Research Advances in River Evolution and Ecological Regulation in the Downstream of the Three Gorges Reservior

YAO Shi-ming, HU Cheng-wei, QU Geng

Journal of Changjiang River Scientific Research Institute ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (10) : 16-26.

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Journal of Changjiang River Scientific Research Institute ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (10) : 16-26. DOI: 10.11988/ckyyb.20210586
RIVER-LAKE PROTECTION AND REGULATION

Research Advances in River Evolution and Ecological Regulation in the Downstream of the Three Gorges Reservior

  • YAO Shi-ming1,2, HU Cheng-wei1,2, QU Geng1,2
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Abstract

Under the influences of natural conditions and human activities, the downstream rivers of the Three Gorges Reservior have been experiencing changes in flow and sediment conditions and river evolution, which in the meantime pose new demands for flood risk management, navigation, electricity generation, water supply and ecology. It is urgent to investigate the mechanisms underlying the water and sediment transport and river evolution in the downstream of the Three Gorges Reservior, and develop novel ecological regulation technologies, by which to promote the fusions of river regulation and ecology protection. In this paper we make a review on previous studies of water and sediment transport, river evolution, and ecological regulation in the downstream of Three Gorges Reservior. In view of the deficiencies of current studies, we put forward the direction and contents of future research: the spatio-temporal variation trend of water and sediment in the downstream channel of the Three Gorges Reservior, the interaction between the reconstruction of different river types and water-sediment transport, the habitat restoration technology for damaged river bank, the ecological reconstruction technology for embankment, and the eco-friendly methods and technologies for river regulation.

Key words

ecology of river / water and sediment conditions / river evolution / river-lake relation / Three Gorges Reservior / middle and lower reaches of the Yangtze River

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YAO Shi-ming, HU Cheng-wei, QU Geng. Research Advances in River Evolution and Ecological Regulation in the Downstream of the Three Gorges Reservior[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute. 2021, 38(10): 16-26 https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210586

References

[1] 余文畴, 卢金友. 长江河道演变与治理[M]. 北京:中国水利水电出版社, 2005.
[2] 余文畴. 长江河道探索与思考[M]. 北京:中国水利水电出版社, 2017.
[3] 潘庆燊, 胡向阳. 长江中下游分汊河段的整治[J]. raybet体育在线 院报, 2005,22(3): 13-16.
[4] 潘庆燊, 陈济生, 黄 悦, 等. 三峡工程泥沙问题研究进展[M]. 北京:中国水利电力出版社, 2014.
[5] 王 俊. 长江口河道演变规律与治理研究[M]. 北京:中国水利水电出版社, 2013.
[6] 姚仕明, 岳红艳, 何广水, 等. 长江中游河道崩岸机理与综合治理技术[M]. 北京:科学出版社, 2015.
[7] raybet体育在线 . 三峡工程泥沙重大问题研究项目成果报告:坝下游河道长期冲刷演变及其影响研究[R]. 武汉:raybet体育在线 , 2020.
[8] 余文畴. 长江河道认识与实践[M]. 北京:中国水利水电出版社, 2013.
[9] raybet体育在线 . 国家重点研发计划课题综合绩效评价科技报告:长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术研究[R]. 武汉:raybet体育在线 , 2020.
[10] 刘怀汉, 刘 奇, 雷国平, 等. 长江生态航道技术研究进展与展望[J]. 人民长江, 2020, 51(1): 11-15.
[11] 卢金友, 姚仕明. 水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制[J].水利学报, 2018, 49(1): 36-46.
[12] LI Q, YU M, LU G, et al. Impacts of the Gezhouba and Three Gorges Reservoirs on the Sediment Regime in the Yangtze River, China[J]. Journal of Hydrology, 2011, 403(3/4): 224-233.
[13] 姚仕明, 卢金友. 三峡水库蓄水运用前后坝下游水沙输移特性研究[J]. 水力发电学报, 2011, 30(3): 117-123.
[14] 王延贵, 刘 茜, 史红玲. 长江中下游水沙态势变异及主要影响因素[J].泥沙研究, 2014(5): 38-47.
[15] 长江水利委员会水文局. 2016年度三峡水库进出库水沙特性、水库淤积及坝下游河道冲刷分析[R]. 武汉:长江水利委员会水文局,2017.
[16] 杨云平, 张明进, 李松喆,等.三峡大坝下游粗细颗粒泥沙输移规律及成因[J]. 湖泊科学, 2017, 29(4): 942-954.
[17] TERMINI D. Non-uniform Sediment Transport Estimation in Non-equilibrium Situations: Case Studies[J].Procedia Engineering,2014,70:1639-1648. DOI:10.1016/j.proeng.2014.02.181.
[18] 刘金梅, 王光谦, 王士强. 沙质河道冲刷不平衡输沙机理及规律研究[J]. 水科学进展, 2003, 14(5):563-568.
[19] 徐照明, 徐兴亚, 李安强, 等. 长江中下游河道冲淤演变的防洪效应[J]. 水科学进展, 2020, 31(3): 366-376.
[20] 郭小虎, 李义天, 渠 庚, 等.三峡工程蓄水后长江中游泥沙输移规律分析[J]. 泥沙研究, 2014 (5): 11-17.
[21] 冯 雪, 夏军强, 周美蓉, 等. 三峡水库运用后荆江段非均匀悬沙恢复特性[J]. 湖泊科学, DOI: 10.18307/2021.0623.
[22] 长江水利委员会水文局. 2015 年度三峡水库进出库水沙特性、水库淤积及坝下游河道冲刷分析[R]. 武汉: 长江水利委员会水文局, 2016.
[23] 姚仕明, 王洪杨, 毛北平. 长江中游城汉河段推移质输沙率计算公式[J]. 水科学进展, 2017, 28(3): 329-337.
[24] 王洪杨, 姚仕明, 周儒夫. 三峡水库下游荆江河段推移质输沙率计算方法分析[J]. 泥沙研究, 2017, 42(1): 6-11.
[25] 钱 宁, 万兆惠. 泥沙运动力学[M]. 北京: 科学出版社, 1991.
[26] 韩其为, 何明民. 泥沙运动统计理论[M]. 北京: 科学出版社, 1984.
[27] 张 磊, 钟德钰, 王光谦, 等. 基于动理学理论的推移质输沙公式[J]. 水科学进展, 2013, 24(5): 692-698.
[28] 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]. raybet体育在线 院报, 2016, 33(7): 1-5.
[29] 李溢汶, 夏军强, 邓珊珊,等. 三峡工程运用前后沙市段河床形态调整特点[J]. raybet体育在线 院报, 2019, 36(2): 13-19.
[30] 庄灵光, 姚仕明, 赵占超. 水流动力轴线摆幅与弯曲河道曲率关系研究[J]. 水利水电技术, 2020, 51(8): 86-93.
[31] 姚仕明. 国家自然科学基金委员会面上项目结题报告:三峡运行后坝下游弯曲分汊河道演变规律研究[R]. 武汉:raybet体育在线 ,2019.
[32] 栾华龙, 刘同宦, 高华峰, 等. 新水沙情势下长江中下游干流岸线保护研究:以扬中市2017年江堤崩岸治理为例[J]. 人民长江, 2019, 50(8): 14-19.
[33] 倪晋仁,王随继.论顺直河流[J].水利学报,2000(12): 14-20.
[34] 张俊勇, 陈 立, 王家生. 河型研究综述[J]. 泥沙研究, 2005(4):76-81.
[35] LEWIN J,BREWER P A.Predicting Channel Patterns[J]. Geomorphology, 2001, 40: 329-339.
[36] 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河道冲刷分析[J]. 中国工程科学, 2011, 13(7): 129-136.
[37] DEFINA A. Numerical Experiments on Bar Growth[J]. Water Resources Research, 2003, 39(4): 285.
[38] CROSATO A, MOSSELMAN E, DESTA F B, et al. Experimental and Numerical Evidence for Intrinsic Nonmigrating Bars in Alluvial Channels[J]. Water Resources Research, 2011, 47(3): 77-79.
[39] VENDITTI J G, NELSON P A, MINEAR J T, et al. Alternate Bar Response to Sediment Supply Termination[J]. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 2012, 117(F2): F02039.
[40] 夏军强, 林芬芬, 周美蓉, 等. 近期界牌河段河床调整及其对航道条件的影响[J].应用基础与工程科学学报, 2020, 28(1): 27-39.
[41] GREGORY K J.The Human Role in Changing River Channels[J].Geomorphology,2006,79(3/4):172-191.
[42] 陈 飞,李义天,唐金武,等.水库下游分组沙冲淤特性分析[J].水力发电学报,2010,29(1):164 -170.
[43] DAI S B, YANG S L, LI M. The Sharp Decrease in Suspended Sediment Supply from China’s Rivers to the Sea: Anthropogenic and Natural Causes[J]. International Association of Scientific Hydrology Bulletin, 2009, 54(1): 135-146.
[44] YANG S L, MILLIMAN J D, LI P, et al. 50000 Dams Later: Erosion of the Yangtze River and Its Delta[J]. Global & Planetary Change, 2011, 75(1): 14-20.
[45] 卢金友, 朱勇辉.三峡水库下游江湖演变与治理若干问题探讨[J].raybet体育在线 院报,2014,31(2):98-107.
[46] 张耀先, 焦爱萍. 弯曲型河道挟沙水流运动规律研究进展[J].泥沙研究,2002(2):53-58.
[47] 李春光, 景何仿, 吕岁菊, 等. 弯道水流运动和河床变形数值模拟研究进展[J].华北水利水电学院学报, 2010, 31(1): 1-5.
[48] 李志威, 王兆印, 徐梦珍, 等. 弯曲河流颈口裁弯模式与机理[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2013, 53(5): 618-624.
[49] CAMPOREALE C, PERUCCA E, RIDOLFI L. Significance of Cutoff in Meandering River Dynamics[J]. Journal of Geophysical Research, 2008, 113: F1.
[50] GRENFELL M, AALTO R, NICHOLAS A. Chute Channel Dynamics in Large, Sand-bed Meandering Rivers[J]. Earth Surface Processes and Landforms, 2012, 37(3): 315-331.
[51] 张俊勇, 陈 立, 刘 林, 等. 汉江中下游河道最佳弯道形态[J].武汉大学学报(工学版),2007,40(1):37-41.
[52] 朱玲玲, 许全喜, 熊 明. 三峡水库蓄水后下荆江急弯河道凸冲凹淤成因[J]. 水科学进展, 2017, 28(2): 193-202.
[53] 樊咏阳, 张 为, 韩剑桥, 等. 三峡水库下游弯曲河型演变规律调整及其驱动机制[J].地理学报, 2017, 72(3): 420-431.
[54] 李宁波, 曾 勇, 吴忠明. 长江荆江河段七弓岭弯道主流撇弯原因初探[J]. 人民长江, 2013, 44(1):22-25.
[55] 何广水, 姚仕明, 金中武. 长江荆江河段弯道凸岸边滩非典型冲刷研究[J].人民长江, 2011, 42(17): 1-3,15.
[56] WORMLEATON P R, HEY R D, SELLIN R H, et al. Behavior of Meandering Overbank Channels with Graded Sand Beds[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2005, 131(8): 665-681.
[57] ALBERT C, STEFFLER P. Estimating Transverse Mixing in Open Channels Due to Secondary Current-Induced Shear Dispersion[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2007, 133(2): 186-196.
[58] 覃连超, 余明辉, 谈广鸣, 等. 河湾动力轴线变化与切滩撇弯关系研究[J]. 水动力学研究与进展(A辑), 2009, 24(1): 29-35.
[59] 刘 亚, 姚仕明, 谢 炎, 等. 弯曲分汊河型主支汊交替模式及驱动机制研究[J]. 应用基础与工程科学学报, 2020, 28(1): 18-26.
[60] 朱玲玲, 葛 华, 李义天, 等. 三峡水库蓄水后长江中游分汊河道演变机理及趋势[J].应用基础与工程科学学报, 2015, 23(2):246-258.
[61] BERTOLDI W, ZANONI L, MIORI S, et al. Interaction between Migrating Bars and Bifurcations in Gravel Bed Rivers[J]. Water Resources Research, 2009, 45:136148.
[62] CAMPOREALE C,PERUCCA E,RIDOLFI L,et al. Modeling the Interactions between River Morphodynamics and Riparian Vegetation[J].Reviews of Geophysics, 2013, 51(3): 379-414.
[63] HUANG H, DENG C, NANSON G C, et al. A Test of Equilibrium Theory and a Demonstration of Its Practical Application for Predicting the Morphodynamics of the Yangtze River[J]. Earth Surface Processes and Landforms, 2014, 39(5): 669-675.
[64] NANSON G C, HUANG He-qing. Self-adjustment in Rivers: Evidence for Least Action as the Primary Control of Alluvial-Channel Form and Process[J]. Earth Surface Processes and Landforms, 2017, 42(4): 575-594.
[65] BURGE L M. Stability, Morphology and Surface Grain Size Patterns of Channel Bifurcation in Gravel-Cobble Bedded Anabranching Rivers[J]. Earth Surface Processes and Landforms, 2006, 31(10): 1211-1226.
[66] 孙昭华, 李义天, 黄 颖, 等. 长江中游城陵矶-湖口分汊河道洲滩演变及碍航成因探析[J]. 水利学报, 2011, 42(12) : 1398-1406.
[67] 刘 亚, 郑 力, 姚仕明, 等. 分汊河道主支汊交替主导因子的转换模拟[J].水科学进展, 2020, 31(3):348-355.
[68] 王洪杨. 弯曲分汊河道水沙运动与河床演变耦合机理研究[D]. 武汉:raybet体育在线 , 2017.
[69] 邹 骥, 刘 亚, 卢金友. 平滩流量下弯曲分汊河道水力要素的突变性特征[J].raybet体育在线 院报,2020,37(2):15-20.
[70] 王 博, 姚仕明, 岳红艳, 等. 三峡水库运用后武汉天兴洲分汊河段演变规律及趋势[J].raybet体育在线 院报, 2015, 32(8): 1-8.
[71] 何广水,姚仕明,黎礼刚,等. 荆江护岸工程水毁机理及加固对策研究[J]. 人民长江,2006,37(7):54-56.
[72] 费晓昕, 张幸农, 陈长英. 平顺抛石护岸水毁模式及机理[J]. 水运工程, 2018(5):122-126.
[73] 费晓昕, 张幸农, 应 强, 等. 弯道抛石护岸水流特征及水毁试验研究[J]. 水运工程, 2017(12):153-158,178.
[74] 卢金友. 三峡工程下游河床冲刷对护岸工程的影响[J]. 人民长江, 2002,33(8):23-25.
[75] 卢金友,朱勇辉,岳红艳,等.长江中下游崩岸治理与河道整治技术[J].水利水电快报,2017,38(11):6-14.
[76] 孙 鹏, 王志芳. 遵从自然过程的城市河流和滨水区景观设计[J]. 城市规划, 2000(9):19-22.
[77] 童伟军, 郑文萍, 马 琳, 等. 不同生物促生剂添加量对垂直流人工湿地水质净化效果的影响[J]. 水生生物学报, 2019, 43(2): 431-438.
[78] 刘昌明, 李宗礼, 王中根, 等. 河湖水系连通的关键科学问题与研究方向[J]. 地理学报, 2021, 76(3):505-512.
[79] 樊孔明, 王 津, 曹炎煦. 河湖水系连通研究进展及应用[J]. 治淮, 2015(12):53-55.
[80] 左其亭, 崔国韬. 河湖水系连通理论体系框架研究[J]. 水电能源科学, 2012, 30(1):1-5.
[81] 王中根, 李宗礼, 刘昌明, 等. 河湖水系连通的理论探讨[J]. 自然资源学报, 2011, 26(3):523-529.
[82] 万 勇. 生态型护岸在观澜河治理工程中的应用[J]. 中国农村水利水电, 2005(11):89-90.
[83] 姚仕明, 岳红艳. 长江中下游生态护岸工程发展趋势浅析[J]. 中国水利, 2012(6):18-21.
[84] 王思凯, 张婷婷, 高 宇, 等. 莱茵河流域综合管理和生态修复模式及其启示[J]. 长江流域资源与环境, 2018, 27(1): 215-224.
[85] 孙昭华, 黄 颖, 曹绮欣, 等. 三峡近坝段枯水位降幅的时空分异性及成因[J]. 应用基础与工程科学学报, 2015, 23(4): 694-704.
[86] 唐金武, 邓金运, 由星莹, 等. 长江中游航道的临界归槽河宽[J]. 武汉大学学报(工学版), 2012, 45(1): 16-20,40.
[87] 李义天, 唐金武, 朱玲玲, 等. 长江中下游河道演变与航道治理[M]. 北京: 科学出版社, 2012.
[88] 高凯春. 三峡水库蓄水后长江中游航道治理参数确定方法研究[D].武汉:武汉大学,2013.
[89] 李元生.鹅头型分汊河段变化特征及治理措施[J].水运工程,2013(4):113-116.
[90] 刘万利, 朱玉德, 王建军, 等. 长江中下游分汊河段系统治理技术[M]. 北京: 人民交通出版社, 2015.
[91] 张明进. 新水沙条件下荆江河段航道治理工程适应性及原则研究[D].天津:天津大学,2014.
[92] 何传金. 长江中游荆江河段航道治理思路、对策及初步成效[J]. 水运工程, 2012(10): 11-17.
[93] REMO J, KHANAL A, PINTER N. Assessment of Chevron Dikes for the Enhancement of Physical-aquatic Habitat within the Middle Mississippi River, USA[J]. Journal of Hydrology, 2013, 501(Complete):146-162.
[94] 王文君, 黄道明.国内外河流生态修复研究进展[J]. 水生态学杂志, 2012, 33(4): 142-146.
[95] 陈兴茹.国内外河流生态修复相关研究进展[J]. 水生态学杂志, 2011, 32(5): 122-128.
[96] 董哲仁.生态水工学的理论框架[J].水利学报, 2003(1):1-6.
[97] 倪晋仁,刘怀汉,谷祖鹏.长江“黄金航道”整治技术研究与示范[J].中国环境管理,2017,9(6): 112-113.
[98] 刘金林, 张世宝, 王二平. 生态航道系统内涵及评价方法[J]. 华北水利水电大学学报(自然科学版), 2020, 41(4): 80-83.
[99] 李天宏, 丁 瑶, 倪晋仁, 等. 长江中游荆江河段生态航道评价研究[J].应用基础与工程科学学报, 2017, 25(2):221-234.
[100] 李天宏, 薛 晶, 夏 炜, 等. 组合赋权法-木桶综合指数法在长江生态航道评价中的应用[J].应用基础与工程科学学报, 2019, 27(1):36-49.
[101] 匡舒雅, 李天宏.五元联系数在长江下游生态航道评价中的应用[J].南水北调与水利科技, 2018, 16(5):93-101.
[102] 刘怀汉,雷国平,尹书冉,等. 长江干线航道治理生态措施及技术展望[J].水运工程,2016(1):114-118.
[103] 倪晋仁, 刘元元. 论河流生态修复[J].水利学报, 2006(9):1029-1037,1043.
[104] 丁永和,罗业辉,刘晓飞,等.生态设计理念在盐河航道中的应用和研究[J].水运工程,2011(增刊1):151-156.
[105] 葛红群. 京杭运河扬州段生态护岸设计[J]. 水运工程, 2010(5):75-78.
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