Landslide and Rockfall Distribution by Reservior of Stepped Hydropower Station in the Jinsha River

The landslides and rockfalls were studied in this paper from Xiangjiaba to Baihetan in the lower reach of Jinsha river. Their volume, distribution density and landslide index were studied which indicated that there existed close relationships between landslides and rockfalls and geological structure, stratum. The fold and faultage influenced on the stability of slope and offered the geological condition to landslides and rockfalls. The physiognomy controlled their distribution. Slope angles of landslides were 10 °-50°and slope angles of rockfalls were mainly 35°-50° in the valley in the studied area. The results indicated the geology and physiognomy of distribution area of the landslides and rockfalls in the studied area. They offered the theoretical foundation to prevent and cure geological disaster and protect the water power engineering.

金沙江下游水风光外送消纳分析

金沙江下游拥有丰富的水风光资源,依托现有梯级水电站跨省区直流外送通道,实现水风光打捆外送协同消纳。通过分析受端电网负荷特性,提出最大和最小消纳空间的计算方法,并以2021年资料为例,分析各个受端省市对金沙江下游新能源的消纳能力。广东的消纳空间最大,上海最小;根据不同省市的内负荷特性和外送电站发电特征,对新能源消纳空间较大的月份各不相同。总体上江苏、浙江、广东在枯期的消纳能力大于汛期,广西在汛期的消纳能力略大于枯期。研究成果可供金沙江下游清洁能源跨省区消纳参考。

金沙江下游某水电站坝区降水特征分析

金沙江流域极端小时降水过程局地性强、短时雨量大,了解该区域极端小时降水特征,有助流域水电站应对强降水事件。利用该区域6套自动气象站2011—2022年观测数据集,通过质量控制、特征值提取、分类统计分析等方法,对极端小时降水时空变化特征进行分析。研究发现:①该水电站区域日降水分布的夜雨特征明显,短时强降水在夜间和凌晨出现频率较高;②月际变化方面峰值分别出现在7月和9月,7月降水高发于后半夜,9月的占比高于7月;③选取3个极端小时降水阈值指标,极端小时降水强度由上游向下游、由西北向东南逐渐减小。极端降水事件平均持续时长6.04 h,且前期发展迅速,平均于1.66 h时降水达到峰值;④极端小时降水事件的过程雨量占年平均降水量的24%~33%。将以上结果与近10年实际数据相比对,证明降水特征对蓄水调度和风险管控有一定的应用价值。

基于变权重非线性安全度的梯级防洪库容分配方法研究

梯级水库群防洪库容的合理分配与有效利用对汛期水库群防洪减灾和综合效益的发挥起到至关重要的作用。针对梯级水库在防洪库容分配过程中,各水库对整体防洪安全影响的重要程度差异性缺乏有效区分方法,进而导致防洪库容分配不合理的问题,将水库非线性安全度与兼顾水库入库流量、设计防洪库容大小、泄流至防洪控制站传播时间等特征的变权重相结合,提出基于变权重非线性安全度的水库防洪安全度计算方法,同时,考虑梯级各水库和下游防洪控制站的安全,以梯级整体防洪安全度最大和下游防洪控制站超标洪量最小为目标,构建基于安全度的梯级防洪库容优化分配模型,采用差分进化算法对模型进行求解,实现防洪库容的最优分配。将该方法应用于金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四库梯级防洪库容分配实例,结果表明该方法相较于其他方法,可在不降低梯级整体防洪效果的前提下,描述各水库权重的动态变化过程,通过增加乌东德和白鹤滩水库防洪库容的使用,以减小溪洛渡和向家坝水库防洪库容的使用,使梯级整体在调度期的防洪安全度达到最大。该方法可反映各水库在梯级防洪中重要程度的差异性,实现水库间防洪库容的科学管理与合理分配,为水库防洪优化调度科学决策提供依据。

兼顾生态的梯级水电站优化调度模型研究与应用

随着生态环境保护意识的提高,国家对水库开展生态调度的要求也不断提高。针对金沙江下游梯级电站复杂多样的生态调度需求,以经济效益最大为目标,建立针对产粘沉性卵鱼类生态调度和促进产漂流性卵鱼类繁殖生态调度的梯级水电站中长期优化调度模型;通过生态调度与电站运行目标的整体优化,得到生态调度开展时机的优化方案,实现兼顾生态调度和电站发电。在此基础上,选取丰、平、枯共30个典型年进行分析。结果表明:不同典型年下考虑生态调度后梯级发电量减少0.01%~0.27%,来水越丰,生态调度的影响越大。就整个消落期来看,生态调度与兴利调度没有明显的冲突,但会影响梯级电站的消落进度,导致上游两座电站消落提前1旬左右,对下游两座电站影响较小。

三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位研究Ⅱ——风险分析与运用方案

乌东德、白鹤滩水库投运后,长江上游水库群联合防洪调度为进一步提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位创造了有利条件。为提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位,针对金沙江下游梯级防洪库容投入运用条件,基于三峡坝址不同典型年的不同频率设计洪水,开展了荆江防洪和库区回水风险分析,提出了金沙江下游梯级配合三峡水库的等比例分级拦蓄方式,在确保荆江及库区防洪安全的前提下,提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位优化运用方案,给出了金下梯级预留防洪库容与三峡水库对荆江防洪库容的等效关系。研究结果表明:提出的等比例分级拦蓄方式综合了拦量和削峰两种模式,有效利用了金下梯级防洪库容,调度效果最好;提出的水位优化运用方案具备较好的防洪减灾效果,丰富完善了长江上游水库群联合防洪调度方案,可进一步减少中下游超额洪量。研究成果可为长江水库群实际洪水调度提供技术支撑和决策参考。

金沙江下游三堆子河段卵石推移质输沙率公式研究

金沙江上中游梯级水库运用后,进入下游的悬移质输沙量大幅减少,水沙条件显著变化;同时,卵石推移质输沙量在总输沙量中的比重明显增加,对水库淤积进程影响显著,开展变化水沙条件下金沙江下游卵石推移质输移规律研究具有重要意义。基于下游入口三堆子水文站2008—2021年卵石推移质实测资料,对经典起动流速公式和推移质输沙率公式进行了检验与修正。结果表明:与经典起动流速公式计算结果相比,通过引入以卵石粒径为变量的系数,所得到的不同粒径范围的卵石推移质起动流速修正公式,计算精度显著提高;经典推移质输沙公式的计算结果在输沙强度较低时与实测值偏差很大,通过建立输沙强度与水流强度的关系,并引入隐暴参数对公式进行修正,明显提升了其在低输沙率情况下的计算精度。修正后的起动流速公式和推移质输沙率公式能更有效地反映三堆子河段卵石推移质的输移规律。

三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位研究Ⅰ——需求分析与优化条件

城陵矶地区是长江中下游洪灾最频发的区域之一,是长江水库群防洪的重点保护对象。金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4座梯级水库与三峡水库组成的巨型水库群防洪能力巨大,显著改变了流域防洪调度格局。在概括分析城陵矶地区防洪需求,回顾三峡水库对城陵矶地区防洪补偿控制水位不同阶段成果的基础上,剖析了优化防洪补偿控制水位的研究要点,研究了金沙江下游梯级防洪库容投入情况,进而明确了提高防洪补偿控制水位的有利条件。研究结果表明:在三峡水库水位达到城陵矶防洪补偿控制水位158.00 m后,金沙江下游梯级水库在预留40.93亿m^(3)防洪库容的基础上,尚有30亿~60亿m^(3)富余防洪库容可配合运用,为进一步提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位创造了良好条件。

金沙江下游-三峡梯级水库2023年联合调度实践

金沙江下游-三峡梯级水库是治理和保护长江的关键性工程。为了进一步提高梯级水库应对持续枯水的能力,保障水资源综合利用效益全面发挥,结合2023年长江上游水雨情特点,全面分析了梯级水库应对持续枯水所实施的联合补水、汛期水位动态控制、联合蓄水等优化调度措施,总结提炼了梯级水库联合调度的成效和经验。实践结果表明:枯水期梯级水库累计向下游补水约243亿m^(3),有效保障了长江中下游供水安全以及航运、生态等综合效益;通过汛期抬水位、蓄水期精细化预报调度,有效提升了水资源利用效率,保障了梯级水库实现蓄满目标。提出的调度措施和经验可为今后流域控制性水库群联合调度方式优化提供重要参考。

金沙江下游梯级联合调度对川渝河段防洪效果评价

金沙江下游四级梯级水库联合调度为长江川渝河段提供了防洪安全保障,对其防洪调度效果进行评价,可以科学衡量与评估川渝河段防洪调度效果,促进流域洪水资源化利用。基于金下四级联合防洪调度方案,建立防洪、发电、生态和航运4个准则下的评价指标体系,采用改进的层次分析法和熵权法,构建川渝河段梯级水库防洪调度效果评价模型,综合考虑防洪和兴利效益,评估不同来水频率和不同起调水位的梯级水库防洪调度效果;对比溪-向两库联合调度与金下四级联合调度效果,分析乌东德、白鹤滩水库建成投产对于川渝河段防洪调度及洪水资源化利用的综合效果。结果表明:①随着乌-白两库起调水位升高,金下四级防洪调度效果系数呈现先升高后降低的趋势。②对于20,30,50 a一遇和100 a一遇洪水,乌东德和白鹤滩水库分别从(965 m和795 m)、(975 m和790 m)、(955 m和790 m)、(952 m和795 m)起调时,金下四级防洪调度效果系数最大,梯级水库联合防洪调度方案最优。③乌东德、白鹤滩水库建成投产后,川渝河段洪水资源化利用效果提升。研究成果可用于多功能、多保护对象的梯级水库防洪调度效果评价,为地区防洪调度决策提供依据。

金沙江下游流域水风光多能互补调度研究

针对金沙江下游水风光多能互补运行管理中系统难度增高、调度需求复杂多变以及多时空尺度的不确定性等难点,主要分析了该流域水风光互补性,对水光风多能互补系统长-短耦合调度研究表明,金沙江下游水、风、光资源整体互补性良好。短期调度建议采用新能源优先并网,水电出力与风光弃电响应关系呈现两端大中间小的特征。风光新能源与水电打捆形成互补系统进行中长期调度。整个多能互补系统发电量将增加0.40%~0.48%,其中梯级水电较独立运行将损失发电量0.08%~0.25%,但风光新能源消纳水平可提升3.97%~5.99%。

全球降水观测计划IMERG对金沙江下游极端降水反演效果评估

基于中国气象局研发的三源融合降水产品,利用相关系数、平均误差、相对偏差、归一化均方根误差、命中率、误报率和关键成功率共7个评估指标,从极端降水指数精度、极端降水探测能力等方面分析全球降水计划卫星(Global Precipitation Mission,GPM)IMERG V06 Final降水产品在金沙江下游对极端降水的反演效果。结果表明:IMERG降水产品对极端降水空间分布具有一定的反演能力,在强降水区和弱降水区灵敏度均较高,但在流域大部分区域仍然倾于高估,高海拔山区高估现象更明显;IMERG对最大连续5日降水量的反演效果优于其他极端降水指数(极端日降水、最大单日降水量、强降水量和大雨日数),具有较高的相关系数、较低的相对偏差以及较低的归一化均方根误差;IMERG对极端降水事件探测潜力具有较大的季节差异和地域差异,夏季捕捉能力比其他季节强,低海拔区捕捉能力比高海拔区强,在夏季或低海拔区均表现出更高的命中率和关键成功率以及更低的误报率。

云南省金沙江中下游流域致病性耶尔森菌调查研究

目的了解云南省金沙江中下游流域鼠疫耶尔森菌、假结核耶尔森菌及小肠结肠炎耶尔森菌3种致病性耶尔森菌的分布及流行现状。方法选择云南省金沙江中下游流域5个县,采集鼠盲肠及犬肛门拭子标本,通过冷增菌后提取增菌液DNA并对foxA、ail、inv、caf1等特异基因进行PCR检测,基因阳性可疑标本进行菌株分离纯化后进行菌落PCR鉴定,对实验结果进行统计分析。结果采集标本1631份,其中鼠盲肠段标本985份、犬肛门拭子标本646份。自鼠肠道中共分离到小肠结肠炎耶尔森菌24株,分离率为2.44%(24/985),自犬肛门拭子中共分离到14株,分离率为2.17%(14/646),小肠结肠炎耶尔森菌总分离率为2.33%(38/1631),且38株小肠结肠炎耶尔森菌毒力基因检测均为阴性;自昭通永善县犬肛门拭子中分离到唯一1株假结核耶尔森菌,分离率为0.15%(1/646);未分离到鼠疫耶尔森菌。结论云南省金沙江中下游流域鼠和家犬中携带非致病性小肠结肠炎耶尔森菌,云南省首次自鼠疫指示动物犬中分离到假结核耶尔森菌,未发现鼠疫耶尔森菌的相关线索。

水温变化影响下金沙江下游典型鱼类繁殖期研究

为分析金沙江向家坝建成前后坝下江段水温变化对典型鱼类繁殖期的影响,基于实测数据分析研究了金沙江下游年际水温变化趋势与近年水温变幅,进而将14种典型鱼类历史产卵期适宜水温范围投影至现阶段水温历时变化曲线,得出各典型鱼类的繁殖期变化情况,并通过提出时间重叠度指标定量评价了水温变化对鱼类的影响。结果表明,建坝前金沙江下游水体升温期为2—6月,水温年内变化范围为11.8~23.2℃;建坝后则推迟至4—7月,水温年内变化范围为14.0~23.1℃,水温变幅趋于减小;在建坝后的水温条件下,金沙江下游典型鱼类主要繁殖时段可能由3月上旬—7月下旬后移至3月下旬—8月上旬。

十年禁渔初期金沙江下游向家坝水库鱼类资源变化的水声学研究

为科学评价长江十年禁渔政策在金沙江下游水库的初步实施效果,实验于2020年11月和2022年5月在金沙江下游向家坝水库开展了渔获物调查和水声学调查,并分析了鱼类资源的变化情况。渔获物调查结果显示,2020年11月共采集到鱼类2科9种,其中鮈、瓦氏黄颡鱼占优势地位;2022年5月共采集到鱼类5科14种,其中蛇、瓦氏黄颡鱼占优势地位。水声学调查结果显示,不同年间、不同区域、不同水层间的鱼类目标强度分布存在显著性差异;2022年5月的鱼类密度(0.60尾/1000 m^(3))高于2020年11月(0.46尾/1000 m^(3)),鱼类资源在时空分布上呈现不均匀性;不同调查时期的鱼群密集区域存在一定的差异,2020年11月大部分区域之间差异不显著,2022年5月则差异显著;2022年5月的上层鱼类密度(0.44±0.83尾/1000 m^(3))显著大于2020年11月(0.06±0.15尾/1000 m^(3));不同水层的鱼类分布差异显著,2次调查均表现为下层大于中、上层;估算得到向家坝水库鱼类资源尾数分别为3.22×10^(6)尾(2020年11月)和3.53×10^(6)尾(2022年5月)。综上所述,水声学调查方法适用于金沙江下游水库的鱼类资源监测工作,十年禁渔实施后向家坝库区鱼类资源已得到一定程度的恢复。

金沙江下游梯级水库群协同防洪调度策略研究

2021年起,金沙江下游乌东德、白鹤滩水电站相继建成投产,在提升了长江流域防洪能力和洪水资源化利用水平的同时,也对新形势下梯级水库群调度决策带来了新的挑战。对金沙江下游梯级水库群协同防洪时的调度策略展开研究,统筹防洪安全和发电效益,提出了不同来水条件下梯级水库群协同防洪调度的具体策略。结果表明:在面向川渝河段进行防洪调度时,若金沙江下游来水较小,可依据中长期预报来水情况,优先启用乌东德或溪洛渡水库拦蓄洪水;若金沙江下游来水较大,则建议乌东德、白鹤滩、溪洛渡水库按照三库剩余防洪库容比例进行同步拦蓄,使各库泄流能力尽量均衡。此外,为确保金沙江下游梯级水库群打捆运用的灵活性和可靠性,向家坝水库应预留约5亿m^(3)库容用于拦蓄乌东德、白鹤滩、溪洛渡水库三库拦蓄后的多余洪量及溪洛渡-向家坝区间洪量。研究成果可以在确保防洪安全的前提下提升水库群汛期发电效益,为提升梯级水库群调度决策科学水平提供关键技术支撑。

金沙江下游多种面雨量集成预报方法的对比分析

集成方法有利于提高降水要素预报的准确性和可预报性。本文基于格点实况资料和智能网格预报、西南区域数值预报、ECMWF模式预报、GRAPES模式预报产品,以面雨量为研究对象,采用多元回归法、BP神经网络法、评分权重法、加权集成预报法和算术平均法,得到集成面雨量预报,再运用平均绝对误差、模糊评分、正确率、TS评分、偏差分析等方法,对2020年4—10月金沙江下游面雨量预报效果进行对比分析。结果表明:多元回归集成法和BP神经网络法的预报效果总体上优于其他几种集成方法。在考虑流域面雨量的预报量级时,下游可以采用预报量级较小的模式和集成方法。集成后偏差百分比均有降低,且多元回归法和BP神经网络法对预报量级较小的模式有矫正作用。在面雨量有无、小雨和中雨预报中,多元回归法集成效果较好,在大雨量级预报中,BP神经网络法集成效果较好。这些结论可为流域面雨量预报提供参考借鉴。

金沙江下游梯级水电站对区域气候的影响分析

已有研究表明坝式水电站蓄水对局地气候有重要影响,但目前对梯级水电站蓄水的气候效应还不清楚,尤其是在干热河谷地区。为深入研究梯级水电站对区域气候的影响,以2005~2020年金沙江下游向家坝-溪洛渡梯级水电站所在流域及周边区域38个气象站监测数据为基础,采用ANUSPLIN(Australian National University Spline)模型模拟流域内的气温、降水参数,进而采用PELT(Pruned Exact Linear Time)算法、CV(Coefficient of Variation)和Trend方法探究梯级水库蓄水前后气候的时空变化特征。结果表明:(1)ANUSPLIN模型能较好地模拟气温和降水,气温、降水模拟的相对误差分别介于2.26%~10.62%和9.74%~38.14%之间,且该模型对高温、旱季的模拟效果分别优于低温、雨季。(2)蓄水后流域年均气温的降温幅度较蓄水前有所增大,其中冬、夏季表现为气温增加,春、秋季表现为气温降低;年降水量降低的趋势也较蓄水前极大减缓,并且夏、秋、冬三季的降水量均表现为增加。(3)从突变检验结果来看,蓄水后冬、夏季气温均有突变现象;春、夏、秋季以及年降水量也都发生了突变。(4)蓄水后,流域气温、降水均呈现变异减弱、稳定性增强的特征,且距离库区越近,稳定性越强。研究成果有助于加深理解大型梯级水电开发所引起的气候变化效应。

金沙江下游梯级水库泥沙淤积和坝下河道冲刷规律

金沙江下游4个梯级水电站总装机容量相当于两座三峡水库,是“西电东送”中部地区的源头工程,工程效益发挥对经济社会发展意义重大。2012年以来,向家坝、溪洛渡、乌东德和白鹤滩电站等陆续蓄水运行,层层拦截金沙江的泥沙,20132020年向家坝出库年输沙量均值下降至152万t,减幅超过99%。大量泥沙淤积在梯级水库内,同时向家坝以下河道发生长距离冲刷。本文以自金沙江下游工程筹建以来的观测资料为基础,针对梯级水库的泥沙淤积和坝下游河道冲刷规律开展研究,结果表明:金沙江下游四个梯级电站自建成运行至2020年底,累计淤积泥沙约5.98亿m^(3),其中溪洛渡库区淤积量占比达92.5%,20132020年溪洛渡和向家坝水库排沙比分别为2.64%和22.2%,其水库泥沙主要淤积在常年回水区的干流河道内,以死库容内淤积为主,侵占有效库容的比例小于1.3%。金沙江下游库区干流河道的峡谷特征明显,淤积多表现为主河槽的平铺式淤高。溪洛渡和向家坝库区淤积的泥沙沿程分选特征明显,越靠近坝前,中数粒径减小、细颗粒泥沙沙量百分数增加,极细颗粒泥沙会在库区一定范围内大量沉积。向家坝下游河床普遍冲刷,但冲刷强度减弱明显,重要涉水工程局部冲刷并未超出预期范围。向家坝下游河道深泓高凸段相对稳定,使得坝下游枯水位未大幅下降,2000 m^(3)/s下枯水位累计降幅约0.43 m;坝下游河床粗化明显。

金沙江下游浮游植物群落生态特征及与环境因子关系

为探究金沙江下游干流江段浮游植物群落特征及物种与生境之间的关系,于2019年6月和10月对金沙江下游攀枝花至水富段因梯级电站蓄水产生的3类不同水体(自然河流型、过渡型、类湖泊型)开展浮游植物与水环境调查,结果显示:2次调查共鉴定出浮游植物7门53属74种,主要以硅藻(47.30%)、绿藻(33.78%)和隐藻(6.76%)为主;浮游植物密度变化范围为13.9×10^(4)~105×10^(4)个/L,其中6月平均密度(54.92×10^(4)个/L)高于10月(27.22×10^(4)个/L),自然河流型水体平均密度低于其他2种类型水体。硅藻在自然河流型水体为绝对优势种,在过渡型水体和类湖泊型水体中其优势度降低,而蓝藻和绿藻优势度增加,但3种水体中以小环藻(Cyclotellasp.)平均优势度最大。各优势种6月生态位宽度B_(i)和生态位重叠ΔS_(ij)分别为0.13~0.77和1.04~38.46,10月分别为0.10~0.80和3.55~39.48,和10月份相比,6月各优势种生态位宽度Bi较高,而优势种间生态位重叠ΔSij数值较低,表明6月各优势种种间竞争态势相对均衡,群落状态相对稳定。Shannon-Wiener指数(H')、Margalef指数(D)及Pielou均匀度指数(J)变化范围分别为1.99~2.69、2.56~5.88和0.50~0.78,总体表现为6月>10月,自然河流型水体>过渡型水体>类湖泊型水体,各江段水体处于α-β中污染状态。浮游植物与环境因子的典范分析(CanonicalAnalysis)结果表明:透明度、流速、水温、溶解氧、总氮是影响浮游植物群落的主要环境因子,且不同优势种对环境因子的响应有所不同。研究可为金沙江下游梯级库区水资源保护和生态修复提供科学依据。