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。     

金沙江下游水沙变异及其宏观效应研究

金沙江下游分布有在建和已建四大梯级水库,其入、出库水沙特征不仅会影响梯级水库自身的运行,也会极大程度地改变下游三峡水库入库水沙条件。以金沙江下游干支流主要控制站水文、泥沙资料分析为基础,揭示了金沙江下游水沙变化特征及其影响。研究结果表明,金沙江下游水沙异源,中游及干流梯级相继建成运用后,下游沙量大幅度减少,对梯级水库库区及坝下游泥沙冲淤、三峡入库沙量影响显著。     

金沙江下游沙质推移质输移规律分析研究

金沙江下游的推移质输移规律及其泥沙来量和级配对梯级水库的淤积分布以及河势将产生长远影响，需要开展深入研究。通过对金沙江下游入库控制站三堆子水文站2008，2009两年的推移质测验成果的分析，研究了该站沙质推移质的年内分布、横向分布、级配以及推移质输移与水位、流量、流速的关系。研究结果表明：三堆子河段全年都有沙质推移质的输移，推移量主要集中在汛期，尤以7～9月为甚；强推带为距起点距170～200 m的范围内。     

金沙江下游梯级开发对长江上游保护区鱼类繁殖的水温影响

长江上游珍稀、特有鱼类国家级自然保护区位于金沙江下游梯级水库最后一级——向家坝水库下游1.8km至重庆小南海水库库尾间河段。梯级水库运行后,其下泄水温的改变可能会对保护区鱼类的生长、繁殖带来影响。本文采用立面二维水温模型CE-QUAL-W2模拟了金沙江下游梯级水库联合运行后向家坝的下泄水温,并分析了下泄水温变化对保护区鱼类生长、繁殖的影响。研究结果表明:向家坝、溪洛渡两库联合运行时,除黄石爬鮡外,保护区其余有繁殖期记录的34种珍稀、特有鱼类均会受到水温节律变化影响;金沙江下游4个梯级水库同时运行时,保护区内所有鱼类均会受到水温节律变化影响。     

金沙江下游梯级水库配合三峡水库联合防洪调度效果分析

为分析金沙江下游梯级水库配合三峡水库的联合防洪调度效果,运用2种补偿调度方式对长江中下游防洪的情况进行研究.分别选取1954年和1998年为典型洪水年,对不同频率下的设计洪水进行联合防洪调度演算.结果表明:金沙江梯级配合三峡水库联合防洪不仅能保障长江上游干流川江河段及荆江河段的防洪安全,而且能进一步提高三峡水库的防洪能力.与对荆江河段防洪的补偿调度方式相比,兼顾城陵矶地区的防洪补偿调度方式能进一步减少城陵矶地区的分洪量,在有金沙江梯级配合三峡水库运用时能较大程度地保证荆江河段行洪安全.     

上游水库投产时序对水库淤积回水的影响分析

上游水库建成投产，将改变下游水库的入库沙量、来沙过程、来沙级配，这些变化对下游水库的泥沙淤积产生很大的影响，由于水库泥沙淤积不同，水库回水也不同，从而导致对上游梯级的影响、水库淹没范围有差别。本文以金沙江中游河段的观音岩水库为例，通过预测两种不同的上游水库投产时序的观音岩水库泥沙淤积，分析泥沙淤积及回水的影响，说明水库淤积预测中，合理分析、选用上游水库投产时序的重要性。     

长江流域梯级枢纽泥沙调控关键技术

通过将水沙动力学与水库调度优化理论相结合,围绕长江流域梯级枢纽泥沙调控关键技术开展研究。在改进恢复饱和系数、非均匀沙挟沙力等关键计算模式的基础上,完善并集成长江上游梯级水库群水沙数学模型、长江中下游复杂江湖河网水沙数学模型和典型河段平面二维水沙数学模型,构建了江河湖库水沙输移模拟模块。基于泥沙对防洪、发电、航运和长期使用4个主要目标的影响,构建了长江泥沙优化调控目标函数,进而集成水沙输移模拟模块构建了长江泥沙优化调度模型,并提出了基于预构泥沙信息库、结合BP神经网络的模型求解方法和非劣解集的改进灰靶评价方法。在此基础上,以三峡水库为例,提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案以及长期分阶段泥沙调控策略。     

近40年来长江上游干支流悬移质泥沙粒度的变化及其与人类活动的关系

以实测资料为基础,研究了长江上游干支流5个代表站即金沙江屏山站、岷江高场站、乌江武隆站、嘉陵江武胜站和长江宜昌站的悬移质泥沙粒度随时间的变化。研究发现,近40年来长江上游不同的水沙来源区和干流控制站的悬沙粒径均呈现出明显的减小趋势。长江上游干支流悬沙粒径的细化趋势,与水库的修建有密切的关系。长江上游的水库均以蓄水发电和灌溉为目标,水库拦截了来自库上游流域的泥沙,其中粗颗粒部分淤积在库内,使得经水库下泄的泥沙显著变细。长江上游干支流绝大多数河流为沙卵石河床或基岩河床,已建水库下游河道均为沙卵石河床,通过水库下游的冲刷得到的细泥沙补给是很有限的。由于床沙中含细颗粒泥沙少,水库下泄的清水无法通过冲刷河床来得到大量泥沙的补给,故经过长距离的水流-河床相互作用后,因水库拦沙而显著变细的悬沙粒径不会因河床冲刷而明显增大。长江上游流域内大规模的水土流失治理收到了明显成效,使重点产沙区的产沙量减小。各种水土保持措施的实施,拦截了较粗的泥沙,也会使进入河道的泥沙粒度变细。运用多元回归分析方法,研究了不同水沙来源区悬沙粒度的变化和两个重点产沙区产沙量的变化,对宜昌站悬沙粒度变化的影响。运用所建立的多元回归方程式,可以根据上游各站悬沙粒径特征和两个重     

2021年金沙江下游梯级水库蓄水实践研究

受雅砻江、金沙江中游梯级水库调蓄和新建水库影响,金沙江下游梯级水库蓄水期间来水和防洪库容释放形势均发生改变。为探究新形势下金沙江下游梯级水库来水特性变化,确保梯级水库完成年度蓄水任务,充分发挥梯级水库综合效益,以2021年金沙江下游梯级水库蓄水实践为基础,对两河口水库、白鹤滩水库建成后金沙江下游梯级的来水情况及蓄水策略进行分析。结果表明：金沙江下游梯级水库分时段蓄水策略不满足新形势下防洪安全及综合效益发挥的要求。提出了蓄水期间整体调度梯级水库、均匀释放防洪库容等措施。研究成果可为后期调度提供参考。     

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。     

金沙江梯级与三峡水库联合防洪调度研究

金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库具有对川江沿岸重要城市和配合三峡水库对长江中下游进行防洪的双重防洪功能,如何科学划分金沙江梯级水库有限防洪库容、协调各防洪对象的调度方式,是溪洛渡、向家坝配合三峡防洪调度这一面向多区域防洪问题的关键科学问题。首先在金沙江溪洛渡、向家坝梯级规划设计防洪库容的基础上,按照所在河段防洪目标及配合三峡水库对中下游防洪的次序,探讨了川渝河段及长江中下游重点区域防洪对溪洛渡、向家坝梯级水库防洪库容的预留要求;进而分析了上、下游洪水遭遇类型及相关性,寻求针对不同区域防洪的库容共用空间,确定防洪库容分配方案;最后,分析了上游水库拦蓄方式对三峡入库洪水的影响,提出科学、合理、可行的金沙江溪洛渡、向家坝梯级配合三峡水库联合防洪的调度方式。分析认为,联合调度可有效减轻长江中游的防洪压力,经济效益显著。     

金沙江梯级水电站在“11.03"白格堰塞湖应急处置中的减灾分析

2018年11月3日,金沙江上游河段发生大规模山体滑坡,形成堰塞湖,溃决洪水对下游造成了巨大破坏。长江委紧急对中游梯级水电站进行调蓄调度。运用MIKE软件对金沙江中游河道进行洪水演进计算,分析了中游梯级水电站在应急处置中的减灾效果,结果表明:若无中游梯级水库调蓄洪水作用,梨园水库下游沿江城镇将增加淹没面积约160 km~2;中游梯级水电站成功将洪水拦截在水库中,截断了破坏性的溃坝洪水向大理、楚雄方向延伸。建议加快金沙江上游梯级电站的建设,形成梯级规模。     

长江重庆主城区河段卵石推移质走沙条件研究

三峡水库175 m试验性蓄水后,长江重庆主城区河段泥沙输移发生显著改变。研究重庆主城区河段泥沙输移规律,弄清泥沙输移与三峡水库调度之间的联系,对于优化水库调度,减轻库区淤积具有重要意义。依据寸滩站长系列年卵石推移质原型观测资料,结合二维数学模型和卵石推移质起动公式,分析了重庆主城区河段卵石推移质输移特性变化及走沙条件。结果表明:三峡水库蓄水以来,重庆主城区河段卵石推移质输移量显著减少,卵石颗粒细化,走沙时间也大幅缩短;研究河段内卵石推移质起动的临界条件是三峡水库坝前水位低于157 m,上游来流量大于6 800 m~3/s,并用2016年实测资料加以验证,验证结果较好。研究表明通过三峡水库调度可以加大重庆主城区河段的泥沙输移强度,减轻该河段内的泥沙淤积。     

水库下游河道冲刷机理探讨

本文运用非饱和非均匀沙输移的一般理论，对水库下游河道的含沙量变化，河道冲刷及粗化等现象的机理进行了探讨，得到了坝下游河段长距离冲刷及含沙量变化的主要原因是床沙级配的调整，并且随着时间的推移过程逐渐向下游发展，在冲刷过程中细颗粒泥沙总是冲刷的，而粗颗粒泥沙则有可能淤积等结论，这些结论和观测资料是一致的。     

拦减粗泥沙对黄河下游河道冲淤的影响

近２０年，黄河的来水来沙发生了变化，粗泥沙来量也有所减少，这些变化对水库和河道冲淤都将产生很大影响。本文以研究不同级配泥沙移特性和冲淤市场信息灵基础，分析不同地区来水来沙对水库和下游河道的影响，三门峡水库正常运用对粗细泥沙的调节作用，以及下游不同河段各粒径级泥沙沿程调整过程，拦粗泥地下游中淤的影响，为水库制定合理运用方式及下游防洪减淤治理决策提供依据。     

三峡水库汛期水沙异步特性及沙峰输移时间研究

以三峡水库运用以来2003—2018年库区主要测站的水沙数据为基础,对上游来沙入库时刻水沙异步特性进行了统计分析,讨论了不同水位级情况下典型场次洪水过程中沙峰输移时间与不同影响因素之间的关系,并利用回归分析法得到了拟合程度较好的沙峰输移时间回归公式。结果表明:洪峰流量>30 000 m³/s的40场典型洪水过程,入库时刻沙峰超前、同步、滞后洪峰的场次比例分别为42.5%、42.5%、15%;金沙江下游向家坝等梯级水库蓄水运用后,沙峰在三峡库区的传播时间明显增长。由于水库不同运用时期汛期坝前水位变化范围不同,采用了分水位级的方式对库区沙峰输移时间与不同影响因素的相关性进行讨论,进而使用逐步回归的方法分别建立了拟合效果较好的沙峰传播时间公式,可为水库沙峰调度提供技术支撑。     

长距离河道突发性水体污染下的单库调度分析

建立了长距离河道及梯级水库水动力模型和污染物输移扩散数学模型,采用污染物输移扩散解析解对模型进行了验证。针对水库上下游不同位置发生的突发性水污染事故,设置了11种单库调度模式并进行了模拟计算。结果显示,当突发性水污染事故发生在下游时,若污染物浓度是下游目标河段的敏感因子,则需选取上游较近距离的水库采用大流量、短历时的调度方式较为合适,但若可调度水库距离目标河段太远,则采用水库调度模式就难以控制目标河段的污染物浓度;若污染物超标时长是目标河段的敏感因子,则适合选取距离目标河段适当距离内的水库采用适中流量、长历时的调度方式。当突发性水污染事故发生在库区内时,若库区为重要的功能区,则需尽快开启该水库泄水设施,以减小库区污染物的浓度和滞留时间;若库区下游目标河段为重要功能区段,则需尽量延迟开启该水库并减小下泄流量,以减小对下游目标河段的影响。     

近年来三峡水库坝下游河道强烈冲刷机理分析

金沙江下游梯级电站相继建成蓄水运用以来,三峡水库坝下游河道出现了较强冲刷,同时坝下游冲刷逐渐向下游发展,城陵矶以下河段河床冲刷强度明显增大。根据实测水沙资料以及坝下游河道地形资料,初步分析了近年来坝下游河道强烈冲刷原因,一方面,由于金沙江下游梯级电站相继建成蓄水运用,三峡水库入库和出库泥沙进一步减少,导致坝下游含沙量大幅偏小。另一方面,坝下游汛期洪峰较大,洪水过程持续时间偏长,同时近年来长江中下游区间来水较大。加之城陵矶以下河道床沙组成较细,造成城陵矶以下河段发生大幅度冲刷。研究成果可为坝下游防洪、航运及河道治理研究提供参考。     

基于梯级水库联合调度的泥沙资源综合利用初探

单级水库因受库容、开发利用方式等限制,在运行调度中难以较好解决受建库影响的泥沙冲淤失衡问题。梯级水库（群）的联合优化调度能充分发挥梯级水库库容大、调度方式灵活等特点,可从宏观上对泥沙分布进行调整,改善库区及坝下游局部河段的水流流态,加强泥沙颗粒级配的分选,优化河床淤积形态,并配合生态调度进行补沙,为河流泥沙资源综合利用提供条件。结合三峡水库及其上游梯级联合调度研究,探讨了梯级水库在泥沙资源有效利用方面的作用及河流泥沙资源的管理。     

西江中游突发性水体污染水库群应急调控初探

针对西江流域突发性水体污染易发生河段的水库群调控,建立了西江中游河网水动力及污染物输移扩散模型和污染物输移扩散数学模型,对不同的水库群调度方案进行对比论证。根据西江流域产业布局情况及突发性水体污染发生特点,选取大化瑶族自治县作为本次分析的突发性水体污染发生地点,设置不同的调度方案,对西江流域中游水库群进行调度。对各方案污染物扩散情况进行对比分析,得到一个较好的调度方案。通过各梯级水库的联合调度,充分利用各梯级水库的可利用库容,上游水库向下游逐级补水,可以取得比单库调度更好的效果。