枝城补偿调度对城陵矶以下防洪影响和改进研究分析

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：可见，即使采用枝城调度方式，三峡工程对于城陵矶附近的防洪效益仍然很大。按枝城调度，当水库拦洪后如何泄洪、处理好三峡泄洪与城陵矶防洪的关系就还值得认真研究。

三峡工程的任务是确保长江荆江河段防洪安全。荆江以下在洞庭湖汇集后称城陵矶河段。城陵矶以下由于洞庭湖水系汇合，洪水流量很大，以三峡防洪库容是尚难以承担的，目前只能结合分蓄洪区使用来加以应付。初步设计采用枝城补偿调度方案保护荆江安全^[3]。针对1954年洪水，研究表明(长江水利委员会，1992)，有三峡工程后，可在保证荆江不分洪条件下，将城陵矶附近的分洪量控制在280亿m3;而没有三峡工程时，即使全面完成1980年长江防洪规划后，除荆江需要分洪54亿m3外，城陵矶附近仍然需要分洪320亿m3。可见，即使采用枝城调度方式，三峡工程对于城陵矶附近的防洪效益仍然很大。但是，1954年洪水持续百日以上，三峡防洪调度应该考虑到对城陵矶附近的影响。按枝城调度，当水库拦洪后如何泄洪、处理好三峡泄洪与城陵矶防洪的关系就还值得认真研究。长江防洪是一个综合系统，若三峡泄洪对下游造成较大附加洪水，则必须慎重。

下面根据1954年实际水文资料(包括下游分洪还原量)，在水库没有淤积且按175m方案运行条件下，利用不恒定流模型初步研究了枝城补偿调度对城陵矶防洪形势的影响。发现目前的调度方案尚存在一定的不足之处，并初步建议了修改调度方法。

5.3.5.1　年洪水资料

1954年洪水全过程资料从7月1日～9月30日，包括入库洪水、下游补偿调节和城陵矶附近洪水过程资料。

(1)入库洪水包括干流和主要支流的洪水过程和三峡库区区间洪水资料。其中，三峡初步设计报告给出了1954年7月13日～8月12日的完整入库洪水过程资料。依据红皮书对于7月13日以前和8月12日以后的流量资料进行了补充，补充时段库区区间洪水较小，只考虑了干流朱沱(加上五岔)、嘉陵江北碚和乌江武隆的入流过程。三峡坝址至枝城的流量，7月13日～8月12日由设计报告提供，其余时间只计算清江流量(搬鱼嘴站)。

(2)城陵矶断面流量过程由红皮书提供。考虑到1954年城陵矶以上产生过大量分洪，所以必须将分洪量还原，才能给出真实的城陵矶流量过程。长江流域规划办公室水文处(1956)对于1954年洪水所有溃口分洪量和时段有详细记载，根据总量和时间可近似计算出分流过程;有些地方(比如车湾溃口)甚至给出了出流流量过程。根据文献(加拿大国际项目管理集团长江联营公司，1988)的研究，荆江各段与城陵矶的洪水有比较确定的相位差。利用分洪反算的流量根据相位差别与城陵矶实测流量迭加，则得到还原后的城陵矶洪水过程。

(3)荆江河段四口(松滋、太平、藕池和调玄口)分洪，通过洞庭湖后又在城陵矶返回长江，过程非常复杂。这里没有考虑其洪水演算，但由于1954年宜昌流量资料可由红皮书给出，所以1954年四口分洪和洞庭湖入流的总体过程可由城陵矶与宜昌洪水过程推出。有三峡工程后假设四口分流和洞庭湖四水来流不发生变化。

依据上述分洪资料还原洪水，不考虑洪水演进和河段调蓄，以及处理四口和洞庭湖出入流量过程的方法可能具有误差。为支持计算结果，作者对比了长江水利委员会的计算结果，对资料情况进行了检验。利用得到的过程资料，考虑三峡按枝城调度后，计算相同时段(8月12日以前)城陵矶的分洪量和水库拦蓄量。由表5-10可见，无论水库拦蓄量和城陵矶附近分洪量，二者都接近。可见，依据的延长过程资料具有一定依据。

表5-10　1954年洪水不同调度时间的城陵矶附近的分洪量比较

pagenumber_ebook=228,pagenumber_book=212

5.3.5.2　枝城补偿调度对城陵矶附近的影响

按枝城调度，百年以内洪水三峡控制枝城下泄流量不超过56700m3/s。同时，为保证三峡迎接更大洪水，洪水过后三峡需要尽快泄水、恢复防洪库容。城陵矶至汉口河段的泄洪能力为60000m3/s，超过60000m3/s后城陵矶附近分洪。

长江水利委员会根据枝城补偿调节方式，对1954年洪水进行计算(长江水利委员会，1992)结果见表5-11。水库拦蓄洪水94.7亿m3，最高坝前水位160.6m，荆江不分洪，而城陵矶附近需要分洪总量280.2亿m3。但是，如考虑三峡泄洪对城陵矶附近的影响，计算将时间延续到9月下旬，在枝城调度情况下，三峡拦洪95.7亿m3，最高坝前水位163.9m。城陵矶附近需要的分洪流量达到335.5亿m3。城陵矶分洪量增加的主要原因是三峡泄洪增加了洪水后期城陵矶流量。图5-50是坝前水位，三峡、枝城和城陵矶流量过程。三峡控制满足了枝城流量不超过56700m3/s的条件，但洪水后期城陵矶的防洪形势更加严峻。不但增加了55亿m3分洪量，而且，大洪水持续时间增加5天，对城陵矶至汉口段堤防安全不利。

pagenumber_ebook=229,pagenumber_book=213

图5-50　枝城调度方案的坝前水位、荆江和城陵矶流量过程

表5-11　枝城调度方案和枝城调度(推迟泄洪)方案计算结果

pagenumber_ebook=229,pagenumber_book=213

根据初步设计，三峡不承担城陵矶附近防洪任务。城陵矶附近的分洪量应该由洞庭湖和洪湖分别完成160亿m3分洪区解决。但是，由图5-50可见，枝城调度的泄洪过程给城陵矶带来较大附加洪水，可见枝城补偿调度方案是不完善的。三峡水库已经拦蓄的洪水，还必须要求城陵矶附近分洪设施再次负担，而且城陵矶附近防洪时间加长。这是不合理的。如果严格按照上述调度方式，1954年洪水，城陵矶附近的分洪量甚至可能超过长流规分配的320亿m3的分洪任务。这一点虽然是针对1954年洪水，但对全流域型洪水，这是一个普遍问题，需要引起高度重视。

5.3.5.3　改进方式——枝城调度(推迟泄洪) 方案

为克服枝城调度方案在城陵矶附近造成附加洪水，建议三峡工程对枝城调度适当调整:对百年以内洪水，三峡拦洪确保枝城流量不大于56700m3/s;而泄洪 (水库降低)需考虑城陵矶附近的安全泄量，使三峡泄洪不增加城陵矶附近的分洪量。这就要求三峡水库在城陵矶附近分洪压力较大条件下放缓泄洪速率。简称枝城调度(推迟泄洪)方案。

图5-51是建议方案的调洪演算结果，推迟泄洪是按照:“三峡水库泄洪时城陵矶流量不超过60000m3/s，同时保证三峡坝前水位不上升”的标准控制。按这一方案，三峡水库拦洪量增加到116亿m3，水库最高坝前水位上升到165.5m，荆江仍然不分洪。而城陵矶附近分洪量减小到250.7 亿m3，较原方案减少分洪量85亿m3。而且、城陵矶和长江中下游的高洪水位和防洪时间得到了有效减小。

虽然枝城调度(推迟泄洪)方案对减少城陵矶附近分洪量有较大效益，但是，存在的问题也是明显的。首先，三峡水库拦洪量，坝前水位抬高。前者有可能影响三峡水库对于更大洪水的承受能力，若后期出现更大洪水，三峡对荆江堤防保护作用要降低。后者表明三峡高水位运行时间更长，可能增加水库泥沙淤积，特别是增加坝区引航道和变动回水区泥沙淤积，对汛后航运将造成影响。所以，建议方案只是针对改进城陵矶附近防洪提出的，三峡和长江中游的防洪问题非常复杂，应该进一步研究，使三峡的防洪方案更加完善。

pagenumber_ebook=230,pagenumber_book=214

图5-51　按枝城调度 (推迟泄洪)的坝前水位、荆江和城陵矶流量过程

枝城补偿调度对城陵矶以下防洪影响和改进研究分析

相关推荐