长江航道环境基本特征系列二(水文.pdf

长江航道环境基本特征系列二(水文、气象)(一)水文长江干线6 7、8、9四个月为洪水期，水位高，流速大；12月至翌年3月 为枯水期，水位低，流速小，航行条件差；4、5、10、11四个月为中水期，水 位适中，为全年航行条件较好的时期。(1)长江上游自然河段水位周期变化，比降、流速较大，水流流态紊乱。在 洪水季节，洪峰来临时，水位日涨落剧烈。回水变动区段，中枯水期比降小、流速缓慢，流态平稳，洪水期恢复自然状态，比降、流速较大，水流流态紊乱。长江上游，主要有嘉陵江、涪江、渠江、乌江等河流汇入长江。(2)库区航段，水深富裕，比降小、流速缓慢，流态平稳。三峡水库根据工程进展及防洪、通航的需要在145m至175m水位间运行。每年5月末至6月初，水库水位降至汛期限制水位145m整个汛期6-9月份，除入库流量大于下游河 道安全泄量时拦截超额洪水，水库水量抬高外，一般维持在145m运行。汛末10月水库蓄水，逐渐升高到175m运行。12月至历年4月底水库按保证出力要求运 行，并逐步降落，以增加下游流量和电站出力，但枯季消落最低水位不低于155m以保证水库回水变动区航道水深。三峡库区季节性水位运行示意图如下：水位(m)图2.1-3三峡库区季节性水位运行示意图三峡库区年径流丰富，主要来源于降水，通过各支流汇集于长江。径流量变 化与降水的季节性变化一致，洪水季节发生在每年的6-10月，枯水季节发生在每年的11-次年4月。汛期6-10月径流量占全年70%以上，根据宜昌站多年实测 资料分析，主要水文特征如下：最大年径流量5205亿立方米；最小年径流量3570亿立方米；多年平均径流量4390亿立方米。实测最大流量70800m3/s,实测最 小流量2770 m3/s。成库后，由于水位抬高，过水面积增大，水流流速减小，水流相对平缓。洪水期表面流速：坝前水域1.4m/s左右，巴东3 m/s左右，万州3.5 m/s左右。枯水期表面流速：坝前水域0.3m/s左右，巴东0.5m/s左右，万 州0.7m/s左右。三峡水利枢纽修建，水库蓄水后，具有防洪和通航两方面的作用，按照其水 位运行规律，洪水期根据防洪需要，可对洪峰实行拦截错峰，一定程度上降低中 游洪水水位。枯水期，库区水位逐步下降，增大了出库下泄流量，形成对长江中游流量的补偿机制，可提高中游水位，缓解长江中游枯水浅情。(3)中游受长江上游来水和支流水系雨水补给影响，水位变化非常明显，按照季节、月份分为枯、中、洪三个时期。一般情况下，12月份至来年3月份为 枯水期，4月和11月份为中水期，5至10月份为洪水期，其中6、7、8、9月份 出现高洪水位。中游平均纵比降为0.0421%。,其中宜昌至城陵矶为0.0511%。，城 陵矶至武汉为0.0261%o。中游枯水期流速为1.0m/s1.7m/s，个别河段可超过2.0m/s;洪水期一般可达3.0m/s，洪峰时可达5.0m/s。中游水流流态复杂，在干支流交汇水域，当干流水位急退或支流水位暴涨时，出现吊口水;在弯曲河段出现扫弯水;在秋后江水急退时出现走沙水等。长江中 游，主要有湖北的清江、汉水，湖南的湘、资、远、澧四水汇入，湖南的四水以 洞庭湖为中心，由285条干支河流航道、湖泊航线构成四通八达的水网。(4)长江下游水位变化与雨水分配相吻合。每年4、5月间洞庭湖、鄱阳湖地 区及长江两岸支流发水，使干流水位上涨，形成短期的春汛期;6月间长江全流 域降雨，各支流水位上涨较快而进入汛期，至7、8、9月川江发水而出现全年水 位最高时期;9月下旬、10月间降雨渐少，水位回落，汛期结束;11月起逐渐 进入枯水期。按上述水位变化的规律，结合航行条件，长江下游通常以 水位的高低来划 分洪、中、枯三个水位期：当汉口水位10米以上为洪水期，一般是7、8、9三 个月;当汉口水位在10米4米之间时为中水期，一般是4、5、6、10、11五 个月;当汉口水位降低至4米以下时为枯水期，一般是12月至次年3月共四个 月。长江下游的流速，一般是洪水期大于枯水期，上游段大于下游段，狭窄区大 于宽敞区，主航道大于经济航道，落潮流速大于涨潮流速。各港流速大致情况为：武汉枯水期1.8千米/小时，洪水期9.215.0千米/小时；九江枯水期3.7千米/小时，洪水期9.5千米/小时，大通枯水期2.0千米/小时，洪水期7.9千米/小时；芜湖枯水期1.8千米/小时2.7千米/小时，洪水期9.3千米/小时。长 江下游水量充沛，流量大。汉口多年平均流量为23020立方米/秒，大通站，多年平均流量为28800立方米/秒。长江下游的潮汐在枯水期小潮汛时可到芜湖，大潮汛时可到大通。潮流地段潮差变化，是自上而下递增。长江下游在江西省有赣、抚、信、饶、修等主要河流汇入鄱阳湖后，在湖口 入长江，在安徽省主要有青弋江、水阳江和巢湖水系汇入。（二）气象长江流域气候温暖，雨量丰沛，由于地形变化大，有着多种多样的气候类型。长江上游地处我国西部，受多重季风影响，气候变化大，有暴雨洪涝、干旱、低 温阴雨、雷暴、冰雹、高温和大雾等气候灾害；长江中游段地处我国中部，绝大部分处于亚热带地区，气候温暖湿润，温度、降水、风和雾都对通航环境产生较大的影响；下游地处我国中部，属于北亚热带，湿润的季风气候区。长江流域气 候的一般特点是四季分明，春秋较长，夏季炎热，冬季寒冷。1、温度长江上游段年平均气温在18C左右。盛夏平均气温一般为2628C,秋季 凉爽，多细雨，冬季气温最低的1月份，平均温度也有45C左右。三峡成库 后，年平均气温变化不超过0.2C,冬春季月平均气温可增高0.3 1C,夏季月 平均气温可降低0.9 1.2C；极端最高气温可降低4C左右，极端最低气温可增 高3度左右，年平均气温为16.3 18.2C。长江中游段四季温差较大，夏季最高温度可达42C左右；冬季受寒潮袭击，最低温度可降至-17 C。长江下游段年平均气温在16C左右，夏季最高温度可达到40C以上，一般 约为35C;冬季平均气温为2C,最低温度可降至-10C以下。2、降水长江上游段常年降水充沛，年平均降水量为10701682毫米，降水时段主 要集中在春末至仲秋，冬干夏雨，雨热同季。春季降水与秋季降水总量相似，但秋雨持续时间长，一般强度不大，形成绵绵秋雨。平均暴雨日数为24天，东 部略多于西部；暴雨主要发生在411月，6月、7月发生次数最多。三峡成库 后年降水量增加约3毫米，影响涉及库周几千米至十几千米，因地形而异。2008年6月，重庆地区曾发生百年一遇的大暴雨。长江中游段降水多集中在68月份，年均雨量约1200毫米。当降水时间持 续较长时，可能出现特大洪水，如1998年发生的特大洪水，导致长江中游出现 大范围禁航。区域性和局部性暴雨还易导致山洪暴发、河水泛滥、等自然灾害。2008年5、6月间，武汉地区频繁发生强雷暴天气。长江下游段雨量充沛，多集中于春夏二季，年平均降水量10001300毫米。降水日数平均为120天左右。春季因冷暖空气在长江流域相遇，产生不同程度的 降水，形成春雨连绵的天气。夏季从6月中旬到7月上旬为高温多云，为降雨量 较大的梅雨季节。出梅后进入盛夏，降水量相对减少，却常有暴雨出现。暴雨时 一般均伴有雷电。秋季云雨稀少，天气晴朗，呈现秋高气爽的景象。冬季则时有 冷锋过境，产生阴霾雨雪天气。一般从12月中旬到次年3月初，有1 0天左右的 降雨。3、风(1)长江上游段常年平均风速为1.3米/秒，季节变化和月变化均不大，但最 大瞬间风速可达27米/秒，风力达8级以上，并常伴有寒潮或雷雨出现。三峡成 库后平均风速增加1540，三峡水库156米蓄水后，库区下段常发5-6级 大风，最大风力达8级以上，影响三峡船闸运行。(2)长江中游受北方冷空气南下或西伯利亚寒潮的影响，在冬季易出现较强 的偏北风，风力56级，阵风可达78级。全年8级以上大风日在岳阳段平均 为21天，武汉为10天，其他地区一般为68天。2008年6月3日枝江水域突 发10级大风冰雹极端天气，导致1艘渡船翻覆，6人死亡失踪。(3)长江下游地处平原，当北方冷空气南下和太平洋高压气旋，冬春有寒潮入，秋天有台风袭击，风力远较中上游为大。沿江各地常年以东北风和东风居多，地区差异不显著。全年平均风速为2.24.0米/秒，其中春季为2.44.0米/秒，夏季为2.13.2米/秒，秋季为2.03.6米/秒，冬季为2.13.8米/秒。冬春两季，有较强的北东北风，风力一般不超过8级，夏季时有暴风，风向不 定，风力有时大至9级以上。夏季是台风侵袭我国的季节，尤以7-9月影响最为 集中。当台风深入内陆或北方冷空气南下二者相结合时，九江至汉口会出现7-8级大风。安庆以下会出现8级以上大风。4、雾(1)雾的种类及特点雾是影响能见度的主要因素之一，对船舶的水上交通活动有着直接的不利影 响。常见的有辐射雾、平流雾、蒸发雾、山谷雾、锋面雾等五种。辐射雾：在晴朗微风而又比较潮湿的夜间，由于地面辐射冷却，使气温 降低到露点以下而形成的雾，称为辐射雾。晴朗、微风、近地面气层中水汽充沛是形成辐射雾的三个主要条件。辐射雾主要出现在秋冬季节。一般水平范围不达，厚度较小，并以近地面层的浓度最大，如果遇到合适的风向风力，沿江地区产生 的辐射雾可随风移往附近的水面。辐射雾的特点主要有：一年四季都能产生，但以秋季和冬季最多，夏季较少见。具有明显的日变化，通常在夜间形成，日出前最浓，日出后低层气温升高，导致雾的消散。风力增强雾易消散，静稳天气不利于雾的消散。晴天是产生辐射雾的有利条件，有云时不利于辐射雾的产生，但雾产生后，晴天也最有利于雾的消散，云则阻碍雾的消散。冬季消散慢，夏季消散快。平流雾：暖湿空气流经冷的下垫面，从而使水汽发生凝结而形成的雾称 为平流雾。平流雾多发生于江面上或河岸附近。平流雾的特点如下：浓度和厚度大，水平范围广，持续时间长；发生的时间不一定在一天中气温最低的早晨，任何时刻都可能发生；通常在阴天有层云时出现；平流雾的出现必须有风，但风力以2-4级为宜，风力增大或减弱会使雾消 散。出现的频率有明显的年变化，即春夏多，秋冬少。蒸发雾：冷空气流经暖水面时，由于水温高于气温，水面不断蒸发，水汽进入低层而形成的雾，称为蒸发雾。蒸发雾的特点如下：发生的时间多在早晨，持续时间不长，日出后随气温上升而慢慢消散;浓度和厚度不大，范围较小，多数情况贴近水面几米，常常不能遮蔽较高 的桅杆。发生季节以晚秋和冬季为最多。山谷雾：夜间冷空气沿谷坡下沉至谷底，当谷底湿度较大时，便发生凝 结而形成雾。这种雾慢慢流出沟谷口而到达江面时便成为妨碍航行的所谓山谷雾。如果谷口河面比较宽阔，由谷口移来的冷空气温度又低，江面水温相对比较 高，这样九形成了蒸发的条件而出现蒸发雾。在这种情况下，山谷雾和蒸发雾将 掺合在一起形成浓雾，弥漫河面，严重妨碍船舶航行。锋面雾：暖锋前暖气团产生的水汽凝结物，在往地面降落时要穿过较冷 的气团，水汽凝结物在冷气团中产生蒸发，当蒸发出的水汽不能被冷空气完全容 纳时，酒会有一部分又凝结成小水滴或小冰晶悬浮在近地面的低层空气中而形成 雾，称之为锋面雾。(2)雾的规律长江上游段平均雾日为4041天，大雾从10月份开始增加，到12月份达 最多，2月份雾日逐渐减少，到夏季8月达最少。万州及其以上航段雾日主要出 现在秋、冬季节，万州以下航段雾日主要出现在冬、春或春、夏季节。雾一般形成于气温较低、湿度较大的条件下，因此，川江上冬雾多于夏雾。但在三峡成库后，冬季气温增高、湿度减小，对冬雾的形成不利，所以冬雾将有所减少。但在秋季尤其是深秋时节，雾日将略有增加，同时，由于库区水域湿度增大，大雾持 续时间增长。长江中游平均雾日为1633天左右，多出现在冬季。其中荆州、武汉雾日 最多，可达30天以上。监利最少，约78天，其他地区一般为1417天。中 游的雾多起在每天凌晨以后，如武汉多发生在早上57时，宜昌多发生在46时，江陵多发生在56时，持续时间一般只有几个小时，在午前1011时即消 失。下游地区冬春两季(11月至翌年4月)雾较多，尤其是1112月间最为频 繁，年平均雾日一般在10天到30天之间，月平均发雾25次，发雾的持续时 间不等，有的几十分钟，有的持续12天之久。一般春雾持续时间短，冬雾持续时间长。7、8月雾日最少。根据气象统计资料，汉口为32天、黄石为14天，九江为8天、安庆为13天、铜陵为8天、芜湖为14天。雾的形成与每年季节变化关系较密切，其一般规律如下：秋分至霜降，雾逐渐增多，雾起一般在凌晨4时以后，最早也需在2时以 后起雾，6时左右雾浓，9时左右雾散。霜降到立春雾最多，雾的连续时间也最长，雾起一般在子夜，3时左右正 浓，在特殊天气半夜雾较浓厚，一般在中午雾散，也有延迟到午后1时左右才散，有时甚至延迟到午后2时左右才散。立春至清明，雾逐渐减少，一般4时起雾，曙光时正浓，9时左右雾散。清明至谷雨多团子雾，一般在曙光时起雾，11时左右雾散。谷雨至夏至，雾较少，有时早晨有雾，历时2小时左右即散。夏至至立秋雾更少，间或有雾，历时1小时左右即散。立秋至秋分又逐渐起雾。5、浪：长江干线水域水体受船舶航行或风力作用，产生涌浪，在宽阔河段，当风向与水流方向相反时，波浪叠加，在大风天气出现“浪白头”现象。一般情况下，随着河面宽度增大，波浪越大。波浪对中小型船舶和重载船舶航行影响较 大。6、雪：辖区范围内历年下雪量不大，长江上游河段较少下雪，中下游河段 偶见大雪，会造成霜冻和能见度不良，对船舶航行和水上作业（活动）安全造成一 定影响。如2008年年初，长江中下游地区出现了百年一遇的大范围大雪冰冻天 气，对船舶航行和水上作业（活动）安全造成了较大影响。（摘自长江海事局辖区 水上交通安全监管规律研究报告）