三峡水库库区沙峰输移特性研究

近年来,三峡水库入库泥沙大幅减少,水库泥沙淤积大为减轻。受局部暴雨影响,入库泥沙主要集中在典型洪水期间,为水库的沙峰调度提供了有利条件。三峡水库在2012年和2013年汛期成功实施了沙峰调度,取得了较好的排沙减淤效果。利用实测资料分析和数值模拟等方法,对库区沙峰的输移特性和衰减规律进行了系统分析与研究。结果表明:三峡水库蓄水后,库水位抬高,库区水流流速减慢,沙峰输移时间较蓄水前大幅增加;库区沙峰衰减主要与河段长度、流量和泥沙颗粒有关。研究结果可为进一步掌握更精准的沙峰调度时机、制订更科学合理的沙峰排沙调度方案提供技术支撑。     

2020年三峡水库泥沙淤积特点及原因分析

2020年汛期,长江上游暴雨洪水频发,三峡水库入库沙量显著增大,年入库沙量达到了1.94亿t。在系统分析长江上游水沙变化特性的基础上,总结提炼了2020年三峡库区泥沙淤积出现的新特点,主要是库区泥沙淤积量较往年明显偏大,同时库尾河段和防洪库容内泥沙淤积明显。铜锣峡以上河段由以往的冲刷变为淤积353万m3,淤积量占三峡库区总淤积量的3%;防洪库容内淤积泥沙2 440万m3,为三峡水库175 m试验性蓄水以来最大值,此外坝前河段淤积强度显著增大。分析原因后认为主要是8月上游嘉陵江、岷江等支流暴雨产沙导致入库沙量偏多与水库拦洪导致坝前水位偏高所致。相关结论可为三峡水库科学调度提供更有力的技术支撑。     

金沙江下游梯级水库淤积及其对三峡水库影响研究

2012年以来,金沙江下游向家坝水电站、溪洛渡水电站相继蓄水运用,拦截了金沙江下游泥沙。为了解梯级水库泥沙淤积情况及其拦沙作用对下游三峡水库的影响,基于大量水沙、固定断面观测资料,采用输沙法和地形法,计算分析了向家坝水电站、溪洛渡水电站2库自运用以来的库区泥沙淤积量及分布特征,研究了梯级水库拦沙作用对三峡水库的影响。结果表明:向家坝、溪洛渡库区泥沙淤积量较小,金沙江下游梯级拦沙使得三峡入库沙量及库尾重点河段淤积强度均减小。研究成果对梯级水库运行、三峡水库运行及调度方式优化具有十分重要的意义。     

基于水沙模型的三峡水库库尾挖沙减淤研究

三峡水库运行后,上游来沙中大部分粗沙淤积于库尾,不仅减少了水库的有效库容,对库尾回水段的通航也将产生影响。为减少三峡库尾泥沙淤积,提出了一种新的水库减淤方式,即固定河段挖粗沙方案。该方案通过持续疏浚将入库粗沙大部分截留挖除,控制粗沙向上游延伸,可有效实现水库减淤。根据三峡库尾河道地形和淤积特点,提出了7种挖沙减淤方案,并采用一维非恒定流水沙数学模型,计算分析了不同挖沙方案的减淤效果,并对比提出推荐挖沙方案。     

三峡水库沙峰调度试验研究与思考

三峡水库蓄水运用以来,入库泥沙大幅减少,水库泥沙淤积大为减轻。但受局部暴雨影响,近几年入库泥沙主要集中在典型洪水期间,为水库在洪水期间进行沙峰排沙调度试验提供了有利条件。利用入库泥沙实时监测与泥沙预报技术,对三峡水库洪峰与沙峰传播特性、沙峰调度进行了研究,为2012,2013年汛期成功实施沙峰调度提供了技术支撑,并取得了较好的排沙减淤效果。为了掌握更精准的沙峰调度时机、制订更科学合理的沙峰排沙调度方案,提出了下一阶段沙峰调度观测与研究的重点和方向。     

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。     

三峡水库变动回水区泥沙问题研究

通过分析三峡水库运用前后的入库水沙特点和变动回水区泥沙冲淤变化规律后认为:建库前该河段年际间河床冲淤基本平衡.三峡水库运用5年来,入库沙量比建库前有较大的减少;该河段总体淤积,主要淤积在边滩,深槽淤积较少甚至有冲刷,土脑子河段发生河型转化;由于长江上游水库拦沙的作用,变动回水区河段的泥沙淤积速率会比原来预计的要小.     

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。     

长江上游水库群联合调度中的泥沙问题

长江上游已形成以三峡水库为核心的世界上规模最大的巨型水库群,2012年开始实施上述水库群的联合调度。分析了水库群联合调度中,与水库泥沙密切关联的汛期防洪、汛末蓄水和汛前消落调度方案及其对水库泥沙带来的影响。在较为深入、系统地研究了长江泥沙变化规律及其原因、水库淤积和长江中下游河床冲刷特性的基础上,对水库群联合调度中面临的水库淤积与长期使用问题,以三峡水库为例,提出了精细化的"蓄清排浑"和库尾减淤等泥沙调度方法。对水库群水沙联调,促进流域泥沙合理配置以及水库群联合调度条件下的泥沙问题与应对措施等提出了建议。     

三峡库区小江大防护工程泥沙淤积计算研究

应用水库不平衡输沙泥沙数学模型，对小江大防护工程中不同运用年限的小江水库泥沙淤积量、淤积部位、淤积后不同洪水频率的洪水位抬高值等问题进行了计算研究；同时研究了三峡水库上游干支流建库及不建库情况下三峡水库泥沙淤积对小江下游水位的影响，计算分析了不同宋沙量的小江水库泥沙淤积及水位变化；对小江上游4座支流水库泥沙淤积也进行了计算分析；最后研究了小江大防护工程防沙减淤措施。这些大量的计算研究，曾为三峡库区小江大防护工程的规划设计提供了重要的科学依据。     

三峡库我小江大防护工程泥沙淤积计算研究

应用水库不平衡输沙泥沙数学模型，对小江大防护工程中不同运用年限的小江水库泥沙淤积量、淤积部位、淤积后不同洪水频率的洪水位抬高值等问题进行了计算研究；同时研究了三峡水库上歧流建库及不连库情况下三峡水库泥沙淤积对小江下游水位的影响，计算分析了不同来沙量的小江水库泥沙淤积及水位变化；对小江上游４座支流水库泥沙淤积也进行了计算分析；最后研究了小江大防护工程防沙减淤措施。这些大量的计算研究，曾为三峡库区小江     

三峡水库库尾重庆主城区河段冲淤特性

重庆主城区河段是西南地区水陆交通枢纽,其河道泥沙冲淤关系到防洪、航运及码头作业等一系列问题,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。三峡水库175 m试验性蓄水后,该河段位于库尾段,年内水力特性显著改变,河床冲淤规律相应发生变化。依据实测水沙及河道原型观测资料,对比研究了近15 a天然状态下和三峡水库175 m水位试验性蓄水后河段的泥沙冲淤变化。结果表明:自然状态下重庆主城区河段以冲刷为主,汛后走沙、汛期淤积规律明显,且汛后为主走沙期;三峡水库175 m水位试验性蓄水后至2012年河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期;2013年以来上游来沙大幅减少使得河段冲刷强度增大。研究成果可为三峡水库优化调度和重庆主城区河段的规划治理提供参考。     

蓄水进程改变对重庆河段航道的影响

计算分析了三峡水库蓄水进程改变前后重庆河段的泥沙淤积发展、分布情况及其对航道的影响,结果表明：蓄水进程改变对重庆河段初期泥沙淤积量有一定影响,但蓄水进程改变前后河段的淤积量差别不大,随着蓄水时间的增长,蓄水进程改变前后河段的淤积量及淤积分布差别逐渐消失;蓄水进程改变后,泥沙淤积纵向分布仍然集中在宽阔的浅滩段,横向分布仍然集中在汛期的回流区或边滩部位,部分浅滩随着水库运用时间的增长出现碍航问题,与蓄水进程改变前基本一致。总的来说,蓄水进程改变对重庆河段的航道影响不大。     

上游来水来沙变化及对重庆河段泥沙淤积的影响

三峡水库按175 m方案正常蓄水运行后,处于回水变动区的重庆河段将具有水库和天然河道的双重特性,随着水库运行时间的增长,该河段将呈现累积性泥沙淤积趋势.根据长江寸滩站和嘉陵江北碚站长系列水文观测资料分析,近年来三峡入库泥沙明显减少,而随着金沙江和嘉陵江上游梯级开发的逐步实施,上游大型水库拦沙效益将逐步显现,重庆河段的来沙量将进一步减少,可有效减缓重庆河段泥沙淤积速率,减少淤积总量和边滩淤积,增加三峡水库的兴利库容利用率,有利于重庆河段岸线及水资源综合利用.     

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。     

溪洛渡水库对三峡水库泥沙淤积影响预估

通过水库淤积一维数学模型计算分析,预估溪洛渡水库兴建后,与三峡水库联合运用50年,三峡库区泥沙淤积量较不建溪洛渡水库减少约37亿m3,特别是变动回水区减淤效果显著,在不同频率洪水下重庆市主城区河段洪水位少抬高1.5m左右。     

三峡水库提前蓄水对重庆河段泥沙淤积和浅滩演变的影响

重庆河段航运地位非常重要,三峡水库提前蓄水后,泥沙淤积可能对该河段浅滩演变及航运条件产生重要影响.本文通过平面二维水沙数学模型,对提前蓄水后重庆河段的泥沙淤积及浅滩演变进行了分析.结果表明,水库运用初中期,提前蓄水后重庆河段泥沙淤积速率明显加快,但随着水库趋于平衡,提前蓄水方案与正常调度方案泥沙累积淤积总量差别不大.提前蓄水仅改变了重庆河段的泥沙淤积速率,并没有改变各浅滩河段的淤积部位.     

三峡水库蓄水以来水库淤积和坝下冲刷研究

为了分析三峡工程对库区及坝下长江中游河势的影响,基于实测资料,较为系统地研究了三峡水库蓄水运用以来水库泥沙淤积和坝下游河床冲刷特性。研究表明,1991年以来长江干流各站径流量变化不大,输沙量明显减小;三峡水库蓄水运用后的2003～2011年入库沙量继续大幅减少,仅为原设计值的40%,水库年均淤积泥沙1.40亿t,也仅为论证阶段的40%左右,且绝大部分淤积在常年回水区和死库容内;受上游来沙减小和三峡水库蓄水拦沙影响,坝下游输沙量大幅减小,悬移质泥沙颗粒也明显变粗,长江中游原有的冲淤相对平衡状态被打破,河床发生沿程冲刷,2002年10月至2010年10月,宜昌至湖口河段总冲刷量为9.79亿m3,河床冲淤形态转变为“滩、槽均冲”,主要冲刷发生在宜昌至城陵矶河段。     

三峡水库重庆主城区河段走沙规律研究

通过对三峡建库前,天然条件下九龙坡、猪儿碛、金沙碛及寸滩等重点观测河段泥沙冲淤变化的分析,研究重庆主城区河段的泥沙淤积、走沙规律及其影响因素.研究成果旨在为减少三峡建库后重庆主城区河段泥沙淤积,改善港口和航道条件的三峡水库调度方案提供依据.分析认为,重庆主城区河段多年来河床稳定,年际间无明显单向性泥沙淤积和冲刷现象.每年汛初至9月中旬为泥沙淤积过程;汛末9月中旬至10月中旬为主要走沙期,可冲走大部分前期淤积泥沙;10月中旬以后冲刷总量和平均冲刷强度大幅度减小,至12月下旬达到年内冲淤基本平衡.     

三峡水库淤积排沙及河型转化规律

三峡水库泥沙排沙在其论证和运行阶段一直是关注的热点问题。根据上游来水来沙、实测固定断面和河床质地取样等资料,分析了三峡水库运用以来进出库水沙变化、总体淤积和排沙规律、沿程淤积规律、河型转化规律等,并将初步设计论证研究成果与其他成果进行了对比分析。研究成果表明:三峡水库运用后,入库年径流量与建库前变化不大,但年输沙量锐减60%,来沙减少的趋势仍将持续;三峡水库平均年库容损失率为0.3%,在世界范围内是非常低的,可确保水库长期使用;三峡水库的年淤积量与入库沙量基本呈线性关系,汛期蓄水位越高则其斜率越大;三峡库尾河段总体呈冲刷状态,泥沙主要淤积在常年回水区,尤其在河道开阔断面;部分分汊河道发生了河型转化,淤积后河道总体朝单一、归顺方向发展。研究成果可为三峡水库运行管理和研究提供支撑,也为同类型水库决策提供参考。