主题:三峡,三峡。(图床已改) -- njyd
可能可以用测量点的江面宽度变化来解释。
在166以下,基本是直线的。升上166以后,W的两个低点位,可能正好在166出现了 “破缺”,如水从两个山包之间往外大片漫出去。漫出去了,上游水面坡度上升,相当于瀑布效应。下游被山包挡住又不漫了,产生堵塞挤高水面的效应。两下合力,一个W低点就出来了。
基本概念1:江水本身就不是一个平面。说是那里那里的水位说的是当地观测点的水位,而不是当地江水水面的水位。在自然条件下,江水并不是理想状态的明渠平稳流。受河床的影响,江水的流向和河床的走向并不是一致的,有时主流方向甚至可以垂直于河床的走向。在这种情况下,同一个截面上的江水水位也会有相当大的不同。
基本概念2:自然界水流不会象理想水流那么平稳。在同一个位置上,受表面波的影响,水位在几分钟内变化十几甚至几十厘米都不是很少见的。对于水文观测站来说,水位的绝对高程远不如相对变化重要,所以大多数水文观测站都会选在水流相对比较平缓的位置,而这种位置的形成常常是由于水流方向的变化而造成的,能量守恒,所有水流的变化都来源于水位的变化,所以这些地方的水位或是高于主流水位,或是低于主流水位。当比较水位绝对高程的时候,下游的高于主流水位的观测站出现高于上游低于主流水位的水位应该不是一件很难理解的事。特别是在枯水期,上下游水位相差不多的时候更是容易出现这种情况。
基本概念3:自然水流基本上都是三维紊流,也就是说在任何相邻点上的水位都不相同。而所有的水文观测站观测的都是这个大系统中的一个点。这个点所能表现出来这个系统的特征是有限的。当把这个有限的观测点的观测结果推广到整个系统的时候,很容易会得出错误的结论。水住上流就是这样的结论。
这是每天20时的库区水位和寸滩的流量,有少数几天错过了20时的记录,不过不在20时的也曲线也都是在同一时间的。
俺是从今年6月开始记录的,最初一段时间某些数据有缺失,而且坝前水位比较低,体现不出W形。
为了好比较,每个月的都画了同比例的图。
茅坪基本上是大坝处的坝前水位,7月坝前水位低于148米,从忠县到大坝基本是一顺坡。
要注意的是,各站间距不一样,从四十几公里到一百多,所以这一顺坡只能说是基本上的。
8月水位变化比7月大,蓄水不到155米,曲线形状基本与7月同。
9月开始正式蓄水,水位升高,曲线形状变化不大。细看坝前水位最高的那几条线,万县外稍有凸起,巴东处稍凹。
这张图把9月下半月的放大了,看得清楚一点。
10月水位继续升高到175米,可以看到基本都有W形了。
把10月的放大了,
10月坝前水位高于174米的部分。
下面如无特指的水位都是指三峡大坝处的水库水位。
图比较多,来个下吧。
11月,寸滩流量超过一万的那几天,库尾有点上翘。这是水力坡度的问题,后面会专文说这事。
11月的放大,各放大的比例不一样,基本图的比例是一样的。
可以看到,当寸滩流量大约大于一万时,W形被拉直了一些。
12月的放大。
细看,整个三峡水位还是成w形。造成w形的原因,不大可能是风力和河道弯曲造成的冲高,前者不会几个月都是这几个地方高低,后者应该是流量越大越明显,因为流量大流速就快,冲高应该更明显。同时测量误差应该每次都不一样,所以也不会是测量误差造成的。
也有可能是各站使用了不同的标高基准。三峡库区有条支流叫大宁河,出口在巫山,大宁河中段有个大昌水文站,12月17日2时大昌水位为168.88米,同一时间巫山水位为174.69,无论如何上游水位也不可能比下游低这么多,这只能说明大昌使用了不同的标高基准。但如果是使用了不同的标高,各站高差(包括按水面斜度算出的高差)应该基本一致,我用万县和茅坪水位相加再除2,再减去巫山的水位,得到的数大致从5-20几厘米之间变动,多数在10-20厘米之间,寸滩流量大时稍偏小。
我的看法与yeerba网友说的差不多,是个大波浪。造成这个波浪的原因是库区上游的水冲入基本是平面的库区,因为河槽坡度有个向下的力,形成第一个凹槽,同时把下游挤高了。水量小时最低点上移,能移到寸滩与长寿之间,所以有时寸滩也会低于坝前(茅坪)。流量大流速快时形成水力坡度,凹槽消失。
这两个凹槽的位置和深度应该还与库区支流的来水量和大坝放水量有关,要能准确解释还得有更多的信息,包括各站标高、和测量的精度。
对于600公里长的水道来说,高差二十厘米左右还是应该可认为是平面。对于那么长,那么宽的大江,除了的极端的高、低水位期,差个半米一米也没多大意义。所以不打算深究这个原因,俺这非专业人士也无法深究。提到它原以为是俺第一个发现了库区水位有时下游比上游高,结果郁闷的发现,发现库区下游水位有时会比上游高俺不是第一人。
[URL=http://www.doc88.com/p-38642545147.html
]三峡水库入库流量计算方法及其对调度的影响分析[/URL]
几百公里波长的小幅度驻波,在这里的可能性也是不小的。如果水文站恰好在波峰,就会比上游一致地高了。
03年三峡二期工程完工,三期大江截流后水位
三峡蓄水后,三峡水库的水面是不是平的?
因为众所周知,这么长的水面不可能是绝对平的,风浪、水流都会造成几十厘米以上的波谷,所以先给“平”一个定义。
不知道水文专业怎么定义,考虑到三峡移民线按最高正常蓄水位加两米风浪,咱们就取这“两米”的一半,就是说从库头到库尾高差一米以内都算“平”的。三峡蓄水175米时,库区回水超过600公里,这一米的高差就是水面坡度小于百万分之一点七,一般的水平仪大概都测不出来。
数据来源如前述,水利部水文局主办的全国水雨情信息网中的全国大江大河水情,我记录下从2011年6月下旬到现在每天20时的数据,用这6个月的数据画了一些图。
这是寸滩流量四千到七千的图,可见在这个流量,茅坪(能查到的最靠近三峡大坝的水文站,可认为是坝前水位)与寸滩水位高差小于一米。
寸滩流量七千到九千的图,可见在这个流量,至少在茅坪水位高于169米时高差小于一米。
寸滩流量九千到一万,在这个流量,茅坪水位高于169米时高差也小于一米。
寸滩流量一万到一万一,在这个流量,茅坪水位高于171米时高差小于一米,169米以下时,高差大于一米。
寸滩流量一万一到一万二,茅坪水位在175米左右时高差已经大于一米。
寸滩流量一万二到一万三,因为三峡蓄到高水位时流量已经普遍比较小,在这个图上只能看到两天高水位的,茅坪水位在175米左右时高差也大于一米。其他的全在165米线以下,水位差更大。
从上面这些有限的数据看来,当三峡蓄满水(174-175米),寸滩流量在一万立方米/秒以下,三峡库区水面就是平的。三峡蓄满水是从十月底到下一年一月,这段时间属于枯水期,寸滩流量极少大于一万,所以在三峡满水期水面基本上是平的。
水文站间隔几十到一百多公里,没有中间的数据,所以没法确定波峰是否在水文站。
从这样的图看(十一月初后基本上都这样),波峰应该在忠县和万县之间,比这两个站测得的数据还高些。
从提供的图上看,水位开始上升起始于清溪场,这里是乌江进入长江的地方,(严格说是在清溪场前面的武隆水文站)。
在目前枯水季节,寸滩流量是5000立方米/秒,乌江来水是480立方米/秒,乌江补水量是寸滩来水量的10%,这样在这个河段,流量是5500立方米/秒,水位可能就要比寸滩水位高些(如果增加高程超过河道比降)。
以后可以观察乌江洪峰来临进入库区后,在寸滩入库流量不变的条件下,清溪场忠县万县水位是否明显高于寸滩的水位。
根据伯努利定律,在同样截面的管道内,流量增加,流速不变,位差将增加:
上面这张图只是借用,h1和h2处的管道轴心不成比例。
不过乌江的出口在长寿和清溪场之间,出现W形时正是这一段水位最低,最多时可以比下游水位最高处,忠县和万县之间低三十几厘米,而且两处相距大约在一百六、七十公里,显然不是乌江抬高了水位。
小时候,山边一条人工开挖的水渠。
地形不复杂,但走到那个地方人就有点晕呼。
怎么看,那条水渠有一段都是往高处流的。
不知道各水文站水位测量的最大允许误差和不确定度是多少厘米?
报166.13和166.26,实际上哪个水位更高还真不一定……
前面的数据己经说明,当三峡蓄满水(174-175米),寸滩流量在一万立方米/秒以下,三峡库区水面是平的。
但如果没蓄满水,或寸滩流量大于一万时是什么样的?
也是用今年6月下旬以来的数据,选择茅坪水位比较低,各个流量段画了一些图,因为我记录的时间不够长,数据量不够多,不过也能说明一些问题了。
在这个流量段,1的茅坪水位为166.15米,这时寸滩水位因下游水位的影响有较大的上升,茅坪水位在154米以下时变动对寸滩基本无影响。
同上
这个茅坪水位更低一些,高一点的没收集到。
这张图显示,在这个流量段,茅坪水位在160米以下时对寸滩基本无影响。
同上
这里显示,在茅坪161米时基本不影响寸滩
同上
同上
在这个流量段,茅坪高于167米时对寸滩有较大影响。
同上
这段是今年我记录到的寸滩最大流量,此图显示,寸滩流量在32200-33900之间,茅坪水位低于161米时,及寸滩流量在38500-44000之间,茅坪水位低于166米时,茅坪水位对寸滩基本无影响。
以上图表表明,在茅坪水位低于一定值时(大约在155-160几米之间),茅坪水位对寸滩基本无影响,而且寸滩流量走大这个值越高,高值可能在165-166米。
这个值基本接近无三峡水库时的寸滩水位,寸滩自然水位在枯水期大约是154、5米,汛期160多米。因为枯水期在冬天,三峡蓄水后寸滩这个150多米的水位是见不到了。
这些图也可以看到,三峡水库低水位(茅坪约154、155米以下时,回水影响到清溪场,中等水位(155-165米)影响到长寿,高于165米时才影响到寸滩。(以上是指无显著影响,不是绝对无影响)。
还可以看到,三峡水库水位越低、流量越大,茅坪到清溪场一段的水面坡度越大,反之坡度变小。