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。

蓄水型备用水源地藻类生长趋势及控藻技术研究

为了探明以洪泽湖为原水的某蓄水型备用水源地藻类生长情况,探索原位控藻方法,进行了为期1年的藻类数量测定,并进行了遮光控藻实验和清浑混合控藻实验。结果表明,备用水源地优势藻类为硅藻门(Diatom)的针杆藻属(Synedra),持续全年;7—8月出现蓝藻门(Cyanobacteria)的微囊藻属(Microcystis)。藻细胞数量夏季多、冬季少,在7—8月达到峰值(2.09×10^(7)个/L),1月达到谷值(9.23×10^(6)个/L)。藻类在复合湿地区比进水口下降约4.8%,在深水净化区比进水口增加0.3%。藻类在0.5 m水深处最多,表面、3.0 m水深处藻类数量分别是0.5 m水深处的92.1%和89.9%。遮盖率为40%、60%、80%、100%的水体稳态控藻率分别为24.2%、41.4%、47.0%、61.1%,稳态高锰酸盐(I_(Mn))削减率分别为24.8%、36.5%、41.6%、47.7%。建议采用太阳能发电板遮蔽水面控藻,遮盖率取60%。清浑混合体积比为6∶4、7∶3、8∶2、9∶1的水体稳态控藻率分别为33.2%、18.8%、11.2%、8.1%,稳态I_(Mn)削减率分别为-15.1%、-7.3%、2.5%、5.6%。浑水体积分数达到40%以上时才能取得较好的控藻效果,但浑水体积分数超过20%后,综合作用导致I_(Mn)增加。

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。

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。

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。

中国的水库泥沙淤积问题

由于我国有许多河流是含沙最高、输沙量大的多泥沙河流，水库泥沙淤积问题异常严重．主要表现在：淤积数量大，淤积速率快．据统计，截止到1981年底全国水库总淤积量达115×10~8m^3．占统计水库总库容的14．2％．年平均库容损失率达2．3％，高于世界各国．水库的严重淤积，不仅影响水库兴利效益的发挥，严重威胁水库的使用寿命，而且还造成一系列在进行水库规划时未曾充分估计到的环境问题．本文重点从河流水文泥沙特性、我国水库淤积问题的严重性、水库淤积引起的问题及水库防淤减淤措施等4个方面作一较全面的分析和探讨．

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。

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。

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．

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。

多泥沙河流水质模型研究

针对黄河泥沙含量大、泥沙对河流 CODMn浓度影响大的突出特点 ,运用模拟实验方法 ,探讨了泥沙对 CODMn浓度的影响 ,揭示了浑水、清水中 CODMn浓度与含沙量间的关系。研究表明 ,黄河浑水中CODMn浓度随含沙量增大呈显著上升趋势 ,而去除泥沙后清水CODMn浓度测定值随其原含沙量增大呈微上升趋势。依据质量平衡原理 ,建立了充分考虑泥沙影响的 CODMn衰减经验模型。清水中CODMn浓度的变化采用完全混合反应器概念来模拟 ,浑水中 CODMn浓度通过清水中 CODMn浓度与泥沙中 CODMn浓度之和来量化。模型基本方程的求解采用稳态解析解。模型中的参数通过利用实际监测数据及室内实验结果与优化结合的方法确定。同时 ,利用实际监测数据对参数和模型进行检验。结果表明 ,模型结构合理 ,参数取值可靠 ,模型精度较好。模型既能揭示汇流区间人为污染对河段水质的影响 ,又可以反映作为面污染源的黄河泥沙对污染的影响 。

黄河水体COD_（Mn）样品加酸保存对监测结果的影响

自１９９０年对黄河水体ＣＯＤＭｎ样品加酸保存后，ＣＯＤＭｎ监测结果显著升高，且丰水期连年超标．根据山东河段干、支流各监测断面ＣＯＤＭｎ历年监测结果及实验资料分析后认为，样品加酸保存是影响ＣＯＤＭｎ监测结果升高的重要原因，而泥沙则是导致ＣＯＤＭｎ监测结果升高的根本原因。浑水ＣＯＤＭｎ样品无论是否加酸保存，泥沙对其监测结果均有影响，所不同的是未加酸保存的样品，ＣＯＤＭｎ监测结果受泥沙影响甚微，而加酸保存的样品，ＣＯＤＭｎ监测结果受泥沙影响却异常明显，即随含沙量的增大而显著升高。含沙量大的丰水期比含沙量小的平、枯水期，相应ＣＯＤＭｎ监测结果要明显升高１．２～１．６倍。清水样品，无论是否加酸保存，也无论是丰水期还是枯水期，相应ＣＯＤＭｎ监测结果变化甚小，基本稳定。

从三门峡到三峡我国工程泥沙学科的发展与思考

我国工程泥沙学科的发展是伴随着重大工程的规划、设计、建设和运行而快速发展的。本文回顾了20世纪60年代初黄河三门峡水库建成运行后出现的泥沙问题和解决措施:库区严重淤积和库尾"翘尾巴"现象,潼关高程快速抬升了5 m以上;枢纽被迫进行了二次改建,以提高水库的泄流规模;水库运行方式进行了二次调整,通过降低汛期坝前水位,以增大水库的排沙能力。阐述了三门峡水库的实践不仅大大提高了对工程泥沙运动规律的认识,而且总结提炼出以水库"蓄清排浑"运行方式为标志的系列成果。水库"蓄清排浑"运行方式已在小浪底水库和三峡水库成功运用,并在实践中得到不断的优化完善,逐步形成了水沙调控的理论与技术。从三门峡到三峡工程的实践,为我国工程泥沙运动规律、多沙河流水库有效库容长期保持理论、江河水沙调控理论与技术、实体和数学模型模拟技术等的快速发展发挥了重要的作用,形成了工程泥沙学科的理论与技术体系,推动我国工程泥沙技术走在世界前列。进一步提出了未来工程泥沙研究的思路和方向:一是从水库泥沙淤积治理向全河水沙调控转变,即从江河局部治理向全河治理转变;二是从河流泥沙向流域泥沙、海域泥沙转变;三是从传统泥沙问题向生态环境泥沙转变。泥沙研究要紧密结合国家重大需求,瞄准学科前沿,充分开发和利用新技术、新方法,在大数据、云计算、智能化应用方面取得新突破。

泥沙浓缩旋管清液排放口布置形式

为确定一种新型水力吹填用水沙分离装置——泥沙浓缩旋管关键部件清液排放口的布置形式,使用数值模拟与物理模型试验相结合的方法对初步拟定的几种清液排放口形式进行了研究,并综合考虑工程适用性与浓缩效率,选取垂直主管布置排放管的外排放口作为该装置清液排放口。结果表明,该排放口形式的泥沙浓缩旋管不但可以提高吹填造陆入场泥沙浓度,同时还会降低入场泥沙细颗粒含量,从而改善吹填泥沙的工程性质。