西藏扎拉水电站排沙运行调度方式研究

扎拉水电站主要任务为发电,水库泥沙淤积问题较为严重将影响发电效益。为研究出能使水库长期有效发挥发电效益的排沙调度方式,根据水库水沙特点,研究了4种水库排沙运行调度方式,分别为不设排沙运行控制水位方案、设排沙运行控制水位方案、设排沙运行控制水位+短时间敞泄排沙方案和不设排沙运行控制水位+短时间敞泄排沙方案。结果表明:设排沙运行控制水位方案能在主要来沙期固定水位排沙,能较好地排沙并兼顾发电,是一种合理可行的排沙运行调度方式。研究成果可为同类型水电站泥沙调度提供参考。

三门峡水库蓄清排浑运用以来库区冲淤演变初步分析

水库蓄清排浑运用以来 ,黄河潼关 1974～ 1986、1987～ 1995、1996～ 2 0 0 2年均水量较 195 0～ 195 9年减少9 1% ,35 5 %、5 5 5 % ,沙量减少 4 0 9%、4 9 6 %、6 6 2 %。潼关以下三个时段年均淤积量为 0 0 4 2、0 16 1、0 2 0 8亿m3。呈水沙量递减 ,淤积量递增趋势。潼关同流量水位 2 9年升高 2 31m ,受上游冲淤下延影响升高 1 0 5m占 4 5 5 % ,其他因素影响升高 1 2 6m占 5 4 5 %。小北干流非汛期冲刷、汛期淤积格局未变 ,反映了水库运用对小北干流没有明显影响。渭河华县站 1974～ 1986年水量较大 ,渭淤 1～ 10断面仅淤积 0 0 6 5亿m3,华县同流量水位升高 0 0 3m。以 1974～ 1986年为准 ,1987～ 1995年、1996～ 2 0 0 2年华县年均水量减少 2 2 8%、5 6 2 % ,年均沙量减少 11 6 %、34 4 %。渭淤 1～ 10断面 1987～ 1995年淤积 1 72亿m3,特别是 1994和 1995年的中小洪水 ,汛期淤积 0 85亿m3主河槽萎缩 ,华县同流量水位升高 1 0 7m。

溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库汛期联合排沙调度方式初步研究

采用实测典型水沙过程,对溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库基于沙峰调度和基于汛期"蓄清排浑"动态使用的联合排沙调度方式开展了计算研究。结果表明:基于沙峰调度的梯级水库联合排沙调度方式从定性分析来看有利于提高梯级水库出库沙量,但提高的幅度有限;基于汛期"蓄清排浑"动态使用的梯级水库联合排沙调度方式有利于提高梯级水库出库沙量,且提高的幅度相对较大。通过计算研究提出了基于沙峰调度和基于汛期"蓄清排浑"动态使用的溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库联合排沙调度方案,研究成果可为溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库汛期泥沙调度提供科技支撑。

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150m要优于155m,“蓄清”运行期间库水位可选择在145~150m之间浮动运行;建议将寸滩含沙量达到2.0kg/m3且当日寸滩站入库流量≥25000m3/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0.1kg/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。

三门峡水库时空冲淤与滞后响应

基于三门峡水库1960-2016年水沙和冲淤资料,本文分析了水库纵向与横向、年内与年际、时间与空间上的冲淤演变规律。结果表明:三门峡水库的冲淤过程可大致分为1960-1969年快速淤积、1970-1973年快速冲刷、1974-2002年缓慢淤积和2003-2016缓慢冲刷4个阶段;库区冲淤是上游来水来沙与下游水库运用协同作用的结果,1974年水库蓄清排浑运用前,主要受水库运用引起的溯源冲淤的影响,之后水沙作用增强。溯源冲淤向上游传播过程中冲淤幅度逐渐减小,溯源冲刷的影响时间相对较短,而溯源淤积的影响时长向上游不断延长,上游回水区河道溯源淤积累计量达到最大值的时间明显滞后于库区河道,当库水位开始下降及库区河道开始冲刷时,上游回水区仍可处于溯源淤积的影响之下。改进了河床演变的滞后响应模型,得到了权重归一化的滞后响应模型,克服了原有模型中特征量平衡值的权重之和小于1而可能对平衡值进行偏大估计的缺点。采用改进后的模型建立了三门峡水库累计淤积量的计算方法,该方法可较好模拟三门峡水库蓄清排浑运用以来的冲淤演变过程,计算精度较高。

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。

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式初探

为研究三峡水库汛期调度方式优化问题,以实测资料为基础,对三峡水库蓄水运用以来入出库沙量特性变化进行了分析,主要从泥沙角度对三峡水库采用汛期"蓄清排浑"动态运用方式进行了初步探讨。研究结果表明:三峡水库蓄水运用后汛期入库沙量大幅减小,上游溪洛渡和向家坝水库蓄水运用后三峡水库汛期6—9月份含沙量已经开始小于论证阶段5月份和10月份的含沙量;三峡水库主汛期出库沙量占年出库沙量的90%以上,且汛期出库沙量主要集中在1~2次大的出库沙峰过程中;近期三峡水库汛期采用"蓄清排浑"动态运用的泥沙调度方式,泥沙淤积可许。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。

三门峡水库蓄清排浑控制运用对库区及下游河道冲淤的影响

1973年后三门峡水库进入蓄清排浑控制运用时期．1986年以来，进入三门峡水库的水沙量发生了明显的变化，不仅年入库总水沙量有大幅度减少．而且水沙量在年内的分配也变化很大．主要原因不是流域降雨的影响，而是上中游工农业用水量增加和龙羊峡、刘家峡等大型水库调蓄的结果．这些变化对保持库区冲淤年平衡十分不利，下游河道的冲淤也直接受入库水沙量的影响．分析结果表明，三门峡水电站汛期发电是必要的和可行的，应扩大装机容量，并建议打开#11、#12底扎，在大坝左岸再增建一条隧洞，以提高其综合效益．

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。

关于三门峡水库若干问题认识与思考

对三门峡水利枢纽工程四十年来的原建、增建、改建过程做了系统回顾和合理划分 ,对枢纽工程运用探索中有关重点问题进行了综合分析 ,认为经过增、改建过程和按“蓄清排浑”控制运用后 ,基本上实现了 196 9年“四省会议”原定目标。并就小浪底工程投运引起的条件变化、来水来沙变化和三门峡水利枢纽自身运用条件变化 ,对三门峡水库今后运用提出了几点参考意见。

三门峡水库的功过与经验教训

三门峡水库是黄河上建设最早的大型水利枢纽工程,分析其功过与经验教训对今后黄河治理开发具有重要意义。分析认为:三门峡水利枢纽规划是错误的,没有考虑水库淤积的"翘尾巴"问题,坝址选择不当;改建是成功的,经过数次改进,摸索和总结出了使水库长期运行的蓄清排浑调度模式,1974—1985年三门峡水库冲淤已达到平衡;三门峡水库对黄河下游发挥了巨大防洪效益,其防洪效益不在于水库调洪,而在于拦沙92亿t、为下游河道减淤约64亿t,平均减淤厚度为3.30 m。三门峡水库成功的运用实践证实了多沙河流水库长期使用的可行性,由于黄河泥沙多,因此除调水调沙增强输沙能力外,还需要通过水库和放淤等措施拦蓄、利用一部分泥沙。

三峡工程防洪调度对水库泥沙淤积影响初探

１９９８年洪水后，人们关心三峡工程的防洪作用以及防洪调度对库区泥沙淤积的影响。以１９５４年洪水为例研究３种不同的防洪调度（即按荆江地区防洪需要调度；按城陵矶附近地区防洪需要调度与非常情况下防洪调度）的水库淤积状况，分析不同防洪调度对水库淤积的影响。分析结果说明三峡水库在长时间的“蓄清排浑”运用中，对少数大水年份采用不同的防洪调度运用方式，对库尾段的淤积仅在短时间内有影响，经长期河床与水流的自动调整，终将维持相对平衡状态。

调水调沙是黄河不淤的关键措施

综合分析了有关部门对黄河调水调沙的试验研究成果,结合近年来黄河水沙情况认为,要解决黄河河道不淤积问题,可能还需要冲沙用水数十亿立方米。今后,随着水土保持工作力度加强、河床形态改善和外流域补水等措施的逐步实施下,不淤积目标是完全可以实现的。建议将调水调沙作为治河的主导战略,强化研究攻关,促进其早日列入计划正式实施。

考虑排沙运用的巴家咀水库兴利调度研究

巴家咀水库位于甘肃黄土地貌地区,天然来水含沙量大,库区泥沙淤积严重,是典型的承担排沙任务的供水水库,亟需编制综合考虑排沙与供水运用的调度规程。为此分析了巴家咀水库来沙与排沙特性,提出一种基于实测排沙数据采用线性回归分析拟合的排沙能力反正切函数,确定了7、8月份为主要排沙期,提出敞泄排沙与蓄清排浑两种排沙方案,分别采用迭代方程试算蓄水指示线,绘制水库兴利、排沙综合调度图,结合排沙能力函数模拟多年排沙调度过程,通过比较排沙与兴利之间的衔接及排沙能力对供水保障的影响,最终确定排沙期采用蓄清排浑方式排沙,并制定综合调度方案。

对黄河中游裁弯治沙新方案的探讨

分析了黄土高原产沙分布的成因规律，提出了新的治理黄河泥沙的方案，并论证了它在防洪、兴利方面的效果及中游区干、支河道演变趋势．

三门峡水库对黄河冲淤分析

为了分析多沙河流上水利工程对水沙运动规律的影响，根据三门峡工程的运用实践、实际资料以及以往的研究成果，应用系统工程方法分析了三门峡水库对黄河冲淤的主要原因．结果表明。

多沙河流水库“蓄清调浑”运用方式及其设计技术

系统总结了1950年代以来我国多沙河流水库运用方式发展历程,阐释了不同时期水库运用方式及其设计技术的发展变化,详细剖析了"蓄清调浑"运用方式及其设计技术。"蓄清调浑"运用将以往低壅水"拦粗排细"传统拦沙模式发展为"小水拦沙,大水排沙,适时造峰,淤滩塑槽"滩槽同步塑造运用和拦沙库容多元化利用,改变了只淤不冲的传统拦沙模式,正常运用期采用水沙分级分类调度辅以非常规排沙调度,实现协调水沙关系和拦沙库容再生利用,能在长期保持水库有效库容的基础上,进一步兼顾水库调水调沙需要,有效避免了泥沙淤积占用水库有效库容,减少了水库强迫排沙对下游水沙关系的不利影响,是对"蓄清排浑"运用的继承和对"调水调沙"的全面发展。在设计技术上,为了更好地满足调沙需要,要求科学合理设计调沙库容和排沙水位相应泄流规模,考虑调沙过程中的不同淤积状态,按照"深槽调沙、中槽兴利、高槽调洪"的库容分布规则进行水库库容配置;超高含沙量河流要在正常泄流排沙孔以下增设非常排沙底孔,形成"正常+非常"双泥沙侵蚀基准面;特高含沙量河流水库有效库容保持和供水调节之间难以协调,要采用水沙分置开发方式。研究成果将为当前和今后一段时期内多沙河流水库工程设计与运行提供指导和参考。

多沙河流水库“蓄清调浑”设计运用研究进展

从理论研究、技术应用和工程实践3个层面系统梳理了多沙河流水库设计运用的发展历程,其发展先后经历了“蓄水拦沙”“蓄清排浑”“蓄清调浑”3个阶段。进入“蓄清调浑”阶段以来,在理论研究层面,揭示了泄水建筑物布设与水库排沙及有效库容保持的互馈机制、高含沙水流能耗机理、输沙能量转换机理,为多沙河流水库设计运用提供了理论基础;在技术应用上,水库拦沙库容再生利用与多元化利用、淤积形态与库容分布耦合设计技术及水沙分置开发技术均得到了创新发展,为超高、特高含沙河流上重大水利枢纽工程开发建设提供行之有效的途径;在工程实践中,以小浪底水库为代表的运用实践,以及黄河古贤、泾河东庄和马莲河等重大水利工程为代表的规划设计,为“蓄清调浑”设计运用提供了丰富的理论与技术支撑,未来结合工程建设运行可进一步验证完善“蓄清调浑”运用理论及设计技术。

高浓度调沙是减缓黄河下游河道淤积的有效途径

在浅析黄河下游河道淤积原因的基础上,指出高浓度调沙是减缓下游河道淤积的有效途径。为实现高浓度调沙,小浪底水库应该采用“蓄浑排清,清水刷槽;加沙造浓,高浓度输沙”的调水调沙方式,并通过“横向冲蚀”技术,来源源不断地形成高含沙水流出库。