长江上游水库群联合蓄水调度初步研究与思考

蓄水期是长江中下游地区用水需求最集中的时期,蓄水调度是实现水库综合利用任务最重要的环节。根据水库汛期承担的防洪任务,将长江上游蓄水水库分为仅承担所在支流防洪、自身无防洪任务但承担长江中下游防洪以及承担所在支流和长江中下游双重防洪任务的3种类型。重点分析了承担本河流和配合三峡水库承担长江中下游双重防洪任务的部分控制性水库防洪与蓄水的关系,并探讨了水库提前蓄水的可行性;结合来水的不确定性,分析了在特枯水年、偏枯水年和偏丰水年等不同典型年下三峡水库蓄水调度方式及应对措施。另外就水库群联合蓄水调度研究面临的挑战,提出了亟待开展的工作建议。     

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。     

新形势下三峡水库汛末蓄水方式研究

根据长江上游流域水文情势变化、三峡工程各阶段运用要求、社会用水需求并结合2006年以来初期蓄水、试验性蓄水过程,对新形势下三峡水库汛末蓄水的调度方式进行了全面分析研究,提出了适应社会经济发展需要的蓄水调度方式。     

三峡电站进一步挖潜增发途径探讨

三峡工程是长江流域骨干控制性工程,具有防洪、发电、航运、供水等综合效益,2015年即将面临全面竣工验收。近些年来,三峡水库来水来沙发生较大变化,同时水库综合利用需求越来越高,为了适应新的变化,三峡水库调度方式在2009年国务院批复的"三峡水库优化调度方案"基础上不断优化改进完善,三峡水库综合效益尤其是发电效益得到充分发挥。在总结试验蓄水期以来三峡电站节水增发优化调度经验的基础上,分析了进一步挖潜增发的可行措施及效益。     

三峡水库不同调度方式对荆江三口分流影响分析

为了解三峡水库不同调度方式对荆江三口分流量的影响情况,利用三峡水库蓄水运用前1998~2002年三峡逐日入库流量、宜昌站逐日流量与荆江三口5站逐日流量的相关关系,对中小洪水调度模式下（2010~2013年）荆江三口控制站的逐日平均流量进行天然径流还原计算,并对三峡水库初步设计调度方式下荆江三口控制站的逐日平均流量进行模拟计算,分析比较了正在实施的中小洪水调度方式和初步设计调度方式对三口分流量的影响。随后根据分析成果,结合三口季节性用水需求,对三峡水库调度方式优化进行了探讨,提出将三峡水库提前至9月1日蓄水,可适当减少三口断流天数。     

溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度研究

由于溪洛渡、向家坝水库与三峡水库蓄水时间上的同步性,使三峡水库蓄水难度进一步加大,进而影响其综合效益的发挥。为满足下游地区在蓄水期对上游梯级水库下泄流量的新要求,研究金沙江溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度方案,优化梯级水库蓄水过程。在综合分析防洪、泥沙、库区、发电及供水等指标基础上,推荐梯级水库蓄水调度方案。防洪、库区淹没及泥沙淤积的影响分析表明,所提方案可进一步缓解下游地区的供水压力,对金沙江梯级水库联合蓄水调度一定实践指导意义。     

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。     

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。     

三峡水库运用对坝下游干流河道水文情势的影响研究

三峡水库调度运用改变坝下游水沙条件,会对坝下游河道水文情势产生影响。利用坝下游长河段一维水沙数学模型计算分析了丰水年、平水年与枯水年情况下三峡水库调度运用对坝下游干流河道沿程流量、水位及输沙量的影响。结果表明：枯水期与泄水期出库流量增加,坝下游沿程枯水位相应抬高;蓄水期下泄流量减少,同时期沿程水位下降;遇枯水年,水库蓄水使得坝下游来流量过小（10月下旬大通站平均流量小于 9 000 m³/s ）;遇平水年蓄水期,中下游水位下降较多,沿程水位下降 1.71 ～ 3.68 m ,对坝下游河道的航运及供水等带来一定的影响。     

三峡水库泥沙调度探索

对三峡水库进入正常蓄水运用中的泥沙调度方式和调度结果进行总结,并对解决库区回水末端重点浅滩河段泥沙淤积加重的问题进行了初步试验研究。结果表明:一般在汛前4月下旬-5月上旬库水位消落期,当入库流量相对较大时,控制库水位日降幅度和调度时间;或在汛期,当预报上游有较大的来水来沙过程时,利用沙峰滞后洪峰的规律和汛期主要的洪水过程排沙量较大的特点,适时控制库水位和下泄流量,均可达到排沙减淤特别是减少库区回水末端淤积的目的。本文丰富了水库泥沙调度理论,并为三峡水库正常运行期科学调度积累了宝贵经验。     

三峡水库对城陵矶防洪补偿库容释放条件分析

针对三峡工程承担的防洪任务,从长江流域与洞庭湖水系洪水特性,城陵矶附近地区防洪标准及防洪补偿调度方式,分析提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿库容的释放条件。在发生流域型大洪水的年份,因需要三峡水库长时间拦蓄洪水,动用较多防洪库容,水库将长期处于较高水位运行状态。如洞庭湖水系不发生大洪水,三峡水库对城陵矶地区防洪补偿库容就可释放。除发生流域型大洪水的年份外,7月中旬后,洞庭湖水系一般不会发生大洪水,加上洞庭湖自身具有较大的调节洪水能力,防洪安全有保障,8月1日之后有条件逐步抬升三峡水库水位至155 m运行,可提高水资源综合利用效率,也可减轻三峡水库蓄水期间蓄水对湖区水位的影响,保障湖区供水安全。研究结果对三峡水库科学调度具有指导意义。     

荆江三口分流能力变化分析

三峡水库蓄水前,荆江三口洪道逐渐淤积萎缩,分流比沿时程减小;三峡水库蓄水运行后,三口洪道发生了普遍冲刷,导致分流能力发生变化。为进一步了解其演变趋势,以便实施合理的综合整治,利用水沙数据、河道地形资料及已有的研究成果,探讨了影响三口分流能力的主要因素。分析结果表明,荆江三口分流总体呈现逐渐减小趋势,在三峡水库蓄水初期高水分流能力有所增强。     

长江中游监利段近10年水位流量响应关系新特点

为了掌握三峡水库试验性蓄水以后长江监利河段水位流量响应关系新特点,以监利水文站为代表,采用数理统计、影响因素相关分析等方法进行了研究。结果表明:三峡水库蓄水后,尤其是试验性蓄水后监利河段河床冲刷,同水位过水面积增加,但监利站水位流量关系随断面冲淤调整的特征与下荆江裁弯及三峡水库蓄水初期河床冲刷引起的水位流量关系变化特征有较大不同。下荆江裁弯引起监利站各流量级相应水位降低0.62～0.95 m;蓄水初期(2003～2008年),监利站实测流量点群中心线同流量对应水位比蓄水前有所下降。试验性蓄水期(2009～2018年),同流量对应水位仅在枯水期有明显降低,随着流量级增加,水位降低幅度逐渐减小,当流量超过平滩流量,对应水位基本无变化。水面比降是监利段水位流量关系的主要影响因素,河床冲刷是次要影响因素;该河段水位流量特征的变化受洞庭湖出流顶托影响不明显。     

三峡水库汛末抗旱蓄水方式优化设计

为缓解三峡水库汛末蓄水与下游抗旱补水之间的矛盾,开展了三峡水库汛末抗旱蓄水方式优化设计。提出严格满足下游抗旱补水流量需求,考虑流量、出力过程稳定的三峡水库汛末改进蓄水方式,进而分析比较提前蓄水时间和汛末控制水位蓄水方案的兴利效益与防洪风险,确定了最佳提前蓄水方案并通过典型年蓄水调度过程进行检验。研究成果可为提高干旱条件下长江流域水资源控制运行水平提供科学的理论依据。     

三峡水库135 m蓄水过程分析

三峡水库135m蓄水是逐步发挥三峡工程综合效益，保证三期工程顺利施工的关键。2003年6月10日22时三峡水库如期蓄水至135m，标志着三峡工程进入了建设施工与生产运行并重的崭新阶段。为此，就135m蓄水对坝址上游、两坝间、葛洲坝下游水位变化的影响，蓄水期间三峡泄水建筑物的逐步启用，蓄水后水库回水末端的确定，梯级枢纽形成后水库调度中存在的问题等进行了较为详细的分析，从而为梯级水库调度和后期三峡工程的156、175m蓄水提供借鉴。     

三峡水库和下游河道泥沙模拟与调控技术研究

三峡工程泥沙问题是贯穿三峡工程论证、设计、施工、运行中的关键技术问题之一,针对三峡水库蓄水运用以来出现的新情况、新问题和新需求,开展了三峡水库和下游河道泥沙模拟与调控技术研究,取得了如下主要成果:揭示了三峡水库泥沙絮凝规律、清水冲刷条件下推移质输沙及河床二次粗化机理、坝下游典型滩群演变与水库水沙过程调节的响应关系;提升了水库和坝下游河道泥沙数学模型技术,大幅提高了模拟精度;建立了三峡入库泥沙预测模式,提出了三峡入库新水沙系列;揭示了长江与洞庭湖、长江与鄱阳湖江湖分汇关系调整机理及变化趋势;研发了透水坝头和台阶式坝头两种新型航道整治结构技术;提出了三峡水库泥沙调控与多目标优化调度方案,优化了"蓄清排浑"运用方式,拓展了三峡工程综合效益,为三峡工程高效安全运行提供了技术支撑。     

论三峡水库“蓄清排浑”运用方式及其优化

泥沙问题是三峡工程的关键技术问题之一,在三峡工程论证和初步设计阶段提出水库采取"蓄清排浑"的运用方式,可以解决泥沙问题。2003年水库蓄水运用以来的实践表明,水库基本遵循了"蓄清排浑"调度运用原则,并根据上游来水来沙减少等新情况对水库运用方式进行了优化调整。本文系统分析了三峡水库"蓄清排浑"运行方式及其优化调整的利弊,包括提前5年实施175 m试验性蓄水、汛期水位动态变化、汛末提前蓄水等对水库淤积和坝下游河道演变的影响,提出了进一步优化水库调度方式,形成"蓄清排浑"运用的新模式,保持水库长期使用的建议,试图为三峡水库科学高效安全运用提供科技支撑。     

三峡水库提前蓄水的防洪风险与效益分析

在三峡水库现有优化调度和试验性蓄水方案的基础上,拟定了6组提前蓄水方案,开展提前蓄水的防洪风险和效益分析计算。选择1952和1964年为典型年,分别推求分期设计洪水过程线。研究结果表明：三峡水库9月1日从145 m开始起蓄,9月30日均匀蓄至160.0m,其1 000年一遇分期设计洪水对应的风险率和风险损失率分别为0.39%和1.47%,防洪风险仍在可控范围内;与原方案相比,多年平均可增加发电量24.65亿kWh,减少弃水量25.32亿m ³,汛后蓄满率和平均蓄水位分别提高到95.35%和174.8m。     

长江三峡工程助力长江经济带可持续发展

长江三峡工程是当今世界上最大的水利枢纽工程,具有巨大的防洪、发电、航运、水资源利用等综合效益。三峡工程最早于1919年由孙中山先生提出、1993年经全国人大决策兴建、2008年提前1 a基本建成,至今已安全高效运行10余年,促进了中国经济社会的可持续发展。重点论述了三峡船闸及三峡升船机等三峡通航建筑物的建设关键技术,从提升航运效率出发,对实施三峡船闸运行以及三峡工程、葛洲坝工程两坝航运联调运行的技术和管理措施进行了试验研究,讨论了三峡水库蓄水以来长江泥沙与河道的演变情况。向家坝水电工程运行期的水库航运状况验证了三峡工程蓄水运行以来航运发展的规律,揭示了水电工程与航运发展的相互促进关系。面对未来峡谷河段高水头通航建筑物的发展需求,分析了建设环保节约型及本质安全型通航设施的技术可行性。三峡水库蓄水运行以来的通航统计数据和监测资料表明:三峡工程建成运行使长江黄金水道名副其实,并将在以共抓大保护、不搞大开发为导向的长江经济带发展中发挥更加关键的作用。