为此，水库规划设计或扩建过程中均需要合理选择泄洪建筑物的型式、高程和尺寸，确定坝顶高程等，这一工作任务称为水库防洪水利计算，简称水库防洪计算。深水泄洪洞可与兴利放水、排沙等相结合，通常都设有闸门。按溢洪道是否设闸门、下游是否承担防洪任务，水库防洪计算有不同类型。以下重点介绍溢洪道无闸门、下游无防洪要求和溢洪道有闸门、下游有防洪要求的水库防洪计算，简介具有非常泄洪设施时水库防洪计算。......
2023-06-21
三峡水库防洪调节计算方案
【摘要】：三峡水库原来按静库容方法确定的防洪水位严重偏低，是偏于不安全的。用静库容方法进行三峡工程防洪调节计算，对三峡承担荆江大洪水的任务是不利的。如果三峡水库的库容只用于拦蓄百年一遇洪水，从初期到水库淤积80年后的调节计算结果见表5-6所示。
以上讨论了在动态情况下三峡水库库容大小。实际上，决定水库防洪能力的重要方面是对相同洪水拦蓄的实际拦洪效果，需要从防洪调度的角度研究动库容的影响。
5.3.3.1 天然洪水的调节计算
长江水利委员会初步设计阶段提出了三峡水库设计入库洪水 (长江水利委员会，1992)，选定1981年、1982年和1954年洪水为典型。其资料包括朱沱、北碚和武隆的入库流量过程，沿水库区间流量过程，同时，也列出相应宜昌天然情况下的实际洪水过程。这些资料为进行防洪调度、为比较动静库容调洪计算的差别提供了条件。本节对上述3种典型洪水情况下1981年和1954年的水库调洪情况进行的计算。
两次洪水的计算都按枝城防洪方式，即三峡下游荆江入库枝城站的下泄洪水流量不超过56700m3/s，三峡根据大坝至枝城间的区间流量进行补偿调节。图5-43和图5-44分别给出了1954年和1981年三峡拦洪条件下的坝前水位变化过程。表5-5比较了动库容和静库容计算的结果。其中，静库容计算采用的坝址流量为长江宜昌站的实测流量。
图5-43 根据不恒定流模型 (动库容)调算三峡水库拦蓄1954年洪水的结果
图5-44 根据不恒定流模型 (动库容)调算三峡水库拦蓄1981年洪水的结果
表5-5 不恒定流(动库容)与静库容方法调节计算1954年、1981年天然洪水结果比较
对1954年洪水，三峡水库按动库容计算，实际需要的拦洪量比静库容计算的拦洪量稍大，而坝前水位明显高于后者4.4m，这表明三峡水库在坝前水位150m 以下的调节能力被夸大。对1981年的情况，虽然动库容拦洪数量稍偏小，但在坝前水位仅抬高几米范围内，静库容法低估坝前水位达4.5m。无论是1954型的持续洪水还是1981型的尖峰洪水，虽然动静库容法计算的水库拦洪量有多有少，但是，动库容方法计算的坝前水位都是严重偏高的。由于不恒定流方法严格模拟了库区的动态变化过程，经过系统的检验和验证，更接近实际情况。三峡水库原来按静库容方法确定的防洪水位严重偏低，是偏于不安全的。用静库容方法进行三峡工程防洪调节计算，对三峡承担荆江大洪水的任务是不利的。
5.3.3.2 1954年型洪水的调洪计算
对1954年洪水，按同频率方法(长江水利委员会，1992)放大计算考察泥沙淤积对三峡水库防洪能力的影响。根据防洪要求，三峡需要保证百年一遇洪水条件下，荆江不分洪，沙市水位不超过44.5m (相应枝城流量56700m3/s)，在千年一遇洪水条件下，枝城流量不超过80000m3/s，结合荆江分蓄洪区的使用，确保荆江不会出现毁灭性灾害。所以，下面分别考虑百年洪水和千年一遇洪水的情况。
对百年一遇的1954年型洪水，需要三峡拦蓄的水量为143亿m3。如果三峡水库的库容只用于拦蓄百年一遇洪水，从初期到水库淤积80年后的调节计算结果见表5-6所示。初期，三峡拦洪的最高坝前水位达到169.5m (Z1%=169.5m)，比长江水利委员会初步设计计算给出的百年库水位高出2.8m。到75 年左右，三峡水库在百年洪水时就被蓄满(175m)，枝江下泄流量将超过56700m3/s。
表5-6 按同频率放大宜—枝区间洪水(只考虑1%洪水)计算结果
注 随水库泥沙淤积进程，相同洪水要求三峡水库的拦洪量不断减少，这是由于进行放大洪水时没有考虑泥沙淤积导致洪水在水库中传递时间的增加，使三峡下游宜昌—枝城区间洪水与三峡下泄洪水严重错峰造成的。在这样的条件下，三峡对枝城补偿调节的拦洪量必然减小。这是偏于不安全的，严格讲，后期的区间洪水放大计算方法应该有适当调整。
由于三峡水库的重要防洪任务之一是要确保千年一遇洪水或出现长江1870年洪水时荆江不会出现毁灭性灾害，三峡不能将全部库容都用于百年洪水，所以三峡必须为超百年洪水预留防洪库容。对于水库淤积后调蓄百年一遇洪水的情况，当水库坝前水位达到初期的百年洪水位时 (比如Z1%=169.5m后)，需要加大枝江下泄流量、控制水位上升等待更大洪水的来临。如果考虑到这一限制，调洪计算结果显示(表5-7)，到淤积30年以后，三峡水库在调蓄相同百年洪水时，实际的下泄流量将超过枝城安全泄量56700m3/s。三峡水库泥沙淤积对防洪能力影响较大，考虑泥沙淤积影响后，水库30年以后在百年洪水条件下就需要动用荆江分洪区。
表5-7 三峡水库淤积后调节百年洪水最大下泄流量(预留超百年洪水库容)
当坝前水位超过百年一遇水位后，考虑到三峡的防洪库容有限，三峡须加大下泄流量使枝城不超过80000m3/s。这时需结合荆江分洪等措施来保证荆江安全。对于拦蓄千年一遇洪水，假设当坝前水位超过Z1%=169.5m 后，将枝城流量加大到80000m3/s。在这样的条件下，计算结果表明，在初期还没有泥沙淤积时，三峡水库拦洪的最高坝前水位将达到173.9m;当水库淤积到30～50年后，拦蓄相同洪水，在相同条件下三峡水库会很快蓄满，不能确保千年一遇洪水条件下荆江流量不超过80000m3/s的要求。
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