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2018年7月洪水期间泥沙输移特性分析

阐述了2018年7月三峡水库入库洪水组成、洪水泥沙发展、三峡水库调度及出库水沙过程。分析了场次洪水水库泥沙预报,2008年175 m试验性蓄水以来寸滩-庙河的沙峰输移时间、衰减比以及三峡水库场次洪水排沙比等水库泥沙输移特性。分析结果表明:①泥沙预报选取的细颗粒级配曲线与实测悬沙颗粒级配曲线基本一致,沙峰、峰现时间预报精度较高,含沙量过程基本一致。②流量级越小,坝前水位越高,沙峰输移时间越长;沙峰在清溪场-庙河段的衰减较在寸滩-清溪场段更为明显,且衰减程度与场次洪水的洪峰量呈反比,即流量越小,沙峰比越小,衰减越明显。③排沙比与场次洪水平均入库流量呈较明显的正比关系,且随流量的增大而呈加速增大趋势。     

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。     

新疆克孜尔水库运行库水位对汛期排沙比的影响分析

排沙比大小直接影响上游来沙在库区的淤积。克孜尔水库库区泥沙淤积日趋增加,有效库容日益减少。通过对比分析水库系列水文观测资料,得出影响排沙比的重要因素为库水位,并对1 133-1 138 m、1 138-1 142 m、1 142 m以上3个不同运行库水位下的汛期排沙比统计分析,证明在低水位运行下,水库汛期排沙效果相对较好。     

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。     

2018—2019年汛期小浪底水库排沙运用分析

2018—2019年汛期,黄河来水量大,小浪底水库连续两年实施了低水位、长历时、大流量、高含沙的排沙运用,取得了显著的排沙效果。基于小浪底水库实际排沙运用情况,分析水库排沙影响因素,采用回归分析方法建立水库排沙比计算公式,结果表明库区蓄水量、坝前最小水深、入库流量、水平回水长度等与水库排沙比关系较为密切,相关系数均在0.80以上,经实测资料验证,排沙比计算公式可较好地模拟水库排沙情况。进一步结合坝区地形观测资料,分析近坝区泥沙冲淤变化。2014年以来,受泄流底孔排沙影响,距坝4.5 km范围内河床比降稳定在4.3‰～5.1‰之间;进水塔前泥沙淤积最低高程在176～181 m之间变化,当前左岸泥沙淤积高程逐步抬升,坡度逐渐变陡,尚未形成稳定边坡,而右岸受山体控制,坡度大,泥沙淤积量少。     

沙坡头水库减淤措施分析

分析了沙坡头水库的入库水沙特性以及投运后的淤积情况,对"汛期来大水大沙时水库降低水位运行,同时打开各排沙底孔及泄洪闸适时排沙,若来水含沙量过大或洪水流量持续较大时可考虑停运全部机组、降低水位进行冲库拉沙"以及"汛期来大沙时水库降低水位运行并适时排沙,汛末申请调水制造人工洪峰进行冲库拉沙"两种减淤措施进行了比较,认为前一个措施效果较好;同时指出,沙坡头水库在今后的运行中若能调度得当,则有可能长期维持2 000万m3左右的库容。     

关于三峡水库排沙调度的建议

在回顾三峡水库长期使用问题已往研究成果和分析三峡水库初期蓄水运用以来库区泥沙淤积状况的基础上,提出了关于三峡水库排沙调度的建议。排沙调度是三峡水库运行调度的重要组成部分。排沙调度的目的是保证三峡水库大部分有效库容能长期使用;排沙调度的主要要求是在水库泥沙淤积达到初步平衡之前,仍应控制水库有效库容的年损失率小于1 000万m~3/a,以及水库变动回水区上、中段无累积性泥沙淤积。汛期防洪限制水位的调整应符合上述要求。按三峡水库排沙调度方案,可以保持三峡水库大部分有效库容长期使用。     

三峡水库泥沙淤积及减淤措施探讨

受上游水库蓄水拦沙、水土保持工程实施、河道采砂及气候变化等因素的影响,三峡水库的入库水沙条件发生了明显变化,水库淤积量大幅度减少。根据实测资料,分析了蓄水以来三峡水库淤积特性,以及减淤措施的实施时机及效果。研究表明:在入库沙量大幅度减少的前提下,三峡水库淤积大为减轻;汛期实施沙峰调度能够增大排沙比,减少水库淤积量;消落期实施库尾减淤调度能够有效缓解库尾局部河段淤积;局部河段清淤能够高效清除淤积泥沙,确保航道畅通。研究结果丰富了水库泥沙淤积管理方法和水库泥沙调度理论,为水库长期保持有效库容提供了参考。     

新疆克孜尔水库组合排沙动床模型试验研究

针对目前新疆克孜尔水库存在的泥沙淤积问题,通过动床模型试验,研究了丁坝与人工排沙渠结合的排沙效果。结果表明:①丁坝使黑孜河的入库水流偏向左岸,并携带泥沙到人工排沙渠进口附近,改变人工排沙渠的结构尺寸,可使黑孜河的入库泥沙尽可能多地进入人工排沙渠;②丁坝加人工排沙渠组合方案能更有效地达到黑孜河库段人工辅助排沙的目标,只要水库汛期来流量为每年一遇、库水位在1 135 m高程以下,就可以把黑孜河85%以上的来沙量排出库外。     

新疆克孜尔水库运用异重流排沙效果分析

通过克孜尔水库历年实测资料及对排沙结果分析，发现控制克孜尔水库排沙比的主要因素包括以下三方面：第一，坝前水位；第二，入库含沙量；第三，水库泄流强度。克孜尔水库为减缓水库泥沙淤积的速率，从2006年开始尝试采取汛期逐步降低库水位运行，利用异重流排沙，取得了一定的经验，提高了排沙效率。     

堤渠联合排沙减淤技术在克孜尔水库的应用

为解决克孜尔水库上游支流黑孜河的泥沙在鱼嘴附近淤积形成的拦沙底坎阻塞干流木扎提河的问题,提出了堤渠联合排沙试验方案,并通过试验确定了其在库区的布置方案。对方案实施前后汛期排沙资料进行的分析表明:若汛期库水位保持在1 135 m以下,入库流量小于750 m3/s,则能将支流黑孜河全年来沙量的85%排出库外;方案实现了干支流水沙运行路径分离的目的,有效地解决了黑孜河泥沙淤积对木扎提河的阻塞问题,基本实现了黑孜河库段的冲淤平衡,减缓了水库泥沙淤积速率。     

2018长江2号洪水期间三峡水库沙峰排沙调度

2018年长江第2号洪水期间,寸滩站洪峰流量59 300 m~3/s,报汛最大含沙量达到4.47 kg/m~3,三峡入库沙量达到了7 440万t,均大于2014~2017年各年的全年入库输沙量,且入库沙峰大、持续时间长。根据泥沙实时监测与预报成果,7月11～20日三峡水库入库和坝前含沙量较大,三峡水库在进行防洪、航运调度的基础上,实施了沙峰排沙调度,将下泄流量42 000 m~3/s一直维持至沙峰通过大坝后。实测资料表明:7月18～20日三峡水库排沙效果明显增强,出库含沙量在0.50～1.20 kg/m~3之间,最大出库输沙率达到48.5t/s,日均出库沙量在370万t左右,按沙峰输移过程统计,沙峰过程排沙比达29%,7月份排沙比达到了31%,取得了较好的排沙效果,有效减轻了库区泥沙淤积。研究成果为进一步完善三峡水库"蓄清排浑"新模式积累了宝贵的经验。     

三峡水库典型运用过程库区水面线变化特点研究

随着三峡水库运用条件和调度方式的变化,库区水面线的沿程特性发生了一定程度的变化。为了探求水面线的时空变化规律,选取三峡水库典型洪水调度过程及典型瞬时水面线进行各库段水面线特性研究。结果表明：坝前至巴东段不受寸滩流量影响。巴东至白沙沱段受坝前水位与寸滩流量双重影响,寸滩流量40 000 m³/s以下时,此段水面线主要受坝前水位的影响;寸滩流量30 000 m³/s以下且坝前水位达到165 m时,此段水面线基本不受寸滩流量的影响。白沙沱至寸滩段受寸滩流量与坝前水位综合影响,坝前水位150 m以下、寸滩流量50 000 m³/s以下时,此段水面线与寸滩流量相关。坝前水位达到165 m后,回水影响至寸滩河段。     

水库异重流排沙的研究与实践

采取什么措施来减少水库泥沙淤积、延长水库寿命是人们普遍关心的重要问题。在前人研究的基础上,对水库异重流的形成条件、持续运行条件、排沙能力等进行了讨论;结合2001～2006年期间黄河小浪底水库的异重流排沙实践,分析了水库异重流潜入时坝前水深、潜入点至坝前库底比降、水流流量、历时、出库水流流量等因素对异重流排沙比的影响。研究发现．随着小浪底水库洪峰流量的增大,异重流潜入点距坝里程减小,库底比降增大;当水库水流流量较大、历时较长、出库水流流量较大、坝前水位较低、异重流潜入点距坝里程较短、潜入点至坝前库底比降较大时,水库排沙比较大。     

新疆克孜尔水库异重流排沙影响因素研究

异重流排沙是水库"蓄清排浑"的重要排沙方式,针对新疆克孜尔水库这种山区性高含沙大库盘水库,文章根据异重流运动特性和多种经验公式,结合水库历年运行情况和排沙资料,剖析可知库水位、库区地形、入库流量与含沙量等因素,对异重流在库区内运动的影响。结果表明:潜入点随水库运行水位降低向下游偏移,反之向上游。库区底坡坡度越大,异重流前进动力越大,运行速度越快;反之,运行速度慢。来水来沙量越小,异重流初始能量越低,异重流运行的速度越慢;反之,初始能量高,运行速度快。     

万家寨水库初期运用及泥沙冲淤分析

万家寨水库自1998年10月下闸蓄水以来,入库水量偏枯,水库淤积量较设计预测量少,水库淤积形态时空上分布不均。水库运用初期,根据来水来沙和库区淤积情况动态控制运用水位。库尾河段泥沙淤积高程是水库初期运用水位的重要控制条件。凌汛期流量相对稳定,可利用凌汛开河期大流量拉沙排沙,延长水库泥沙冲淤平衡年限,更好地发挥水库的综合效益。     

三峡水库持续为下游补水近百亿

据中国长江三峡集团公司从三峡梯调中心了解到,自去年成功蓄水至175m以来,三峡水库持续为中下游地区进行补水调度。截至3月5日,三峡水库为下游补水总量接近100亿m3。水情数据显示,5日14时,三峡坝前水位为164.81m,入库流量4750m3/s,出库流量6700m3/s。据统计,从2012年10月30日开始新一轮水库水位消落至今,三峡水库累计为下游补水超过94亿m3,水位拉低了10m多。进入消落期以来,三峡枢纽严格按照国家防总批复的调度计划,按日均出库流量不低于6000m3/s、葛洲坝下游水位不低于39m控制,补水效果较为显著,电站运行安全稳定。数据表明,通过持续补水,     

三峡水库汛期沙峰排沙调度研究与初步实践

三峡工程蓄水运用以来,入库来沙大幅减少,泥沙淤积大为减轻,且绝大部分泥沙淤积在库区常年死库容内,为水库排沙调度试验提供了有利条件。在分析三峡水库洪峰、沙峰传播特性的基础上,针对三峡入库洪峰、沙峰传播的时间差异性,提出了"洪峰到来时拦洪削峰,沙峰临近时加大泄量排沙"的沙峰调度策略。依据所提出的调度模式,于2012,2013年汛期进行了沙峰排沙调度试验,获得了较好的效果,丰富了水库泥沙调度理论,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。