三峡水库挖粗沙减淤研究

 针对三峡水库运行后期存在的泥沙问题,提出在水库变动回水区固定河段进行较大规模挖粗沙减淤的方法,冀以减少水库后期淤积,保障三峡工程长远利用,持续发挥综合效益。分析了当前的挖泥技术和建筑河砂的市场情况,认为现在开始在三峡水库较大规模挖取粗沙已经比较经济,具有相当的可行性和必要性。采用一维不恒定水流泥沙数学模型,对20世纪60年代（60s）和90年代（90s）水沙系列方案进行计算。将0.1mm以上泥沙作商业粗沙,按固定河段连续挖泥方式,水库运行到100年时,按三峡设计泥沙系列（60s）减淤量可达37亿m3,按三峡蓄水前最近泥沙系列（90s）可减淤27亿m3。百年淤积总量可控制在140亿m3（60s）或110亿m3（90s）,挖泥减淤效率达到100%。这对保护三峡水库后期效益、特别是防洪库容长期利用具有很大作用。笔者认为三峡水库挖泥减淤途径基本可行,值得深入研究。这一减淤方式也可为其他河道型水库淤积控制提供参考。     

长江上游梯级水库泥沙冲淤长期预测初步研究

采用长江上游梯级水库联合调度泥沙数学模型,开展了考虑干支流水库群拦沙影响的长江上游梯级水库联合调度泥沙冲淤500年长期预测计算,并对乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡水库淤积过程及库区淤积初步平衡时间进行了初步分析.结果表明:在1991~2000年水沙条件下,不考虑龙盘梯级时,乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡水库的库区淤积初步平衡时间分别约为140、230、260、270、340年;考虑龙盘梯级时,乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡水库的库区淤积初步平衡时间分别约为180、270、290、300、370年.各水库淤积平衡时间均比原设计有较大延长.     

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三峡水库泥沙淤积是没有根本解决的长远问题。本期第28～36页周建军等“三映水库挖粗沙减淤研究”的文章,研究了水库变动回水区泥沙分选特性,发现在变动回水区“固定河段挖泥”（FDB）可高效、集中清除粗沙。结合近年挖泥技术进步．作者提出并论证了FDB方式,证明可明显降低水库后期泥沙淤积并为长江沿岸提供长期的建筑砂源。本方法概念明确、简单易行．已从理论上解决了三峡工程泥沙问题。今后如对FDB分选机制等进行更深入的研究,可为大型河道型水库淤积控制提供新的方向。     

湖泊型中小水库减淤方案的试验研究

本文简述了在我国多沙河流上的水库淤积的严重性,结合新疆西大桥水库减淤方案试验研究实例,介绍了在湖泊型中小水库中水流的流速流态情况,挟沙水流含沙量的沿程变化情况及库区泥沙的淤积形态,论证了这种类型水库淤积严重的必然性,介绍了几种适合于湖泊型中小水库减少淤积的工程措施,并利用试验资料论证了些这工程措施的减淤效果.     

金沙江建库对三峡水库泥沙淤积的影响

金沙江上梯级水库的修建必然影响水库淤积发展过程、水库的长期运用及影响航运状况.运用一维及二维泥沙数学模型计算分析了金沙江建库对三峡水库泥沙淤积及航运的影响.一维计算结果表明,上游建库的综合作用将延缓三峡水库的淤积发展过程;上游建库情况下,变动回水区河段在三峡水库运用前40年内不会出现泥沙淤积问题.重庆河段整体呈现冲的趋势,100年内基本不发生淤积.二维计算结果表明,相对于上游无库情况下,金沙江建库后,重庆河段长江干流泥沙淤积量及淤积厚度明显减少,甚至出现冲刷,航运条件明显改善;金沙碛河段受金沙江建库影响较小,仍会出现碍航问题,需要进一步整治.     

金沙江建库对三峡水库泥沙淤积的影响

金沙江上梯级水库的修建必然影响水库淤积发展过程,进而水库的长期运用及影响航运状况。本文运用一维及二维泥沙数学模型计算分析了金沙江建库对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,一维计算结果表明,上游建库的综合作用将延缓三峡水库的淤积发展过程,上游建库情况下,变动回水区河段在三峡水库运用前40年内不会出现泥沙淤积问题;重庆河段整体呈现冲的趋势,100年内基本不发生淤积。二维计算结果表明,相对于上游无库情况下,金沙江建库后,重庆河段长江干流泥沙淤积量及淤积厚度明显减少,甚至出现冲刷,航运条件明显改善;金沙碛河段受金沙江建库影响较小,仍会出现碍航问题,需要进一步整治。     

水库泥沙淤积防治的回顾与前景

本文从减少入库泥沙、排浑减淤及排淤三个方面回顾了水库泥沙的防治措施，提出了加强流域治理、完善排淤工程设施，加强水沙调度管理、研制新的排淤设备以及研究出库泥沙的处理办法方略，以期有助于该问题的解决。     

三峡水库蓄水前后皇华城河段水流条件变化及泥沙冲淤分析

皇华城河段位于三峡水库常年回水区,下距三峡大坝354 km。河段平面形态呈"S"形,天然时期呈汛淤枯冲、具有年际间平衡特性。受三峡水库蓄水影响,皇华城河段水位大幅抬升,流速变缓,河势发生较大改变,导致泥沙大量落淤,已成为库区淤积最严重的河段之一。根据实测地形、来水来沙资料,通过统计分析和数学模型相结合的方法,分析了研究河段蓄水前后水流条件变化及泥沙冲淤特性,以及水力学条件变化与泥沙淤积的统计关系,初步预测了河段泥沙淤积的发展趋势。     

溪洛渡-向家坝梯级水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对梯级水库运用过程中蓄水与排沙之间矛盾,本文以溪洛渡-向家坝梯级水库为例,考虑上游修建白鹤滩水库条件,对两座水库汛末蓄水时间进行了优化研究.首先讨论两库蓄水时间调整对梯级水库发电、航运以及泥沙淤积的影响;然后构建梯级水库水沙联调多目标决策模型对两库蓄水时间进行优化决策,得到溪洛渡—向家坝梯级水库蓄水时间与多年平均发电量和库容淤损率之间的非劣解集;最后应用加权理想点评价模型对非劣解进行评价,给出不同目标权重下满足发电和减淤要求的梯级水库最佳蓄水方案.结果表明,(1)增加梯级水库发电量,势必要提前水库汛末蓄水时间,这必以增加库容淤损率为代价;(2)各目标权重不同,最优方案不同.当泥沙目标权重较大时,溪洛渡水库9月21日蓄水比9月11日蓄水好,且泥沙目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越晚;当发电目标权重较大时,溪洛渡水库9月11日比9月21日蓄水好,且发电目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越早.研究成果可为溪洛渡—向家坝梯级水库正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学的依据.     

三峡工程泥沙调度

三峡水库建在径流丰沛的长江。对于这样的水库改善泥沙调度有可能减少水库淤积,显著提高水库效益。文章对蓄清排浑和双汛限调度方案的良好效果做了简略说明。所使用的数学模型除与模型试验资料做过比较外,还引用了黄河下游10年的不恒定输沙资料进行了率定和验证,结果比较接近。鉴于三峡工程十分重要,现阶段成果还只看成是初步的,正安排进一步用模型试验及其他数模校核。     

三峡库区水环境现状与对策建议

三峡工程自2003年蓄水发电以来,已经初步显现了防洪、发电和航运等综合效益。长期监测结果表明,三峡库区水污染物排放量稳中有升,库区江段水环境质量基本稳定,总体水质保持在III类水质标准,部分主要城市江段岸边出现污染带,支流部分水域出现“水华”现象。针对未来三峡水库存在水环境风险,建议从技术、管理、投资等方面进一步加强污染源的综合治理,研究并实施环境友好的水库调度措施,正确处理三峡工程运行与水环境保护的关系。     

优化调度改善三峡水库生态环境

三峡工程规划设计以来,边界条件发生很大变化,研究认识也在不断深入,生态环境保护成为重要议题。三峡工程需要改进调度方式,以便更好地发挥工程防洪、发电和航运等综合效益,同时更好地改善水库上下游生态环境。建议三峡汛期按动态汛限水位和非汛期加大日调节幅度的方式调度,以提高工程综合效益,利于库区和下游生态环境和减淤。     

沈阳辉山水库流域环境污染现状调查及综合整治

对沈阳辉山水库流域工业、生活、农业及地面径流污染源进行了详细调查,监测和分析了水质和底泥质量,并有针对性地探讨了生态整治方案.结果显示：辉山水库流域主要污染源为生活源和农业源,每年入库污染量约为CODcr 400吨、总氮6 200吨、总磷700吨、污水120万吨、粪尿4700吨、固废200吨;水库流域水质类别为劣Ⅴ类,为重度污染,水库重度富营养化;底泥受到不同程度富营养化污染,并且辉山明渠起点采样点重金属总铅含量不合格;生态整治方案能改善辉山水库流域环境质量,实现生态流域和景观流域完美结合.     

葛洲坝水利枢纽下游近坝段二维水沙数值模拟

针对长江中游葛洲坝水利枢纽下游近坝段卵石夹沙河床级配分布宽等特点,应用非均匀悬沙、底沙二维数学模型,考虑底沙的不平衡输移及冲淤过程中床沙的级配调整问题,对计算中的关键环节如卵石夹沙河床水流的有效挟沙能力、非均匀沙起动概率及非均匀沙推移质输沙率的计算提出了处理方法,利用水文、泥沙及河床变形资料对该方法进行了葛洲坝水利枢纽运行后、1998年洪水前后及三峡工程运行后水面线、流速分布及冲淤过程的验证.结果表明,该方法可以应用于三峡工程运行初期河床演变预测研究.     

黄河调水调沙实践

黄河水少沙多,水沙不协调．通过水库联合调度、泥沙扰动和引水控制等手段塑造协调的水沙关系,有利于下游河道减淤甚至冲刷．开展全程原型观测和分析研究,检验调水调沙调控指标的合理性,进一步优化水库调控指标,探索调水调沙生产运用模式,为黄河下游防洪减淤和小浪底水库运行方式提供重要参数和依据．2002-2007年,黄河水利委员会进行了3次黄河调水调沙原型试验和4次调水调沙生产运行,效果显著,成果丰富,取得了巨大社会效益和经济效益．     

三峡工程建成后长江中游应该关注的问题

三峡工程在2008年基本建成后,将为长江中游带来重大的防洪效益;但是,水库大量拦沙将使荆江河段泥沙出现严重不平衡泥沙冲刷将会对长江中游带来深刻的影响和一系列问题。此外,三峡水库的有效防洪能力相对较小,尽管近年来城陵矶附近的防洪形势严峻,但是,单靠三峡工程并不能解决城陵矶附近防洪的问题。从最危险的角度,提出了如果荆江发生严重冲刷和三峡承担城陵矶调度任务等将产生的问题,以便供有关的研究和规划参考。     

电解质对三峡库区泥沙Zeta电位及絮凝特性影响

三峡库区泥沙淤积及水环境问题一直被广泛关注,泥沙淤积量对入库泥沙量的占比逐年增大,对于通航、水库调水防洪能力、生态环境保护等都造成了负面影响.三峡库区泥沙淤积的主要原因是因为发生了絮凝沉降,而泥沙絮凝又与诸多因素有关,其中电解质是影响较大且较为复杂的因素.采用了一套自研的多层格栅絮凝沉降装置,通过多层格栅上下振动产生近似各向同性均匀紊流,来模拟三峡库区自然流态下泥沙的絮凝过程,并且分析在不同浓度的Nacl、MgCl2、CaCl2、AlCl3溶液中库区泥沙Zeta电位及絮凝特性的变化.结果表明:加入电解质可以改变泥沙颗粒的Zeta电位,并且随电解质浓度的增加,泥沙颗粒电位绝对值降低;4种电解质均可对三峡库区泥沙的Zeta电位造成影响,但不同价态及不同种类的离子对于Zeta电位的影响也有所不同;在动态水流条件下,电解质的投入对泥沙絮凝起明显的促进作用,并且这种促进作用同样与电解质种类有关.     

高陂水利枢纽超蓄淹没动态模拟及实景三维可视化

为研究水库洪水调度情况下的超蓄淹没风险,以韩江高陂水利枢纽为研究对象,基于二维浅水波方程和Villemonte堰流公式构建了库区超蓄淹没模型,模型合理可靠。考虑实际来水和调度方案的不确定性,模型中引入来水、调度方案等动态因子,实现了高陂水利枢纽超蓄淹没风险动态分析模型,并基于三维实景建模技术,实现了任意来水、调度方案下的超蓄淹没三维可视化模拟展示。研究成果可为高陂库区超蓄淹没风险预警预报、水库调度运行、避洪转移、防洪措施制定完善等工作提供决策支撑,也可为其它水库提供借鉴作用。