新调度规程下三峡工程防洪综合效益分析

三峡工程自2003年建库以来,通过科学调度,防洪调度水平不断优化,发挥了巨大的防洪作用。根据三峡水库多年实际调度经验及科研成果,2019年对三峡枢纽调度规程进行修编,防洪调度细则得到进一步优化。依据1881～2015年宜昌站还原流量数据,对比分析了新旧调度规程下三峡水库防洪、发电、航运效益。结果表明,根据新调度规程开展防洪调度,在不增加防洪风险的前提下,水库多年平均拦洪量增加16.36×10~8m~3,其中因中小洪水调度增加7.0×10~8m~3,因城陵矶防洪补偿调度增加9.36×10~8m~3;汛期时新调度规程较原调度规程多年平均发电量可提高1.24%,同时可增加35000m~3/s以下通航时长1.4d,提高了航运效益。     

三峡水库动库容研究及防洪能力分析

针对三峡水库为长江中下游防洪体系的重要组成部分,基于动库容调洪的基本原理,编制了瞬时水面线法、普来士曼隐式差分法和三级河网算法三种不同的动库容调洪计算模型,采用三峡水库建成后的实测洪水对模型进行了验证;并以此为基础,考虑了泥沙淤积对三峡水库防洪能力的影响.结果表明,三峡水库建成后能发挥应有的防洪作用,亦能实现设计拟定的防洪目标.     

北京市漫水河流域山区洪水模拟研究

北京市山丘地区洪水具有汇流快、历时短、破坏强的特点,多发于夏秋季汛期,损失惨重。为此需建立水文预报系统,采用分布式水文模型(EasyDHM)和马斯京根汇流模型演算方法分别进行产、汇流计算,模拟再现漫水河站近几十年内发生的洪水事件。结果发现,率定期参数敏感性分析和优化之后的模型模拟精度有明显提高;验证期模拟洪水发生年份距离模型率定年份越近模拟效果越好,且模拟洪水的洪量模拟效果优于洪峰模拟。     

基于系统聚类的分水江站水位分类预报和区间预报

研究分水江流域控制站——分水江站的水位预报方法，提高预报精度，对支撑区域防洪决策具有重要意义。利用分水江站2012～2020年典型历史洪水，基于系统聚类分析方法，以最大1 d洪量、洪峰流量、洪峰水位、洪水起涨历时占比作为聚类指标，将洪水分为Ⅰ、Ⅱ类两类洪水，采用流量演算—水位流量关系转换法对分水江站进行水位分类预报，并构建不同类型洪水水位流量关系的上下边界，提出一种分类洪水水位区间预报方法。结果表明，两类洪水的洪峰水位预报精度有所提高，预报区间宽度明显减小，提高了区间预报结果的可利用性。     

洪水风险率分析的更新过程模型及其应用

本文在分析洪水风险率Poisson模型的不足后提出了洪水风险率分析的更新过程模型,并结合长江宜昌站的流量洪峰资料,探讨了这类模型的适用性。结果表明,该模型是洪水风险率分析的切实可用的模型。     

河段洪峰传播时间预报的非线性演进与分段积分法

本主考虑了洪水波在河道中演进时洪峰流量沿程的变化对流速沿程变化的非线性影响，并考虑了河段中若干支流汇入对干流洪峰传播速度的影响，将洪水分为上游型与区间型两个大类并根据支流汇入情况分为四个亚类。推导了各类洪水其河段洪峰传播时间的分段积分法计算公式。介绍了这些公式在黄河北干流及渭河干流各站超警戒流量大洪水预报软件研制中的应用成果。     

三峡水库下游水沙情势变化及影响因素分析

为定量评价三峡水库下游水沙情势变化并分析其影响因素,采用基尼系数分析了宜昌站1952～2016年径流量与输沙量年内分配均匀度,运用Mann-Kendall非参数检验、滑动T、累积距平法确定了水沙年内分配均匀度的变化趋势及其突变年份,进一步将水文要素划分为汛期(6～10月)与非汛期(11月～次年5月),并采用累计量斜率变...     

设计洪水和防洪设计标准

设计洪水是为防洪等工程设计而拟定的、符合指定防洪设计标准的、当地可能出现的洪水,即防洪规划和防洪工程预计设防的最大洪水。设计洪水的内容包括设计洪峰、不同时段的设计洪量、设计洪水过程线、设计洪水的地区组成和分期设计洪水等。可根据工程特点和设计要求计算其全部或部分内容。     

三峡建库前后宜昌水文站径流波动情势变化

针对水库建设前后径流波动情势的变化，基于宜昌站近70年长系列日径流过程，使用多个波动量化评估方法，从离散程度、趋势转变程度、陡度等角度对比分析了三峡水库建设前后不同时期下游径流波动情势的差异。结果表明，较天然径流情势而言，水库建设后径流的离散程度减小(主要在防洪库容预留期),径流的趋势转变程度增大、陡度减小(主要在消落期),总体上径流的波动情势变化复杂。     

长江中下游同流量下水位变化特征

三峡工程作为全球最大的综合性水利枢纽工程,其运行对坝下游的来水来沙条件、河道形态、河道比降及河床糙率等均产生了一定影响,进而引起同流量下洪水、中水、枯水位的适应性调整。为此,以长江中游宜昌至螺山站河段为例,采用多项式拟合法,探究了长江中下游同流量下水位变化特征。结果表明,三峡水库运行后,同流量中水、枯水位为下降趋势,同流量洪水位为上升态势,且存在一个临界流量,等于该流量时,同流量水位不发生变化,因此同流量对应的水位存在上升、下降转换的"临界转换流量"。宜昌站的临界转换流量的上下限为35 200～46 500m3/s,枝城站为35 600～46 400m3/s;受三口分流关系调整的影响,沙市站和监利站的临界转换流量上下限较低,分别为30 000～31 600、30 000～31 000m3/s;受洞庭湖入汇的影响,螺山站临界转换流量上下限值较高,为30 000～45 800m3/s。     

螺山站水位变化特征及其影响因素贡献率分析

为分析螺山站水位变化特征及其影响因素贡献率,采用回归分析、Mann-kendall检验等方法分析螺山站1954~2013年的水位、流量变化规律。结果表明,螺山站水位于1954~1964、2003~2013年呈减小趋势,1965~2002年呈增加趋势,且分别于1977~1979、2004年发生突变。1981~2002年较1967~1980年,1~3月份流量的改变对螺山站水位变化的贡献率分别为38.7%、33.5%、55.2%,河床冲淤及顶托作用的贡献率分别为61.3%、66.5%、44.8%。下荆江裁弯使得螺山站的水位抬升了1.98m,葛洲坝和三峡水库的运行使其水位分别下降了0.92、0.26m。下荆江裁弯、葛洲坝和三峡水库的运行对螺山站水位变化的贡献率分别为63.6%、28.1%、55.4%。研究成果可为长江中下游河道的防洪预报与调度提供参考。     

三峡水库蓄水后江湖关系的研究

针对三峡工程投运后江湖关系的变化是影响长江中下游治理、水资源开发利用与保护策略的关键,分析了荆江河道冲刷、荆江三口分流、城陵矾水位及洞庭湖区冲淤的变化,基于三峡工程投运后的实测资料,指出长江中下游江湖关系变化的复杂性是长期研究的焦点,并评价了前人研究结果.     

金沙江下游—三峡梯级水库群调度运行补偿电量分配

为探究金沙江下游—三峡梯级水库群联合发电调度补偿电量及补偿规律,以溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝水库为例,分别建立了单库优化调度和梯级水库联合调度模型,并以长系列历史径流为输入进行调度模拟,在此基础上,考虑各水库参与联合调度的贡献值,提出基于补偿电量贡献值的贡献系数计算方法,进行了水库间和梯级间联合调度补偿电量分配,获得了不同水库间的补偿电量,为金沙江下游—三峡梯级水库群管理决策提供理论支撑与技术支持。     

松西河水沙特性变化及冲淤响应

松西河为松滋河西支,为荆江河段分泄江流的主要洪道之一,近年来,其分流分沙量居三口之首。选取长江干流及松西河60余年实测水文资料,分析了人类活动影响前后松西河径流量、输沙量、水沙相关关系及分流分沙特性变化。结果表明,下荆江裁弯取直、葛洲坝修建、三峡水库蓄水运用等人类活动为松西河水沙特性变化的主要影响因素,其中,三峡工程的影响最为显著,三峡蓄水运用后松西河水沙特性变化与干流一致;随着三口分流分沙特性变化,松西河水沙特性已发生明显变化;三峡蓄水后松西河呈冲刷态势。     

三峡水库蓄水前后大通水文站水沙特性变化

近年来,受人类活动和气候变化等因素的影响,长江流域的来水来沙特性发生了一些变化。以大通水文站为例,选取1986~2012年的实测水沙资料,分析了水沙关系特性及悬沙中值粒径、悬沙颗粒组成变化规律。结果表明,月均流量与输沙率变化过程具有良好的一致性,且存在着输沙率峰值超前或滞后于流量峰值的现象;三峡水库蓄水后,大通水文站的水文泥沙特性发生了明显变化,洪季泥沙中值粒径大于枯季,汛初流量增大阶段泥沙粗于汛末流量减小阶段,多年平均中值粒径基本不变,但泥沙有逐年变粗的趋势。     

中小洪水调度对三峡水库泥沙淤积的长期影响

当前中小洪水调度对三峡水库淤积的影响尚局限在短期过程,且年内各种调度方式影响叠加,很难单独区分中小洪水调度的影响。为了解长期实行中小洪水调度对三峡库区泥沙淤积的影响,基于一维水沙数学模型,计算分析了有、无中小洪水调度情况下三峡库区泥沙淤积过程、分布特征及防洪库容保留状况。结果表明,长期实施中小洪水调度情况下,三峡水库泥沙淤积增加,影响集中在变动回水区下段及常年回水区,淤积三角洲向坝前推进较无中小洪水调度情况慢;水库达到初步淤积平衡的时间推迟约50年,平衡淤积量增加约19%,防洪库容损失约3%。     

基于等比例蓄水的长江中上游三座水库群联合防洪调度策略

为更好地实现长江流域水库群汛期防洪联合调度,发挥水库群的综合调度效益,研究了三峡、溪洛渡和向家坝水库汛期联合防洪调度策略。以减少枝城和城陵矶控制站的超额洪量为目标,在分析“同步拦蓄”调度策略存在的不足基础上,提出了基于“等比例蓄水”的水库群联合防洪调度策略,并采用长江流域百年一遇设计洪水对两种调度策略进行模拟调度比较。结果表明,“等比例蓄水”的调度方式具有更高的水库群联合防洪调度效益。     

浑河流域中上游河川径流变化特征分析

基于浑河流域中上游北口前站和大伙房水库站实测逐月径流资料,借助累积滤波器、Mann-Kendall法、分摊熵、绝对变化幅度和相对变化幅度等方法和指标,研究了浑河流域中上游河川径流年际和年内变化特征及趋势。结果表明,北口前站径流年内分配呈单峰型,其年径流呈不显著增加趋势,最大月径流由7月向8月转移;大伙房水库站径流年内呈双峰型分布,其年径流呈不显著减少趋势,汛期各月径流显著减少,非汛期各月径流增加;北口前站、大伙房水库站径流年内绝对变化幅度、相对变化幅度逐渐减小,但北口前站径流年内分配整体趋于更不均匀,大伙房水库站径流年内分配趋向于均匀,这有助于大伙房水库下游河流生态系统的健康和稳定。     

金沙江下游及三峡梯级空间径流均匀度变化

针对金沙江下游及三峡梯级流域开发可能对空间径流均匀度产生的影响,基于屏山、寸滩和宜昌水文站1954~2007年径流资料,利用Lorenz曲线和Gini系数计算了径流时空分布均匀度变化。结果表明,屏山、寸滩、宜昌3站年径流Gini系数整体呈下降趋势,流量时间分布趋于均匀,流域洪枯变化和干支流建坝蓄水调节均对径流均匀度产生较大的干扰。表明上游水库对下游径流量的影响程度取决于上游水库的调节性能及来流量,对于调节性能不高的水库,流域天然径流的丰枯变化大于水库的调蓄影响。