调度运行条件变化分析技巧

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：图8.1-3三峡水库进出库泥沙与水库淤积量过程8.1.2.2 江湖关系变化荆江允许泄量与城陵矶水位密切相关，当沙市水位一定、城陵矶水位较低时，荆江可以通过较大流量。表8.1-2列出了在城陵矶站水位每增加1m对应不同沙市水位荆江河段的过流能力变化。

8.1.2.1 来水来沙减少

据1882—2014年实测资料，三峡水库年平均入库径流量为4444亿m3（折合平均流量为14000m3/s，2003年以前采用宜昌站径流计算），较初步设计多年平均值（4510亿m3）减少1.5%，变化不大；2003年水库蓄水运用以来多年平均值为3997亿m3（折合12600m3/s），较初步设计减少513亿m3，减幅为11.4%，减少趋势明显。图8.1-1为三峡水库长系列入库年径流量变化过程图，图8.1-2为年平均径流量减去多年平均值后的年径流量差值累积曲线。由图可见：1922年以前，三峡来水大于多年平均值的年份较多，总体偏丰，可视为一个长丰水期；1922—1968年存在两个较长的相对丰、枯水年组，1944年是转折点；1968年，尤其2000年以后，来水整体偏少，多数年份来水在多年平均值以下，呈现明显的下降趋势，其中，2003—2014年多年平均值较1882—2014年长系列多年平均值减少447亿m3，减幅为10.1%。

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图8.1-1　三峡水库长系列入库年径流量变化过程

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图8.1-2　三峡水库年径流量差值累积曲线

进一步分析三峡入库流量各系列年内分配情况，由表8.1-1可见，各系列年内分配规律总体一致，年来水主要集中在5—10月，占全年的76%以上，其中汛期6—9月来水占60%左右；与初步设计系列相比，2003年三峡水库蓄水运用以来，1—4月入库流量小幅增加480～890m3/s（7.4%～21.1%），其余月份则不同程度减小80～4100m3/s（1.4%～22.2%），主要与上游水库群建成投运后的调蓄有关。

2003年三峡水库蓄水运用以来，入库流量较初步设计系列减少较多的是7—10月，各月分别减少了2300m3/s、4000m3/s、3000m3/s和4100m3/s（相应径流量为62m3、107m3、78m3和110亿m3），减幅分别达到7.7%、14.6%、11.4%和22.2%。汛期入库流量的减少，有利于减轻水库的防洪压力，而9—10月入库径流量大幅减少，则不利于水库汛末蓄水。且随着上游干支流更多水库建成投运，9—10月入库径流将进一步减小，三峡水库蓄水与下游供水的矛盾将更加突出。

表8.1-1　三峡水库各系列分月入库流量

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三峡水库悬移质泥沙主要来自上游金沙江、岷江、嘉陵江、乌江和沱江等河流。20世纪90年代以来，受降水条件变化、水利工程拦沙、水土保持减沙和河道采砂等影响，输沙量减少趋势明显。特别是进入21世纪后，三峡上游来沙减小趋势仍然持续，入库泥沙地区组成也发生明显变化，洪水期间输沙更为集中。2003—2014年，三峡水库年平均入库径流量和悬移质输沙量（朱沱+北碚+武隆）分别为3602亿m3和1.841亿t；寸滩站与武隆站年平均径流量、输沙量之和分别为3706亿m3和1.753亿t，输沙量较“论证阶段（60系列）”值及“90系列”值分别减少了65.6%和53.5%。寸滩站年平均入库砾卵石和沙质推移质输沙量分别为4.41万t和1.37万t，较2002年前均值分别减小了80%、95%，武隆站年平均入库砾卵石推移质输沙量为6.68万t。

三峡水库蓄水运用以来，不考虑三峡库区区间来沙，2003年6月—2014年12月，水库淤积泥沙量为15.759亿t，近似年平均淤积泥沙量为1.31亿t，仅为论证阶段（数学模型采用1961—1970系列年预测成果）的40%左右，如图8.1-3所示，水库排沙比为24.4%。水库淤积主要集中在清溪场以下的常年回水区，其淤积量为14.544亿t，占总淤积量的92.3%（论证阶段该段淤积量占总淤积量的96%）；朱沱—寸滩和寸滩—清溪场库段分别淤积泥沙量为0.391亿t和0.824亿t，分别占总淤积量的2.48%和5.23%。175m试验性蓄水后，2008年10月—2014年12月，不考虑库区的区间来沙，三峡干流水库淤积泥沙量为7.741亿t，年平均淤积泥沙量约为1.25亿t，水库排沙比为17.6%。

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图8.1-3　三峡水库进出库泥沙与水库淤积量过程

8.1.2.2 江湖关系变化

荆江允许泄量与城陵矶水位密切相关，当沙市水位一定、城陵矶水位较低时，荆江可以通过较大流量。从历年分流比变化看，上游来水量越大，分流比越大，水位越高，分流比也越大。沙市站多年平均过流量占枝城的81.6%。根据近年来的资料分析，沙市站水位为45.0m、相应城陵矶站水位为34.4m时，荆江泄流量约为53000m3/s，略高于规划采用值50000m3/s。表8.1-2列出了在城陵矶站水位每增加1m对应不同沙市水位荆江河段的过流能力变化。由表可见，随着沙市站控制水位的增加，城陵矶水位每增加1m，沙市站过流能力减少500m3/s左右。

表8.1-2　长江城陵矶站水位与荆江河段过流能力变化　单位：m3/s

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根据1991—1998年水位流量资料拟定的最新沙市站水位流量关系曲线，表8.1-3给出了初步设计与1991—1998年系列在一定水位顶托下的枝城允许过流量。由表可见，目前河道下游过流能力相比初步设计阶段有所增大。并且，随着中下游干支流堤防的陆续建设完成，下游河道防洪能力有可能增强。

表8.1-3　长江枝城流量变化对比表

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8.1.2.3 水情预报分析

为满足延长预见期和实时监视上游水雨情的需求，提高水文作业预报精度，为水文预报模型软件提供信息接入，为预报会商提供信息支持，以及为梯级水库调度提供可靠的决策支持，三峡水库建设了完备的水雨情遥测和报汛站网，结合降雨预报，三峡入库流量较为准确的预报预见期由2～3天扩展至3～5天，并能预估6～7天来水，定性分析8～10天来水，可提供有一定可靠性的中期来水预报，为水库调度提供可靠的决策支持[3]。

短期来水预报：根据三峡水利枢纽梯级调度通信中心的实际运行资料统计，2003—2014年预见期12小时、24小时、48小时流量预报精度分别为98.63%、97.77%、95.44%，其中，汛期（6—9月）预见期12小时、24小时、48小时的平均预报精度达到了98.49%、97.42%、94.74%。3天72小时流量预报目前也具有较高精度，达到90%以上。

洪峰预报：2003—2014年发生流量大于等于55000m3/s的洪水有9次，大于等于70000m3/s洪水有2次，主要发生在2010年和2012年。根据统计，三峡水库蓄水运用以来23场典型洪水的洪峰预报精度达到97.51%，平均预见期达到42小时。其中，2010年洪峰“70000m3/s”的洪水预报，洪峰预报精度达到98.6%，预见期达到了48小时，峰现时间误差12小时；2012年洪峰“71200m3/s”的洪水预报，洪峰预报精度达到98.3%，预见期达到了36小时，峰现时间误差为零。

中长期水情预报：通过与有关单位的会商、信息共享及科研合作，三峡水库已有15天的定量入库流量预报成果，对更长预见期的入库流量则可做出有一定可靠性的总体趋势预报，为水库的库水位控制运用等调度决策提供重要参考。

8.1.2.4 上游水库建设运行分析

根据目前开发情况，远景三峡及上游控制性水库总调节库容近1000亿m3，总防洪库容达500亿m3。其中，2015年以前可以投运且总库容在1亿m3以上的水库近80座，总调节库容为600多亿m3，防洪库容为380亿m3。未来通过联合调度，上游水库群巨大的调节及防洪库容将为三峡水库的兴利和防洪调度提供有利条件。长江上游大型水库群概化分布如图8.1-4所示。

三峡水库作为长江干流最下一级调节性水库，上游水库群建成运行后，将直接对三峡水库的入库水沙产生影响。初步统计上游水库投运后，8月、9月总拦蓄量约为241亿m3，直接减少三峡水库8月、9月入库水量分别为124亿m3和117亿m3（相应流量约为4630m3/s和4510m3/s），对入库泥沙将产生明显削减作用。

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图8.1-4　长江上游大型水库群概化分布

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