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优化调度对上游建库防洪影响的探究

【摘要】:上游水库的修建,无疑将对三峡水库的入库水沙条件产生重要影响,进而对三峡水库的防洪、发电、航运等造成影响。因此,在分析三峡水库汛限水位优化调度对防洪的影响时有必要考虑上游建库后尤其是溪洛渡和向家坝水库建成后对三峡水库防洪的影响。为了方便起见,认为上游建库造成的三峡水库入流变化与两库拦水作用一致;最后,利用新的设计洪水过程对三峡水库汛限水位优化方案对防洪的影响进行分析。

长江上游水能资源丰富,其中三峡水库上游的金沙江嘉陵江是我国未来水电能源开发的重点。金沙江中下游河段水力资源集中,开发条件优越。根据金沙江中下游河段梯级开发规划,中游河段从石鼓至雅砻江口明确按虎跳峡、两家人、梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉和观音岩8级开发;下游河段分4级开发,自上而下,依次为乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝。嘉陵江上较大的水库是亭子口水利枢纽,它也是嘉陵江中下游开发的龙头工程。此外,在各支流上也将有其他众多中小型水库加入建设行列。上游水库的修建,无疑将对三峡水库的入库水沙条件产生重要影响,进而对三峡水库的防洪、发电、航运等造成影响。

目前金沙江上的溪洛渡和向家坝水库已正式动工或进入实施阶段,2014年即将投入运用。因此,在分析三峡水库汛限水位优化调度对防洪的影响时有必要考虑上游建库后尤其是溪洛渡和向家坝水库建成后对三峡水库防洪的影响。

溪洛渡水库总库容122.92亿m3,汛限水位库容75.32亿m3,死库容56.22亿m3。水库的推荐运行方式为:汛期6月电站按保证出力运行,蓄水至汛期限制水位,7~8月库水位控制在汛期限制水位运行,9月11日开始蓄水,9月底蓄至正常蓄水位,此后进行水库径流调节,翌年5月底库水位消落至死水位。向家坝的总库容50亿m3,汛限水位库容38.27亿m3,死库容40.73亿m3。水库调度方式为:6月中旬~9月库水位控制在排沙水位运行,10月份开始蓄水,11月~次年1月份水库维持在正常蓄水位运行,2月份开始供水,5月底消落至死水位,6月上旬末降至排沙水位。

为了分析上游建库对三峡水库防洪的影响,首先,根据溪洛渡和向家坝水库的运用方式,对上述两库联合运用进行了调洪计算,得到了上游水库下泄流量过程和洪水拦蓄过程。计算中来流过程采用了屏山站1950~2002年资料(其中1950~1986年为屏山站实测资料,1987~2002年由朱沱站实测资料通过朱沱与屏山站流量相关关系求得);其次,考虑到上游建库后三峡水库来流变化主要受上游水库拦蓄的影响,根据上游水库的洪水拦蓄过程,得到了三峡水库的新的设计洪水过程。为了方便起见,认为上游建库造成的三峡水库入流变化与两库拦水作用一致;最后,利用新的设计洪水过程对三峡水库汛限水位优化方案对防洪的影响进行分析。

11.3.3.1 对汛前推迟落水期防洪的影响

通过上游两库的调洪计算可知,由于6月上中旬上游水库的蓄水作用,使得三峡水库的入库流量减少,其6月份流量过程的变化过程如图11-14所示。由图可知,上游建库后将使得6月份三峡入库流量减少,其中6月中旬减小最大,这无疑为三峡水库汛前推迟落水提供了良好的条件。

11.3.3.2 对汛后提前蓄水期防洪的影响

对上游建库后9月份分旬蓄水的控制水位重新进行了计算,结果如表11-6所示。

图11-14 上游建库后三峡6月份入库流量过程变化

表11-6 上游建库前后三峡水库9月分旬控制水位比较

上游向家坝和溪洛渡建库后,由于水库的蓄水削峰作用,9月各旬千年一遇洪水所需要的控制水位也将大大提高,上游无库时各旬控制水位为154m—168m—172m,而上游建库后相应的控制水位增至157m—171m—174m。这也表明,上游建库后,三峡水库的汛后防洪压力减轻了。如果考虑到上游水库与三峡水库的联合优化调度,可进一步协调和增强上游水库和三峡水库的防洪能力,这对优化调度无疑更为有利。当然,由于上述计算比较简化,为防洪安全起见,目前三峡水库分旬控制蓄水仍然采用上游无库时的控制水位。