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。

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。

“蓄清排浑”水库运用方式与淤积过程关系探讨

为减轻水库泥沙淤积,我国研究工作者提出了行之有效的“蓄清排浑”运用模式。以往人们对“蓄清排浑”的理解基本停留在原则框架的层次,对“蓄清排浑”水库淤积过程的认识不够深入。本文采用一维不平衡泥沙数学模型,以溪洛渡水库为案例,针对影响“蓄清排浑”水库运行条件最为重要的时间和空间因素,从汛后蓄水时间和汛期限制水位两个方面对水库淤积量过程、三角洲推进、横断面发展和排沙比变化等淤积特性的影响进行了分析。研究结果给出了不同水库运行条件下库区泥沙淤积的一般规律。

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。

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。

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。

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。

从“蓄清排浑”水库运用方式与淤积过程关系看水库泥沙数学模型的验证

"蓄清排浑"是协调水库泥沙淤积与兴利矛盾的有效调度方式。长时段、长河段水库泥沙问题的研究目前还主要依赖于数学模型。通过分析当前国内各家模型发现,一定范围内拟定不同运用水位和不同汛后蓄水时间方案,前期淤积总量过程基本一致,但库区泥沙淤积分布和水库后期淤积量却差别很大,对兴利库容影响尤为明显。文中通过研究典型水库淤积过程与运用方式的关系,分析了不同方案运用对水库纵向淤积推进、横断面淤积发展和兴利库容保留程度等的影响,并对水库泥沙数学模型的验证提出了建议。

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。

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。

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．

三门峡水库高滩深槽形成过程及因素分析

三门峡水库运用初期形成的高滩深槽库区冲淤形态以及适当的泄流规模,为其蓄清排浑运用创造了条件。三门峡水库高滩深槽形成的过程是滩槽同步淤积抬升后主槽再冲刷下降。影响潼关以下库区主槽容积的主要因素为入库水沙条件、坝前运用水位和水库的泄流能力,当水库未发生滞洪壅水时,来水量的多少对主槽容积变化起主要作用。

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。

基于泥沙冲淤数值模拟的水库调度方案研究

以东台子水库为研究对象,基于一维不饱和全沙数值模型,研究蓄洪运用方案、蓄洪排沙运行方案、分阶段蓄洪运用方案、蓄清排浑运用方案等四种水库调度方式下的泥沙淤积情况,力图在兴利防洪的基础上尽量利用弃水排沙,保持有效库容。对不同运行年限的淤积量、水库库容变化和排沙比等要素的模拟研究表明,分阶段蓄洪运用或蓄清排浑运用方案更有利于保持有效库容,对延长水库使用寿命具有一定作用,是较优的水库排沙优化调度方案。