考虑生态流量约束的三峡水库汛末提前蓄水方式研究

针对长江流域气候和水文变化、来水量的减少、生态环境的影响和上游大量兴建水利设施等因素导致既定的需水方案已经不能满足这个矛盾,以原三峡水库汛末蓄水调度方案为模型基础,综合考虑防洪、发电、航运、下游抗旱补水和生态需水量等约束条件构建多目标数学优化模型,提出了基于汛末蓄水方案调度规则的6套汛末提前蓄水方案。根据每个汛末提前蓄水方案在年平均蓄满率、末水位、发电量、弃水量等方面的比较,来确定最佳提前蓄水方案,并选取来水较枯的典型年进行验证。结果表明:优化后的汛末提前蓄水方案,既能够有效控制三峡水库防洪风险又能最大限度挖掘兴利效益,是常规调度和生态调度相结合的最佳蓄水方案。     

三峡水库汛期运行水位运用方式研究

三峡水库汛期运行水位动态控制运用是提升水库综合效益的有效途径,但汛期运行水位运用方式应科学协调防洪与兴利的关系。在概括性分析三峡水库水沙特性的基础上,结合汛期防洪与汛末蓄水的要求,重点剖析了通过汛期预报预泄和汛末预报预蓄开展三峡水库运行水位上浮运用的研究方法与研究思路,选择典型洪水研究了不同方式下三峡水库运行水位可上浮运用的空间,分析了存在的主要风险并提出了应对措施。结果表明:三峡水库8月下旬前运行水位通过预报预泄的方式浮动至148.00 m,之后至9月上旬采用预报预蓄的方式逐步抬升至155.00 m的风险是可控的。研究成果已指导了三峡水库不同阶段调度运行文件的编制和调度运行实践,提升了三峡水库的综合利用效益。     

乌江渡水库洪水调度中的分阶段水位控制初探

自20世纪90年代水情测报系统引入乌江渡水库调度中, 该水库洪水预报与洪水调度功能日趋完善。若结合天气预报并针对各时期不同的防洪风险在洪水调度时将乌江渡水库5~8月中旬的起调水位控制在755m、伏旱期来临前蓄至759m以上, 则在汛末就能蓄满水库, 这既能降低防洪风险, 又不影响发电效益, 是优化洪水调度的必然选择, 具有巨大的经济效益。     

三峡工程设计水位175 m试验性蓄水运行的相关问题思考

为了制定三峡水库正常水位运行期调度规程,从2008年开始,三峡水库进入设计水位175 m试验性蓄水运行,以积累经验和探索水库综合调度运行规律。在全面分析蓄水运行期间水库防洪调度运行方式及防洪效果的同时,对枢纽建筑物,水轮发电机组运行状况,库区水质、地质、泥沙淤积情况进行了监测分析。根据三峡工程3 a运行的实践,探讨了三峡水库汛期防洪调度方式、中小洪水相机调洪运用、汛末提前蓄水时机及分时段控制蓄水位、库水位消落以及对库区地质地震灾害与水质影响等问题,为三峡工程正常蓄水运行提供了重要的技术支撑。     

基于随机模拟的汛期水库超蓄调度风险分析

水库汛期超蓄调度是解决汛期水库大量弃水和汛后水资源短缺矛盾的有效途径。水库超蓄调度有一定的防洪风险,通过分析洪水过程、洪水来临时间和调度规则这三个不确定因素对超蓄调度的影响,以调洪最高水位和下游最大叠加流量为评价指标,综合考虑大坝和下游防洪风险,建立了水库超蓄调度风险分析模型。采用随机模拟方法对模型进行求解,得到超蓄后大坝和下游的防洪风险率,作为超蓄调度风险决策的依据。实例分析表明:随着超蓄水位的提高,下游防洪风险增大,大坝防洪风险呈先升后降趋势,选用合适的调度方案可有效降低超蓄风险。     

三峡水库实施中小洪水调度风险分析及对策探讨

为科学调度运用防洪库容,合理利用洪水资源,在三峡工程正常蓄水位175 m试验性蓄水期间,实施了中小洪水滞洪调度和提前至汛末蓄水方案。分析了方案存在的防洪风险、泥沙淤积风险以及对生态环境的不利影响。采取设定中小洪水滞洪调度启用条件,使防洪风险可控,相机适时控泄流量检验下游堤防抗洪能力以防止河道萎缩等对策,降低了防洪风险。在实施汛期沙峰（排沙）调度和汛前库尾减淤调度时,试验得到了“蓄清排浑”运行新模式,减小了水库泥沙淤积风险。提出应加强试验研究和跟踪监测,探索减小生态环境不利影响的措施,为全面发挥三峡工程综合效益,降低各种风险提供了技术支撑。     

三峡工程利用洪水资源与发挥综合效益问题探讨

针对三峡工程坝址洪水特性和近20年来长江上游径流呈减小趋势及入库泥沙明显减少的变化,分析了三峡工程初步设计的水库调度运行方式存在的问题。实施了汛期中小洪水滞洪调度和提前至汛末水库蓄水方式,对利用洪水资源存在的防洪风险和水库泥沙淤积增加等问题提出了对策措施;阐述了库尾减淤调度试验和汛期沙峰调度试验成果,探索了水库“蓄清排浑”运行的新型模式,为科学调度,合理利用洪水资源提供了技术支撑。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式计算研究

在入库沙量大幅减少的背景下,三峡水库持续开展汛期中小洪水调度,增大了汛期库区泥沙淤积和防洪风险,减少了水库下泄大流量的机会。在三峡水库汛期,开展“蓄清排浑”泥沙调度方式动态运用研究有助于进一步优化三峡水库汛期调度方式。利用三峡水库干支流河道一维非恒定流数学模型,探索开展了三峡水库汛期 “蓄清排浑”动态运用方式计算研究,并提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案。计算结果表明:三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式可以同时兼顾排沙、发电和防洪,“蓄清”水位150 m要优于155 m,“蓄清”运行期间库水位可选择在145~150 m之间浮动运行;建议将寸滩含沙量达到2.0 kg/m³且当日寸滩站入库流量≥25 000 m³/s的时间作为水库增泄“排浑”的起始时间,将出库含沙量降至约0.1 kg/m³作为“排浑”调度结束重新进入“蓄清”调度的泥沙参考因素。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

三峡水库连续三年成功实现175m蓄水目标

2012年10月30日8:00,三峡水库水位蓄至175 m,标志着2012年三峡水库汛末蓄水任务顺利完成,这也是连续第3年成功蓄满,为今冬明春发电、供水、航运提供了强有力的保障。根据国家防总《关于三峡工程2012年试验性蓄水实施计划的批复》和《2012年度长江上游水库群联合调度方案》,长江防总统筹协调长江上游各水库蓄水进度,安排二滩、金安桥等     

长江上游流域水文条件变化下的三峡水库综合运用

近些年长江上游流域干支流水文条件发生了较大变化,上下游航运、下游供水保障、泥沙减淤、生态调度以及库区地质灾害治理也对三峡水库综合利用提出更高要求。在总结试验蓄水期以来三峡水库综合运用调度实践的基础上,针对新形势下各种调度约束和需求,提出了三峡水库优化水库蓄水和消落进程、加强实施汛期中小洪水优化调度,以及多库联合调度等改进建议,对保障三峡水库综合效益的发挥具有十分重要的意义。     

三峡水库运行期设计洪水及汛控水位初探

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控制水位(汛控水位)。结果表明:长江上游干支流梯级水库的调蓄作用对三峡水库设计洪水影响显著;三峡运行期千年一遇设计洪峰流量为81 136 m3/s,3、7、15和30 d洪量分别为188.2、386.3、727.4和1320.9亿m3,相比建设期设计值分别削减了18.2%、23.8%、20.6%、20.2%和16.9%;在不降低防洪标准的前提下,三峡水库运行期汛控水位(155 m)比建设期汛限水位(145 m)抬高了10 m,这不仅有利于库区航运、维护库岸稳定、保护消落区生态环境,还可增发电量、减少蓄水期对洞庭湖和鄱阳湖的影响,经济社会和生态环境效益巨大。     

面向航运和发电的三峡梯级汛期综合运用

针对三峡梯级汛期防洪、航运和发电综合运用问题,提出了基于运行水位-入库流量-下泄流量边界的防洪调度方式,推求了下泄流量-通航保证率间映射关系以量化航运效益,进而建立了基于多目标优化调度的汛期综合运用模型;考虑不同的防洪、航运和发电优先次序,制定了6种不同的汛期综合运用方案,结合已有的设计方案和2009年优化方案,进行了长系列历史实测径流和典型设计频率洪水的调度模拟。结果表明,相比较于2009年优化方案,依次考虑下游防洪、航运调度和发电调度的综合运用方案,能够在确保上下游防洪安全的同时,将通航保证率从79.08%提高到83.42%,汛期梯级发电量从644.27亿k W·h提高到664.42亿k W·h。     

三峡水库磷输移规律研究

三峡水库在发挥防洪、发电、航运等综合效益的同时,也带来了一定的生态环境问题。营养盐磷是水生生态系统的重要生源物质,水库运行拦截泥沙的同时也拦截了部分泥沙所承载的磷。本文利用1997—2017年期间三峡水库的实测流量、含沙量和磷浓度资料,定量分析了三峡水库的磷输移特征,包括时空分布、负荷变化、水库磷拦截率等,旨在明晰三峡水库运行对磷输移的影响。考虑三峡、向家坝和溪洛渡水库开始蓄水时间,将其划分为1997—2002年、2003—2012年和2013—2017年3个时段,分别代表水库蓄水前、三峡水库蓄水、以及上游水库群蓄水。结果表明,库区磷拦截率主要受汛期的磷输移规律的影响;忽略库区区间汇入的影响,基于逐月磷浓度数据可知,2003—2012年,三峡水库的总磷(TP)拦截率为59.8%,溶解磷(DP)拦截率为14.6%;2013—2017年,受三峡入库含沙量大幅减小及点源污染排放增强的影响,DP/TP比值升高,入库磷被更多地输运至下游河道,库区TP和DP拦截率分别减小为14.4%和—18.5%。泥沙对磷输移具有重要的"源"和"汇(缓冲)"作用,但TP与含沙量的关系曲线在汛期与非汛期、不同断面和不同时段存在差异。     

三峡水库航运流量补偿调度效益

三峡水库在枯水季节(简称“枯季”)为下游航运实施流量补偿调度是三峡工程主要设计任务之一。依据初步设计,三峡水库自2006年汛末进入初期运行期以来,开始承担大坝下游航运流量补偿任务,实际运行过程中,根据上游来水情况,充分利用水库调节库容实施航运流量补偿调度。本文对三峡水库蓄水发电以来枯季航运补偿运用进行了分析总结,提出了今后枯季水库运用中应注意的问题。     

三峡水库175m试验性蓄水十年泥沙冲淤变化分析

系统分析了2008年三峡水库实施175 m试验性蓄水10年来,进出库水沙特性、库区泥沙冲淤情况、坝下游水沙变化与河道冲刷情况,结果表明:入库沙量大幅减少、来沙组成发生明显变化,水库淤积量大幅小于预期、淤积形态良好,重庆河段未出现累积性淤积;坝下游河道发生大范围强烈冲刷、河道河势总体基本稳定;水库及坝下游航道条件大为改善;水库调度指标不断优化调整,试验性蓄水使工程在防洪、发电、航运、水资源等方面提前5年发挥了巨大的综合效益。随着长江流域社会经济的快速发展,各方对三峡工程在防洪、航运、供水、发电等方面提出了更高的需求,同时三峡水库泥沙淤积与坝下游河道冲刷是一个不断发展变化的累积过程,仍需长期跟踪观测与研究。建议:进一步优化汛期水库中小洪水调度等,研究形成三峡水库"蓄清排浑"运用的新模式;建立坝下游河道崩岸预警机制;持续开展水文泥沙原型观测与科学研究工作,为三峡工程安全高效运行、推进长江大保护提供科技支撑。     

三峡水库洪水资源利用Ⅰ:调度方式和效益分析

三峡水库试验性蓄水以来的调度运行实践表明,汛期对中小洪水实施滞洪调度,既减轻长江中下游防洪压力,又提升了三峡水库洪水资源利用水平。为了提升三峡水库洪水资源利用水平,针对30 000~55 000m3/s的水库来水进行了洪水资源利用研究。通过研究,提出了洪水资源利用的基本原则和控制条件,分析了洪水资源利用启动时机和预报预泄条件,制定了三峡水库洪水资源利用调度规则,分析了洪水资源利用的防洪影响和发电效益。同时考虑到洪水预报误差、预见期、上游水库调蓄作用的影响,开展了2012年洪水资源利用实例分析。研究还定量明确了三峡水库洪水资源利用的调度方式和效益分析,研究结果对于发挥三峡水库综合利用效益具有重要的理论意义和良好的推广应用价值。     

蔺河口水库调度模式探讨

本文从近两年来蔺河口水库运行的实际出发,通过对了解的蔺河口水库流域的水雨情资料的初浅分析,结合其他水库的运行情况,对蔺河口水库汛期常遇洪水调度时采取的小流量泄洪并抬高库水位运行及短期（3～5天）超汛限水位蓄水、主汛期低水位迎洪的运用模式作了概略的探讨。     

金沙江下游梯级与三峡水库防洪库容互补等效关系研究

长江上游干支流梯级水库和三峡水库均承担着长江中下游的防洪任务,其防洪库容具有一定的互补等效性。本文采用典型年法和最可能地区组成法推求了三峡水库的洪水地区组成,基于不降低原设计防洪标准的原则,探讨了五个典型年和三种设计频率情况下,金沙江下游梯级和三峡水库防洪库容的互补等效关系。结果表明：(1)五个典型年能够反映三峡水库发生大洪水的地区组成规律,金沙江下游梯级和三峡水库防洪库容互补等效关系近似为线性关系。(2)同种典型年和设计频率下金沙江下游四座水库的互补等效系数值近似等同,主要受三峡水库典型年的洪水地区组成影响;当预测洪水主要来源于金沙江(或嘉陵江及未控区间)流域时,等效系数取0.8(或0.5)。(3)通过洪水预报和等效关系动态运用三峡水库防洪库容,在不增加防洪风险的前提下,三峡水库年均汛期可增发电量41.4亿kW·h(+9.86%)。