本书以三峡水库及金沙江下游的溪洛渡、向家坝梯级水库为主要研究对象，内容涵盖预报调度技术、减淤调度、汛期洪水资源利用、汛前消落与汛末蓄水、水沙变化与河道治理、水生态与水环境、联合调度平台建设等，结合三峡水库等工程调度运行实践，经总结提炼形成三峡水库科学调度关键技术。本书提出的相关技术成果均应用于三峡水库等工程调度，在类似工程中具有参考价值和推广意义。
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第1章 绪论1
1.1 水库调度研究的重要性2
1.2 三峡水库调度运行实践与成效3
1.2.1 2016年调度实践与成效4
1.2.2 2017年调度实践与成效5
1.2.3 2018年调度实践与成效6
1.2.4 2019年调度实践与成效7
1.2.5 2020年调度实践与成效8
1.3 本书主要内容11
第2章 三峡水库水文特征及预报技术15
2.1 水文基础资料一致性分析16
2.1.1 洪水、径流还原还现16
2.1.2 设计洪水过程分析与计算17
2.1.3 三峡、葛洲坝水库出库流量率定18
2.2 上游水库群运行后洪水特性及规律19
2.2.1 梯级水库群条件下洪水传播特性19
2.2.2 长江上游洪水分期规律21
2.3 水文气象预报方法23
2.3.1 长江流域降水集合预报23
2.3.2 分布式水文模型预报25
2.3.3 洪水演进模拟28
2.3.4 长江上游旱涝长期预测28
2.4 三峡水库不确定性水文预报31
2.4.1 洪水集合概率预报方法31
2.4.2 洪水集合概率预报应用研究32
2.5 短中期水文气象预报实践34
2.5.1 短中期降雨及水文预报精度评定方法34
2.5.2 短中期水文气象预报精度评定结果35
第3章 溪洛渡、向家坝、三峡水库泥沙冲淤规律与减淤调度36
3.1 长江上游重点产沙区产输沙规律37
3.1.1 长江上游干支流及三峡水库入库水沙量变化过程37
3.1.2 典型产沙区产输沙过程及土壤侵蚀分布变化调查37
3.1.3 典型流域输沙变化过程和影响机理38
3.1.4 典型水库淤积调查及金沙江下游梯级和三峡水库入库泥沙量预测39
3.2 三峡水库区间入库泥沙调查及规律40
3.2.1 基于泥沙指纹识别的三峡水库区间重点产沙区域辨识40
3.2.2 三峡水库区间及主要支流入库泥沙量淤积特征41
3.3 溪洛渡、向家坝、三峡水库入库泥沙实时预报技术42
3.3.1 溪洛渡、向家坝、三峡水库入库泥沙实时监测技术42
3.3.2 溪洛渡、向家坝、三峡水库洪峰沙峰传播特性42
3.3.3 溪洛渡、向家坝、三峡水库泥沙实时预报体系43
3.3.4 联合调度下三峡水库沙峰过程排沙调度的“蓄清排浑”新模式43
3.4 三峡及上游大型水库泥沙冲淤观测关键技术与控制指标44
3.4.1 船载动态三维激光水库消落带地形扫描系统研发44
3.4.2 三峡水库大水深测量精度提升方法44
3.4.3 三峡及上游大型水库淤积物密实沉降观测45
3.4.4 三峡水库水文泥沙实时监测及在线整编45
3.4.5 三峡及上游大型水库泥沙冲淤观测控制指标46
3.5 新的入库水沙和联合优化调度条件下三峡库区泥沙淤积研究47
3.5.1 三峡库区泥沙沉降机理47
3.5.2 三峡水库及长江上游梯级水库水沙数学模型改进47
3.5.3 三峡库区泥沙淤积长期预测49
3.6 新水沙条件下长江中下游干流河道的冲淤变化响应49
3.6.1 坝下游河道冲刷响应及影响因素49
3.6.2 长江中下游河道冲淤变化趋势50
3.6.3 典型河段滩槽演变趋势51
3.6.4 主要控制站水位-流量关系变化趋势52
3.6.5 槽蓄关系变化趋势预测53
3.7 上游水库群运行后金沙江下游梯级与三峡水库联合减淤调度方案54
3.7.1 金沙江下游梯级及三峡水库消落期联合减淤调度方案54
3.7.2 金沙江下游梯级及三峡水库汛期联合减淤调度方案55
3.7.3 金沙江下游梯级及三峡水库蓄水期联合减淤调度方案56
3.7.4 金沙江下游梯级及三峡水库全时期联合减淤调度方案56
第4章 溪洛渡、向家坝、三峡水库联合防洪调度及洪水资源利用57
4.1 基于不同典型洪水分类的水库群联合防洪调度方式58
4.1.1 洪水样本分类58
4.1.2 上游水库群对不同类型寸滩站洪水的拦蓄方式59
4.2 水库群联合防洪调度对城陵矶及武汉地区防洪作用62
4.2.1 对城陵矶地区防洪作用62
4.2.2 对武汉地区防洪作用64
4.3 长江中游水库群联合防洪调度方式65
4.3.1 洞庭湖四水水库群配合三峡水库防洪调度65
4.3.2 鄱阳湖五河水库群联合防洪调度方式67
4.3.3 三峡水库和清江梯级水库联合防洪调度方式69
4.4 溪洛渡、向家坝与三峡水库洪水资源利用70
4.4.1 溪洛渡、向家坝汛期运行水位上浮空间70
4.4.2 三峡水库汛期运行水位动态控制72
4.4.3 三库联合常遇洪水调度79
第5章 溪洛渡、向家坝、三峡水库联合蓄水调度82
5.1 水库群蓄水期调度需求与蓄水形势83
5.1.1 水库群蓄水期综合利用需求83
5.1.2 水库群蓄水形势84
5.2 梯级水库群蓄水时机选择与蓄水库容分配86
5.2.1 流域水文气象预报水平综合评估86
5.2.2 流域枯水预判条件与蓄水时机选择87
5.2.3 梯级水库汛期末段蓄水库容动态分配89
5.3 溪洛渡、向家坝与三峡水库协同蓄水方案92
5.3.1 蓄水方案设置92
5.3.2 蓄水指标比较93
5.3.3 蓄水风险分析94
5.3.4 三库协调蓄水方式95
5.4 梯级水库蓄水对长江中下游水文情势影响96
5.4.1 长江干流水位对蓄水期上游水库群调度的响应规律96
5.4.2 水库蓄水对两湖地区水文情势的影响100
第6章 溪洛渡、向家坝、三峡水库联合消落与应急补水调度103
6.1 长江中下游应急补水需求104
6.1.1 涉及断面情况104
6.1.2 各类型应急补水需求105
6.2 长江口咸潮入侵影响因素与基本特征107
6.2.1 长江口咸潮入侵影响因素107
6.2.2 长江口咸潮入侵基本特征108
6.2.3 长江口咸潮入侵时间演变规律108
6.3 上游水库群运行对长江口水资源量影响110
6.3.1 三峡水库水资源调度110
6.3.2 其他水库水资源调度111
6.3.3 径流组成分析111
6.4 控制断面目标参数研究与分析113
6.4.1 宜昌—城陵矶河段113
6.4.2 城陵矶—大通河段115
6.4.3 大通以下河段116
6.5 协调综合需求的水库群消落深度分析118
6.5.1 消落深度影响因素分析118
6.5.2 现状水平年分析119
6.5.3 规划水平年分析120
第7章 三峡水库不同运行水位与库区水面线响应关系122
7.1 三峡水库库区水面线基本情况123
7.1.1 研究基础123
7.1.2 三峡水库蓄水运用以来库区实际水面线情况124
7.2 水库洪水演进计算模型124
7.2.1 水库洪水演进计算模型构建124
7.2.2 洪水演进计算模型改进126
7.2.3 模型率定与验证128
7.3 三峡水库库尾水位-流量关系及行洪能力变化129
7.3.1 库尾河段水面比降变化129
7.3.2 主要控制站行洪能力变化130
7.4 三峡水库淹没可控的调度运行策略分析132
7.4.1 来水组合对库区水面线的影响132
7.4.2 淹没可控的临界水位与流量133
7.4.3 库区淹没风险与调度运行对策134
7.5 三峡水库不同运行水位对库区淹没影响135
7.5.1 淹没影响分析概述135
7.5.2 三峡库区不同水面线淹没分析136
7.5.3 敏感库段淹没影响136
第8章 长江中下游干流河槽发育与岸坡稳定138
8.1 三峡水库蓄水以来长江中下游河道造床流量139
8.1.1 河道造床流量计算方法139
8.1.2 坝下游造床流量影响因素141
8.1.3 三峡水库控泄流量过程143
8.2 新水沙条件下三峡水库长江中下游河槽发育143
8.2.1 洪水过程对河槽发育的影响143
8.2.2 典型洪水年水沙过程对洪水河槽塑造效果144
8.2.3 长系列年水沙过程对洪水河槽塑造效果146
8.3 新水沙条件下长江中下游险工段岸坡稳定性148
8.3.1 新水沙条件下典型险工段岸坡稳定性影响因素148
8.3.2 长江中下游典型险工段岸坡稳定性分析150
8.3.3 新水沙条件下典型险工段岸坡稳定性变化趋势152
第9章 荆南四河水沙变化及对策155
9.1 荆南四河水沙总体概况156
9.1.1 研究范围156
9.1.2 主要研究内容159
9.2 荆南四河河势冲淤演变及水资源开发利用160
9.2.1 河势冲淤演变160
9.2.2 水资源开发利用160
9.3 荆南四河径流量及分流分沙情势变化161
9.3.1 荆南四河径流量变化161
9.3.2 分流分沙情势变化162
9.4 新水沙条件下荆南四河冲淤及河势变化预测162
9.4.1 冲淤变化预测162
9.4.2 河势变化预测163
9.5 三峡水库运行对荆南四河水资源量影响165
9.6 冲淤变化对荆南四河水资源量影响167
9.7 梯级水库应对荆南四河水资源量减少的对策168
9.7.1 针对三峡水库168
9.7.2 针对上游水库群168
9.8 新水沙条件下荆江三口河口疏浚方案研究169
9.8.1 疏浚方案比选169
9.8.2 疏浚效果和影响169
9.8.3 推荐疏浚方案设计171
第10章 三峡水库优化调度与水生态环境演变172
10.1 三峡水库运用与水质的响应关系173
10.1.1 三峡水库运用与水库干流水质变化173
10.1.2 三峡水库运用与长江中下游干流水质变化176
10.2 三峡水库运用与支流水华响应关系181
10.2.1 水华发生影响因子识别181
10.2.2 水库调度对浮游植物群落的影响182
10.2.3 水华与水库调度的响应关系分析185
10.3 三峡水库运用与洞庭湖湿地变化响应关系186
10.3.1 洞庭湖湿地演变186
10.3.2 洞庭湖湿地植被及其变化187
10.3.3 洞庭湖湿地植被变化与水库调度的响应关系188
第11章 促进重要鱼类自然繁殖的三峡水库生态调度关键技术191
11.1 三峡库区典型支流产黏沉性卵鱼类资源状况192
11.1.1 三峡库区典型支流产黏沉性卵鱼类资源现状192
11.1.2 三峡库区典型支流产黏沉性卵鱼类繁殖生物学194
11.1.3 三峡库区典型支流产黏沉性卵鱼类早期资源现状196
11.2 三峡坝下鱼类群落及早期资源动态198
11.2.1 坝下宜昌江段鱼类群落结构变动特征198
11.2.2 坝下沙市江段产漂流性卵鱼类早期资源现状200
11.3 促进不同产卵类型鱼类自然繁殖的生态调度需求203
11.3.1 三峡库区产黏沉性卵鱼类自然繁殖的生态调度需求203
11.3.2 三峡坝下产漂流性卵鱼类自然繁殖的生态调度需求205
11.4 针对不同产卵类型鱼类自然繁殖的三峡水库生态调度试验及其效果监测207
11.4.1 促进三峡库区产黏沉性卵鱼类自然繁殖的生态调度试验207
11.4.2 促进三峡坝下产漂流性卵鱼类自然繁殖的生态调度试验208
参考文献216
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