水后，泥沙含量沿程降低，从库尾的寸滩断面至坝上太平溪断面，泥沙含量2011年均2．2泥沙含量季节变化特征值由174．1ITIg／L下降为14．5mg／L，下降幅度为图2～4为分别位于库尾、库中、库首3个断面泥91．7％，而且在库中至库首水域下降幅度最大。沙含量在蓄水前后代表年不同季节的变化情况。2．4讨论：、蓄水后，库区干流水位大幅度上升，流速大为减点缓，2003年初次蓄水前坝上水位一般为60～90m，＼删《巾2011年为145～175m；万州沱口附近水域断面平均流受速在初次蓄水前大致为1．0～2．2m／s，至2011年下降为约0．1～0．6m／s。流速下降导致泥沙大量沉积，据《中国河流泥沙公报》，蓄水前的2001年和2002年，大坝下游的宜昌站年输沙量为2．99亿t／a和2．28亿t／图2蓄水前后寸滩断面泥沙含量随季节的变化a，而172m蓄水后的2009年宜昌站年输沙量为0．351亿t／a，比蓄水前下降约80％以上。蓄水后库区泥沙沉积正是导致库区干流泥沙含量大幅度下降的原＼因。删(帕佘蓄水后泥沙含量的减小具有重要的环境意义，因为有些污染物倾向于吸附在泥沙颗粒上，所以泥沙沉降还具有一定的水净化作用，能合理地解释蓄水后某12345678910li12月份些水质参数的变化，如印士勇等的研究表明，三峡水库图3蓄水前后万州沱口断面泥沙含量随季节的变化实现172m蓄水位后，库区干流高锰酸盐指数、总磷、铅等参数都有不同程度的下降，且越近大坝，其下降程度越大。这种下降仅靠水污染控制政策措施的实施是无法解释的，其主要原因还在于泥沙沉降将一部由分污染物从上覆水带进了底泥中。＼删相3结论噗实现175m蓄水位后的第一年，库区干流泥沙含12345678910l112量比初次蓄水前大幅度减小，从库中的万州沱口至坝月份上水域，泥沙含量年均值比蓄水前下降了90％以上，图4菁水前后坝上太平溪断面泥沙含量随季节的变化而且这种下降主要发生在汛期。蓄水后，泥沙含量从总体而言，蓄水后三峡库区干流泥沙含量仍存在库尾至库首呈沿程下降趋势，总下降幅度也达到了季节性变化特征，但差异程度已较蓄水前大为降低。90％以上；库区干流泥沙含量仍具有季节性特征，但库从寸滩断面来看，蓄水后，库尾水域泥沙含量的季节性中至库首水域泥沙含量的季节性差异远小于蓄水前。变化特征仍然非常明显，但泥沙含量较蓄水前已有明实现175m蓄水位后的第一年，库区干流万州至显下降；从万州沱口断面和坝上太平溪断面来看，库中坝上水域泥沙含量下降比例基本符合《长江三峡水利 16人民长江2012生枢纽环境影响报告书》的预测成果，实际下降比例为[4]陈静生，张字，于涛，等．泥沙对黄河水质参数COD、高锰酸盐指数、BOD5的影响[J]．环境科学学报，2004，24(3)：369—375．92％～97％，预测下降比例为82．7％。[5]MurrayKS，Cauvet，D，MarkLybeer，eta1．Particlesizeandchemi．蓄水后库区干流泥沙含量的大幅下降是由于库区calcontrolofheavymetalsinbedsedimentfromtheRougeriver，水位抬高、流速减缓、泥沙沉降所致。泥沙沉降可将库SoutheastMichigan【J]．Environ．Sci，Techno1．，1999，(33)：987—区干流某些污染物从上覆水中带人底泥，因而具有重992．要的环境意义，可合理解释某些水环境现象的变化原[6]中华人民共和国水利部．中国河流泥沙公报[R]．北京：中华人民因。共和国水利部，2001．[7]中国环境科学院环境评价部，长江水资源保护科学研究所长江参考文献：水利枢纽环境影响报告书[R]．北京：中国环境科学院环境评价[13张光斗，潘家铮．长江三峡工程重大科技问题研究[J]．中国科学部，长江水资源保护科学研究所，1991．院院刊，1994，(3)：231—238．[8]印士勇，娄保锋，刘辉，等．三峡工程蓄水运用期库区干流水质分[2]卢金友，黄悦，王军．三峡工程蓄水运用后水库泥沙淤积及坝下游析[J]．长江流域资源与环境，2011，20(3)：305—3l0．河道冲刷分析[J]．中国工程科学，2011，13(7)：128—136．(编辑：常汉生)f31张仁．三峡水库的泥沙问题[J]．水力发电，2009，35(12)：9一l2．ResearchontemporalandspatialvariationofsedimentcontentinmainstreamafterimpoundmentofThreeGorgesReservoirLOUBaofeng，JIANGJing，LIUCheng，FENGYanling，YINShiyong(WaterEnvironmentMonitoringCenterofYangtzeRiverBasin，YangtzeRiverValleyResourcesProtectionBureau，Wuhan430010，China)Abstract：Sincesomepollutantsinthewaterwillbeabsorbedtothesediment，SOtheanalysisofsedimentcontentvariationaf-terreservoirimpoundmenthasanimportantsignificancetotheresearchofwaterenvironmentchange．Accordingtomeasuredda—ta，thesedimentcontentvariationintheThreeGorgesReservoirin2yearswithsimilarwaterquantitybeforeandafteritsim—poundmentisanalyzed．Theresultsshowthatcomparedwiththeyearsbeforeimpoundment，thesedimentcontentinthemain—streaminthefirstyearafter175mimpoundmentchangedgreatly；fromthemiddleofreservoirtothedam，theaveragesedimentcontentdecreasedbymorethan90％comparedwiththatbeforeimpoundment，especiallyinfloodseason；theseasonaldifferenceofthesamewaterzoneobviouslybecomessmallercomparedwiththatbeforeimpoundment；thesedimentcontentdeceasesobvi一0uslyfromthereservoirtailtothehead．Thenewcharacteristicsofsedimentcontentinthemainstreamafterimpoundmentcanreasonablyexplainthevariationcauseofsomewaterqualityparameters．Keywords：impoundment；sedimentanalysis；waterenvironmentanalysis；ThreeGorgesReservoir⋯，⋯】Hl】⋯’⋯⋯～⋯⋯l(】⋯，一】～】⋯】0●，-0t·简讯·黄河流域省界断面水质监测实现全覆盖截至目前，黄河水利委员会已经提前实现了黄河流域省界测覆盖率为45．3％。为了顺利实现省界断面水质监测全覆盖断面水质监测全覆盖目标任务。目标，黄委组织对沿黄各省(区)水环境监测能力开展调研，为贯彻落实最严格的水资源管理制度，按照水利部提出的2011年6月召开了黄河流域省界断面监测全覆盖及前期调查2012年流域省界断面监测覆盖率达到80％、2013年达到100％监测启动会，会同沿黄各省(区)对黄河流域41个未实施监测的目标要求，黄委结合流域机构自身特点和当前水质监测能力省界断面开始调查监测。2011年底，各省区按要求提交了41现状，采取直测、委托监测、共建共管3种手段，将全流域省界个省界断面的水质监测成果。断面监测覆盖率由2011年的45．3％提高到目前的100％。从2012年开始，黄河流域正式启动省界断面全覆盖监测，黄委自2010年开展了黄河流域省界水质断面复核工作以并对外发布信息。其中黄委系统直接监测的省界断面由34个来，历经断面选址、现场查勘、征求区域省(区)政府意见、修改提高到40个。复核等程序，2011年上半年经上报水利部共核定黄河流域75(长江)个省界水质断面，其中仅有34个断面实施了监测，省界断面监