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海洋试点国家实验室研究人员在大坝调控下游极端洪水行为研究方面取得重要进展
来源:海洋地质过程与环境功能实验室    通讯员:胡珊    2018-05-07 10:36:12

海洋试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室戴志军教授课题组在大坝调控下游极端洪水方面取得新进展。研究成果以“Modulation of extreme flood levels by impoundment significantly offset by floodplain loss downstream of the Three Gorges Dam”(三峡大坝蓄水对极端洪水位的调控作用被下游河漫滩的损失有效削弱)为题,于2018年4月16日在Geophysical Research Letters(《地球物理研究快报》)杂志发表。戴志军教授为论文的通讯作者,梅雪菲为第一作者。论文链接:http://dx.doi.org/10.1002/2017GL076935

人类发展史是一部抵御洪水灾害与保护社会文明相互耦合的历史。洪水作为世界最普遍的自然灾害之一,在全球气候变化情境下日益增加。构建大坝是全球诸多大河抵御洪水的主要手段,但这些蓄水结构对极端洪水的缓冲程度究竟有多大一直以来持有不确定性。基于此,发生在中国长江的2016年灾难性洪水被第一次用来评估长江上游链珠式水库,包括世界最大的水利枢纽工程三峡大坝,对下游洪水流量及水位的调控效应。研究表明,自1870年以来最强的ENSO事件在长江流域产生了最严重的降雨,然而,相应的洪水事件在长江河口潮区界大通的洪水流量记录中仅位居第7。成果揭示,长江上游链珠式水库在2016年7月25日蓄水超过30000m3/s,从而阻止了历史第二大洪水在下游河段的出现,其中三峡水库蓄水贡献约50%,有效降低大通洪水位1.47 m。但是,三峡水库大规模拦截上游泥沙导致下游河漫滩发生普遍侵蚀。下游河漫滩的损失削弱了其对洪水的阻滞作用,进而导致洪水上升0.22 m。可见,三峡大坝蓄水对极端洪水位的调控作用被下游河漫滩的损失有效削弱。研究还发现,尽管大坝在一定程度上削弱了洪峰,但其导致的下游侵蚀诱发洪水流量-水位特性由逆时针向顺时针方向改变,使水位迅速上升而加剧下游漫堤风险。

该团队进一步指出,如果上游水库继续拦截泥沙,下游河漫滩将持续侵蚀,意味着地貌变化对洪水的负面影响将加剧。与此同时,三峡水库拦截泥沙引发的蓄水库容减小,则意味着其对洪峰流量的调控能力将减弱。因此,随着全球变暖导致的极端洪水事件持续增多,在未来的一段时间内,长江下游河段类似2016年的洪水事件可能将不断发生,甚至有可能成为常态现象。 


48010-01.gif图1. 长江上游水库对下游洪水的调控作用 (A. 2016年特大洪水与没有三峡调控及没有所有上游水库调控情境的比较; B. 三峡蓄水及三峡引起下游河漫滩侵蚀对2016年特大洪水水位的定量分析)


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图2. 长江上游水库对下游河漫滩的侵蚀作用(A. 2008年长江河口潮区界大通段地貌特征; B. 三峡建坝前后大通站流速对比;C. 2013年长江河口潮区界大通段地貌特征; D. 三峡建坝前后大通站水位对比)


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