揭示三峡大坝泄洪波动（Hydropeaking）的时空格局：对长江下游生态管理的启示

本文系统研究了三峡大坝（TGD）引发的泄洪波动（Hydropeaking）时空特征，结合小波分析与变异性范围法（RVA），首次量化其0.5–1天周期波动幅度（最大3.43 m）及其沿程衰减规律，为大型水电工程生态影响评估与环境流量管理（EFM）提供关键科学依据。

　　

Highlight

Hydropeaking signals

小波功率谱分析显示，基于小时尺度数据，泄洪波动（Hydropeaking）信号出现在1天和0.5天周期，且前者强度高于后者（图2A, B）。基于小时和日数据均检测到水位变化的年周期（365天），体现了长江自然流量的特征（图2）。在1天周期内，水位持续上升14小时（6:00至20:00），之后迅速下降。三峡大坝（TGD）引发的泄洪波动在宜昌水文站表现出最大振幅3.43米，95%分位数为1.91米，90%分位数为1.52米。振幅随距离大坝的远近而衰减，但从蓄水初期到正常运行阶段有所增加。泄洪波动还具有季节性特征，湿季（5–11月）的振幅和频率均高于干季。在剔除降水影响后，三峡大坝的运行显著削弱了下游水位的年周期变化。

Hydropeaking patterns

本研究结合小波分析与变异性范围法（RVA），揭示了三峡大坝（TGD）下游泄洪波动（Hydropeaking）的时空格局。通过这一方法，我们成功识别出泄洪波动信号并将其与自然流量事件分离，这对于深入理解大坝运行的生态效应具有重要意义（Moreira等，2019；Liu和Xu，2022；Bipa等，2024）。此外，我们还量化了泄洪波动的强度及其传播规律，为大型河流的生态水文管理与修复提供了数据支撑。

Conclusions

本研究系统揭示了长江三峡大坝（TGD）引发的泄洪波动（Hydropeaking）的时空格局。据我们所知，这是首次对这一世界标志性水电工程的泄洪波动进行系统性评估。为量化泄洪波动，我们采用了结合小波分析与变异性范围法（RVA）的综合方法，从而能够将泄洪波动信号与自然流量事件区分开来，这对进一步探究其生态影响至关重要。