三峽出庫(kù)流量日調(diào)節(jié)模式驅(qū)動(dòng)的重力波問(wèn)題

紀(jì)道斌，周哲軒，楊忠勇，龍良紅，王耀耀

（1.三峽大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443002；2.三峽大學(xué) 三峽水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)湖北省野外科學(xué)觀測(cè)研究站，湖北 宜昌 443002）

1 研究背景

為滿足調(diào)節(jié)洪水、蓄能發(fā)電、開(kāi)發(fā)航運(yùn)等需要，世界各大流域大都建有梯級(jí)水庫(kù)[1-2]。梯級(jí)水庫(kù)中，電站晝夜發(fā)電負(fù)荷不均會(huì)導(dǎo)致出庫(kù)流量過(guò)程不穩(wěn)定，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)壩前水位的周期性波動(dòng)，并以重力波形式沿河道傳播[3]。庫(kù)區(qū)重力波的形成和傳播會(huì)對(duì)干支流水體產(chǎn)生擾動(dòng)作用，使得原本被大壩攔住而動(dòng)力顯著降低的水體湍動(dòng)作用增強(qiáng)[4]，混合層深度增大，水體滯留時(shí)間縮短，垂向分層狀態(tài)減弱，使水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽得到稀釋和降解，從而影響干支流的藻類水華生長(zhǎng)[5-7]。因此，有必要針對(duì)大壩出庫(kù)流量周期性調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)的重力波特征開(kāi)展研究。

針對(duì)三峽大壩流量日調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)的水位波動(dòng)，目前大部分研究集中在其對(duì)下游河道的影響上，例如兩壩間（三峽大壩與葛洲壩）的水位和流量波動(dòng)特征，及其對(duì)航運(yùn)安全和發(fā)電效率等造成的影響[8-9]，而對(duì)上游三峽庫(kù)區(qū)的影響研究成果還相對(duì)較少。Long 等[3]對(duì)壩前水位進(jìn)行濾波分析表明，三峽大壩的日調(diào)節(jié)流量過(guò)程所驅(qū)動(dòng)的水位波動(dòng)振幅在0.1 m左右，而該水位波動(dòng)傳至庫(kù)區(qū)支流香溪河（距離大壩34 km）時(shí)，能夠以正壓波的形式驅(qū)動(dòng)整個(gè)支流水體做高頻（2 h）往返運(yùn)動(dòng)，其流速大小甚至強(qiáng)過(guò)此前人們一直重點(diǎn)關(guān)注的重力環(huán)流[10-12]。這種支流水體的高頻波動(dòng)可增加水體的垂向交換過(guò)程，從而在一定程度上控制支流的富營(yíng)養(yǎng)化特征甚至是水華生消模式，從而改善水質(zhì)[13-14]。另外，庫(kù)區(qū)重力波沿河道及支流傳播過(guò)程中，會(huì)周期性地改變河床沉積物-水界面的剪切應(yīng)力，從而加速沉積物的垂向輸移和水庫(kù)溫室氣體的釋放[15-16]。

以上分析可知，相關(guān)已有成果大都集中在水位波動(dòng)對(duì)水環(huán)境的影響上，而且主要關(guān)注點(diǎn)在水體滯留時(shí)間長(zhǎng)、富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題嚴(yán)重的支流（如香溪河[3-4，7]），針對(duì)流量調(diào)節(jié)模式驅(qū)動(dòng)的水位波動(dòng)過(guò)程及其在庫(kù)區(qū)干流的傳播特征，研究成果還較少。針對(duì)三峽大壩泄流調(diào)節(jié)模式驅(qū)動(dòng)的重力波在庫(kù)區(qū)的形成及傳播問(wèn)題，文中基于2018年1—10月三峽庫(kù)區(qū)的水位及流量等數(shù)據(jù)，嘗試分析三峽水庫(kù)重力波的生成機(jī)理及其在傳播過(guò)程中的變形特征，從而進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該重力波，研究結(jié)果可為庫(kù)區(qū)水動(dòng)力學(xué)及庫(kù)區(qū)污染治理等方面的研究提供參考依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)域概況三峽庫(kù)區(qū)位于105°44'—111°39'E，28°32'—31°44'N的長(zhǎng)江流域腹心地帶，地跨湖北省西部和重慶市中東部的川鄂中低山峽谷和川東平行嶺谷低山丘陵區(qū)，北靠大巴山，南依云貴高原，總體地勢(shì)西高東低（圖1）。三峽庫(kù)區(qū)控制集雨面積約100萬(wàn)km2，占長(zhǎng)江流域面積的56%；年均徑流量達(dá)4510億m3，約占長(zhǎng)江年總徑流量的49%，壩址斷面多年平均流量14 300 m3/s。三峽工程位于長(zhǎng)江三峽西陵峽河段，工程建成后形成的水庫(kù)，正常蓄水位高程175 m，設(shè)計(jì)預(yù)留的防洪庫(kù)容為221.5億m3，為季調(diào)節(jié)水庫(kù)[17]。由于三峽庫(kù)區(qū)河段位于峽谷之中，因此蓄水后的庫(kù)區(qū)河寬沿程束窄并不顯著，主要在600 m至1200 m之間（圖2），但河道平均水深往上游沿程有明顯的降低趨勢(shì)。三峽庫(kù)區(qū)擁有眾多支流，但徑流量較大的嘉陵江和岷江位于庫(kù)區(qū)上游或庫(kù)尾上游。本文研究的白沙沱至三峽大壩范圍內(nèi)，支流徑流量均較小，具體見(jiàn)表1和2.2 節(jié)。

圖2 三峽庫(kù)區(qū)平均水深及河寬沿程變化特征（水位175m）

三峽全年一般采取枯季高水位發(fā)電、洪季低水位防洪的運(yùn)營(yíng)策略。圖3中顯示了2018年1—10月的大壩出入庫(kù)流量和庫(kù)區(qū)水位變化過(guò)程。1月三峽出庫(kù)流量與入庫(kù)流量大致相等，水位基本保持在約173～175 m。從1月底到5月初，水庫(kù)水位整體呈緩慢下降趨勢(shì)，然后于6月初調(diào)節(jié)至145 m 左右，騰出庫(kù)容防洪。從9月開(kāi)始，水庫(kù)逐漸蓄水，到10月中旬庫(kù)區(qū)水位上升至約175 m，入庫(kù)流量和出庫(kù)

其中F1表示日頻率和半日頻率振幅之和與所有頻率振幅之和的比值，若F1>0.7，表示流量日調(diào)節(jié)或半日調(diào)節(jié)顯著，反之則判定為其他調(diào)節(jié)方式。當(dāng)F1>0.7時(shí)，判定F2值，若F2>0.4，表示半日調(diào)節(jié)顯著，反之則判定為日調(diào)節(jié)模式。上述判斷方法主要參考河口動(dòng)力學(xué)中潮汐特征判定方法而定[18]，兩個(gè)閾值（0.7和0.4）的選擇根據(jù)實(shí)際程序執(zhí)行中的經(jīng)驗(yàn)所得。流量也基本維持一致。從圖3中還可以看出，在水位相對(duì)穩(wěn)定的枯季時(shí)段，出入庫(kù)流量并非恒定值，而是一直處于高頻波動(dòng)中。

圖3 三峽水庫(kù)2018年1—10月各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水位及出入庫(kù)流量變化過(guò)程

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源研究中所需觀測(cè)數(shù)據(jù)主要包括庫(kù)區(qū)干流沿程水位、三峽出庫(kù)流量（三峽大壩）、入庫(kù)流量（向家壩）和庫(kù)區(qū)地形等。水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布如圖1所示（紅色站點(diǎn)），從大壩至上游包括秭歸、巫山、奉節(jié)等七個(gè)站點(diǎn)。其中距離大壩最近的站點(diǎn)是秭歸（約2 km），最遠(yuǎn)的站點(diǎn)是白沙沱（約430 km）。水位數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率為5 min，即每天288個(gè)數(shù)據(jù)，時(shí)間跨度為2018年1月1日至2018年11月1日。流量數(shù)據(jù)包括三峽大壩的出入庫(kù)流量數(shù)據(jù)，時(shí)間跨度與水位數(shù)據(jù)一致，流量數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率為1 h，即每天24個(gè)數(shù)據(jù)。庫(kù)區(qū)地形數(shù)據(jù)覆蓋范圍包括三峽大壩至白沙沱站點(diǎn)區(qū)域，數(shù)據(jù)的空間分辨率平均約100 m。此外，文中還統(tǒng)計(jì)了三峽大壩至白沙沱站之間流量較大（年均徑流量大于20 m3/s）的庫(kù)區(qū)支流，主要包括香溪河、神農(nóng)溪等，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括位置、河道長(zhǎng)度、年均徑流量等，具體信息見(jiàn)表1所示，其中每條河流的代碼用于圖8 和圖9 中方便顯示使用，位置表示與三峽大壩的距離。文中所有數(shù)據(jù)均由三峽集團(tuán)提供。

表1 三峽庫(kù)區(qū)支流信息統(tǒng)計(jì)

2.3 研究方法本文主要研究方法包括小波變換和濾波分析等。其中小波變換主要用于分析三峽水庫(kù)出入庫(kù)流量的周期性變化特征，文中運(yùn)用MATLAB的cwt函數(shù)對(duì)三峽大壩和向家壩的出庫(kù)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行morlet小波變換，將時(shí)間系列數(shù)據(jù)分解到頻域系列內(nèi)，從而得到出庫(kù)流量的周期性變化規(guī)律。濾波分析主要用于濾除水位波動(dòng)中的低頻波動(dòng)過(guò)程，從而顯示水位的日波動(dòng)（每日一次）或半日波動(dòng)（每日兩次）過(guò)程。文中采用Butterworth濾波器對(duì)水位進(jìn)行高通濾波，濾波器的主要參數(shù)包括：濾波器階數(shù)N=20，通過(guò)頻率7.7×10-6Hz（約36 h），樣本頻率3.33×10-3Hz（5 min）等。為研究波高與流量之間的關(guān)系，文中采用上跨零點(diǎn)法識(shí)別每個(gè)周期中水位波動(dòng)的最大值與最小值，從而計(jì)算波高和振幅。此外，針對(duì)三峽大壩逐日出庫(kù)流量數(shù)據(jù)，文中判定其為日調(diào)節(jié)、半日調(diào)節(jié)或其他調(diào)節(jié)的方法如下。首先將每日流量數(shù)據(jù)復(fù)制延長(zhǎng)至2倍（若不延長(zhǎng)，無(wú)法得到日波動(dòng)頻率，若延長(zhǎng)倍數(shù)大于2，不影響傅里葉分析結(jié)果），然后做傅里葉分析。設(shè)分析結(jié)果中日波動(dòng)頻率（1 1/d）振幅為（Q1），半日波動(dòng)頻率（2 1/d）振幅為Q2，所有頻率（1～12 1/d）振幅之和為∑Qn（此處最高頻率12 1/d 即為采樣頻率的一半）。根據(jù)如上結(jié)果，設(shè)立指標(biāo)F1和F2，分別定義如下：

3 結(jié)果與分析

3.1 三峽水庫(kù)流量及水位波動(dòng)特征圖4中顯示了2018年1月至10月三峽大壩和向家壩出庫(kù)流量的小波分析結(jié)果。三峽大壩出庫(kù)流量有顯著的日波動(dòng)特征（頻率11/d）和半日波動(dòng)特征（頻率21/d），其中更高頻的波動(dòng)主要由小波分析誤差所致。三峽出庫(kù)流量最為顯著的日波動(dòng)振幅約為1500～2500 m3/s，半日波動(dòng)振幅顯著降低，僅約1000～1500 m3/s，且分布時(shí)段較短。相比較而言，向家壩出庫(kù)流量的日波動(dòng)和半日波動(dòng)特征（圖4（b））則均不顯著。另外，本文研究區(qū)域集中在三峽庫(kù)區(qū)從壩前到430 km的白沙沱站點(diǎn)范圍內(nèi)（圖1），該范圍距離庫(kù)尾約170 km，距離向家壩約410 km，且其中有約240 km的自然河段（圖1），自然河段會(huì)大幅削弱向家壩不規(guī)則波動(dòng)的出流特征[19]?；谝陨蟽牲c(diǎn)原因，文中認(rèn)為三峽庫(kù)區(qū)的重力波主要由三峽大壩的周期性流量調(diào)節(jié)模式驅(qū)動(dòng)，向家壩入流影響較小。

圖4 三峽和向家壩出庫(kù)流量小波分析結(jié)果

三峽大壩的出庫(kù)流量調(diào)節(jié)模式主要可分為三類，即日調(diào)節(jié)模式、半日調(diào)節(jié)模式和平穩(wěn)或不規(guī)則出流模式，其中日調(diào)節(jié)和半日調(diào)節(jié)模式主要出現(xiàn)在枯水期水位較高的時(shí)段，為滿足晝夜發(fā)電量不均的要求而發(fā)生。圖5中分別顯示了三種出庫(kù)流量調(diào)節(jié)模式下，庫(kù)區(qū)水位的波動(dòng)過(guò)程，其中水位波動(dòng)數(shù)據(jù)已通過(guò)高通濾波處理（詳見(jiàn)2.3節(jié)）。在日調(diào)節(jié)模式下（圖5（a）），出庫(kù)流量一般于每天的10∶00左右由低流量調(diào)節(jié)至高流量，而在每天的22∶00左右回落至低流量狀態(tài)。在白天的高流量狀態(tài)下，庫(kù)區(qū)壩前水位（如秭歸站，圖5（a）黑實(shí)線）會(huì)不斷下降，而在夜間的低流量狀態(tài)，壩前水位又會(huì)不斷回升，形成每日一漲一落的波動(dòng)特征。壩前水位的升降過(guò)程又會(huì)以重力波的形式向庫(kù)區(qū)上游傳播，致使上游其他站點(diǎn)相繼出現(xiàn)水位升降過(guò)程。

半日調(diào)節(jié)模式如圖5（b）所示，該模式出庫(kù)流量于每日13∶00左右會(huì)發(fā)生一個(gè)下降過(guò)程，然后再回升至高流量狀態(tài)，因此每天會(huì)出現(xiàn)兩段高流量時(shí)段，兩段低流量時(shí)段。對(duì)應(yīng)地，庫(kù)區(qū)壩前水位（如秭歸站，圖5（b）黑實(shí)線），在兩個(gè)低流量時(shí)段均會(huì)逐漸上升，在高流量時(shí)段均會(huì)下降，形成每日兩漲兩落的水位波動(dòng)特征。與日波動(dòng)過(guò)程類似，壩前水位的半日波動(dòng)過(guò)程也會(huì)以重力波的形式向庫(kù)區(qū)上游傳播，驅(qū)動(dòng)上游其他站點(diǎn)的半日波動(dòng)。圖5（c）中顯示了在三峽出庫(kù)流量比較平穩(wěn)的時(shí)段內(nèi)，庫(kù)區(qū)各站點(diǎn)的水位波動(dòng)過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)庫(kù)區(qū)各站點(diǎn)均只有一些高頻未知的波動(dòng)過(guò)程，且其波高明顯小于圖5（a）和圖5（b）中的日波動(dòng)或半日波動(dòng)。因此我們認(rèn)為庫(kù)區(qū)水位的周期性波動(dòng)與三峽出庫(kù)流量波動(dòng)顯著相關(guān)，而與向家壩出庫(kù)流量的關(guān)系不明顯。下文將以流量日調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)的水位波動(dòng)為例，進(jìn)一步分析三峽大壩流量調(diào)節(jié)模式驅(qū)動(dòng)的水位波動(dòng)特征和庫(kù)區(qū)傳播過(guò)程。

3.2 庫(kù)首重力波生成機(jī)理三峽出庫(kù)流量波動(dòng)首先會(huì)驅(qū)動(dòng)庫(kù)首水位波動(dòng)，進(jìn)而以重力波形式向庫(kù)區(qū)上游傳播。本節(jié)中將從水動(dòng)力連續(xù)方程的角度，分析庫(kù)首水位波高特征與三峽出庫(kù)流量波動(dòng)之間的關(guān)系。如圖6所示，為討論方便，假定三峽泄流呈梯形過(guò)程（Q（t）），則壩前水位（紅色虛線）會(huì)在高流量區(qū)間下降，在低流量區(qū)間上升，其中高、低流量以平均流量（，圖6（a）黑色虛線）區(qū)分。下面根據(jù)一維河道連續(xù)方程推導(dǎo)其驅(qū)動(dòng)的水位波動(dòng)，控制方程為：

圖5 三峽出庫(kù)流量調(diào)節(jié)模式及其驅(qū)動(dòng)的水位響應(yīng)過(guò)程

式中：η表示水位；t表示時(shí)間；Q表示流量。由于本節(jié)中僅討論庫(kù)首水位與出庫(kù)流量之間的關(guān)系，同時(shí)為方便討論，假定方程（2）中河槽寬度（B）為常數(shù)。在一個(gè)日調(diào)節(jié)周期內(nèi)，設(shè)出庫(kù)流量高于平均流量的時(shí)段為(t0～t1) ，此時(shí)段內(nèi)水位會(huì)逐漸由η0降低至η1，將方程（1）在高流量時(shí)段(t0～t1)積分：

并整理可得：

式中Δx表示大壩出口流量波動(dòng)時(shí)，庫(kù)區(qū)水位的響應(yīng)距離（圖6（b）），在該距離的上游端，庫(kù)區(qū)來(lái)流量假定保持為平均流量則式（4）可進(jìn)一步表達(dá)為：

同理，出庫(kù)流量低于平均流量的時(shí)段為(t1-t2)，此時(shí)段內(nèi)水位會(huì)逐漸由η1升高至η0。將方程（2）在時(shí)段內(nèi)積分并整理可得到：

將方程（6）和方程（7）相減，并整理可得水位波動(dòng)的表達(dá)式為：

上式中，令ΔW=W1-W2表示高低流量期間下泄的水量差值，令S=BΔx表示水庫(kù)響應(yīng)段的表面積，同時(shí)采用水位波動(dòng)的振幅A=H/2 帶入上式，可得：

上式中水庫(kù)響應(yīng)段表面積S與背景水位相關(guān)，假定二者之間呈線性關(guān)系，令：

將式（10）帶入式（9），并合并待定系數(shù)，可得振幅與泄流水量差（ΔW）和背景水位（η）之間的表達(dá)式為：

通過(guò)三峽大壩的實(shí)測(cè)出庫(kù)流量和秭歸站的波高，可通過(guò)擬合求得待定系數(shù)從而得到壩前水位振幅估算公式：

需要說(shuō)明的是，由于推導(dǎo)過(guò)程中假定水位與面積呈線性關(guān)系，導(dǎo)致方程（11）兩端量綱不對(duì)等。公式（12）的擬合結(jié)果如圖7所示，其數(shù)據(jù)來(lái)源于2018年1月至10月中，三峽泄流日調(diào)節(jié)過(guò)程驅(qū)動(dòng)的秭歸站水位波動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。圖7中陰影部分表示誤差在0.03 m內(nèi)。根據(jù)圖7，實(shí)測(cè)結(jié)果和擬合結(jié)果均表明三峽出庫(kù)流量日調(diào)節(jié)模式驅(qū)動(dòng)的壩前水位振幅約在0.04～0.30 m之間，主要誤差出現(xiàn)在水位振幅較高的情況，誤差來(lái)源可能包括上游及庫(kù)區(qū)各支流的影響、庫(kù)區(qū)其他波動(dòng)的影響（例如風(fēng)浪）以及式（11）在推導(dǎo)過(guò)程中的假定等。總體來(lái)說(shuō)式（12）的擬合結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差較?。≧2=0.72），在可接受范圍之內(nèi)，可用于估算壩前水位波高。

圖6 三峽日調(diào)節(jié)重力波的生成示意

圖7 秭歸站實(shí)測(cè)振幅與擬合振幅對(duì)比

3.3 庫(kù)區(qū)重力波傳播特征重力波在壩前生成后，會(huì)向庫(kù)區(qū)上游傳播，期間重力波振幅會(huì)不斷發(fā)生變化，相位也會(huì)逐漸滯后。重力波振幅的變化受到多方面因素的影響，包括底摩擦、地形變化、與上游或支流水體相互作用等。其中底摩擦和支流作用會(huì)不斷耗散波能，導(dǎo)致振幅降低；地形的束窄（或拓寬）會(huì)使波能發(fā)生匯聚（或發(fā)散），從而增高（或降低）振幅[20]。本節(jié)中將通過(guò)兩個(gè)典型時(shí)段上（不同庫(kù)區(qū)水位）的水位振幅和相位沿程變化過(guò)程，分析重力波在庫(kù)區(qū)的傳播特征。

圖8中顯示了2018年1月11日0∶00至1月16日0∶00，背景水位約172.8 m情況下，5天內(nèi)的水位波動(dòng)特征（高頻濾波后，圖8（a））以及這5 天的振幅（A）和滯后相位（Φ）沿程變化特征（圖8（b）（c））。該5天內(nèi)，庫(kù)首生成的重力波振幅約0.06～0.07 m，其向庫(kù)區(qū)上游傳播過(guò)程中，在約250 km范圍內(nèi)，波能逐漸耗散，波高逐漸降低，而在250 km后，由于水深變淺，河道斷面束窄導(dǎo)致波能匯聚增強(qiáng)，且上游再無(wú)較大的支流（430 km范圍內(nèi)），波高又逐漸上升。庫(kù)區(qū)沿程的相位滯后時(shí)間隨距離增加不斷延長(zhǎng)，該重力波傳播至430 km的白沙沱站點(diǎn)時(shí)，所需時(shí)間大約6 h，計(jì)算可得平均傳播速度約19.9 m/s，遠(yuǎn)大于枯水期庫(kù)區(qū)全江段的平均流速（～0.17 m/s）。而且由于庫(kù)區(qū)上游水深較淺，重力波傳播速度會(huì)變小，因此滯后時(shí)間曲線在約320 km后斜率（即傳播速度）有明顯降低的趨勢(shì)。

圖9中繪制的是2018年3月12日0∶00 至3月17日0∶00，背景水位約163.2 m 情況下的水位波動(dòng)特征（圖9（a））及其振幅（A）和滯后相位（Φ）沿程變化特征（圖9（b）（c））。該5天內(nèi)，壩前水位振幅（約0.08～0.09 m），較圖8 中略高，這除了與背景水位降低有關(guān)，可能還與大壩出庫(kù)流量相關(guān)（式11）。該重力波在傳播過(guò)程中依然呈現(xiàn)振幅先降低后增加的趨勢(shì)，只是振幅由減至增的轉(zhuǎn)換位置發(fā)生在約190 km處，較水位172.8 m情況下（圖8）略有提前，這是由于背景水位降低后，庫(kù)區(qū)上游地形束窄更加顯著，導(dǎo)致波能匯聚增強(qiáng)的結(jié)果。從圖9（b）還可以發(fā)現(xiàn)，在約200～250 km 范圍內(nèi)，雖然存在三條支流（磨刀溪、湯溪河和小江），但干流波高降低并不明顯，說(shuō)明支流對(duì)干流重力波振幅的影響是有限的，河道地形在對(duì)振幅的影響中起主導(dǎo)作用。圖9（c）中的滯后時(shí)間變化趨勢(shì)與圖8（c）基本一致，不過(guò)其斜率降低發(fā)生在約280 km附近，但總體說(shuō)來(lái)重力波傳播時(shí)間較圖8（c）有所延長(zhǎng)，壩前至白沙沱站的傳播時(shí)間約6.4 h，這是由背景水位變小導(dǎo)致重力波波速降低所致。

圖8 三峽庫(kù)區(qū)壩前430 km范圍內(nèi)水位變化過(guò)程及其振幅（A）和相位（Φ）沿程特征。

圖9 三峽庫(kù)區(qū)壩前430 km范圍內(nèi)水位變化過(guò)程及其振幅（A）和相位（Φ）沿程特征。

4 研究結(jié)論

三峽電站由于其晝夜發(fā)電負(fù)荷不均，大壩出庫(kù)流量和壩前水位呈顯著的周期性波動(dòng)特征，并以重力波形式向庫(kù)區(qū)上游傳播，該重力波對(duì)庫(kù)區(qū)干支流的水動(dòng)力特征產(chǎn)生著影響。文中針對(duì)三峽水庫(kù)日調(diào)節(jié)流量模式驅(qū)動(dòng)的重力波問(wèn)題，通過(guò)2018年1—10月三峽出入庫(kù)流量和庫(kù)區(qū)多個(gè)站點(diǎn)的水位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了三峽出庫(kù)流量日調(diào)節(jié)模式驅(qū)動(dòng)的壩前水位波動(dòng)特征及其向庫(kù)區(qū)上游的傳播過(guò)程，主要研究結(jié)論如下：（1）枯水期三峽出庫(kù)流量存在日調(diào)節(jié)和半日調(diào)節(jié)模式，其中日調(diào)節(jié)模式最為顯著，流量振幅約在1500～2500 m3/s之間，半日調(diào)節(jié)振幅較小。向家壩出庫(kù)流量調(diào)節(jié)模式不顯著。三峽出庫(kù)流量的日調(diào)節(jié)或半日調(diào)節(jié)分別會(huì)驅(qū)動(dòng)壩前水位的日波動(dòng)或半日波動(dòng)，壩前秭歸站水位日波動(dòng)振幅約在0.04～0.30 m之間。（2）針對(duì)三峽出庫(kù)流量日調(diào)節(jié)模式驅(qū)動(dòng)的重力波，其在壩前生成時(shí)的振幅與一個(gè)日周期內(nèi)泄水量差成正比，與庫(kù)區(qū)背景水位成反比。結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合結(jié)果，文中給出了估算公式，即由公式所得計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比符合較好。（3）日調(diào)節(jié)重力波向庫(kù)區(qū)上游傳播過(guò)程中，其振幅會(huì)出現(xiàn)先降低后上升的現(xiàn)象，從下降到上升的轉(zhuǎn)換位置與庫(kù)區(qū)背景水位相關(guān)，一般發(fā)生在距大壩190～250 km范圍內(nèi)。重力波的相位沿程逐漸增加，代表重力波波速的相位斜率與庫(kù)區(qū)水位相關(guān)，距離大壩較遠(yuǎn)的庫(kù)區(qū)上游波速顯著降低。