2018年汛期三峡水库上游暴雨产沙特性研究

为了分析2018年汛期三峡水库入库沙量集中,7月入库沙量比蓄水以来同期大幅偏多的原因,对2018年汛期三峡上游暴雨产沙特性进行了深入分析研究。分析结果表明:2018年7月嘉陵江和岷沱江流域发生强降雨,由于嘉陵江上游支流西汉水、白龙江中游、岷江等流域均属于强产沙地区,受暴雨洪水影响,流域侵蚀量大,增加了三峡入库沙量;降雨带主要沿龙门山断裂带呈带状分布,与汶川地震、芦山地震、九寨沟地震等区域高度重合,诱发大量滑坡和泥石流,再加上地震后坡面土体变松散,更易发生侵蚀,沱江、涪江、白龙江等河流来沙量大幅度增加;三峡水库上游低水头水电工程淤积严重,拦沙能力较小,一些大中型水库前期淤积严重,拦沙能力减弱,导致大量泥沙进入三峡库区。     

2020年三峡水库泥沙淤积特点及原因分析

2020年汛期,长江上游暴雨洪水频发,三峡水库入库沙量显著增大,年入库沙量达到了1.94亿t。在系统分析长江上游水沙变化特性的基础上,总结提炼了2020年三峡库区泥沙淤积出现的新特点,主要是库区泥沙淤积量较往年明显偏大,同时库尾河段和防洪库容内泥沙淤积明显。铜锣峡以上河段由以往的冲刷变为淤积353万m3,淤积量占三峡库区总淤积量的3%;防洪库容内淤积泥沙2 440万m3,为三峡水库175 m试验性蓄水以来最大值,此外坝前河段淤积强度显著增大。分析原因后认为主要是8月上游嘉陵江、岷江等支流暴雨产沙导致入库沙量偏多与水库拦洪导致坝前水位偏高所致。相关结论可为三峡水库科学调度提供更有力的技术支撑。     

上游来水来沙变化及对重庆河段泥沙淤积的影响

三峡水库按175 m方案正常蓄水运行后,处于回水变动区的重庆河段将具有水库和天然河道的双重特性,随着水库运行时间的增长,该河段将呈现累积性泥沙淤积趋势.根据长江寸滩站和嘉陵江北碚站长系列水文观测资料分析,近年来三峡入库泥沙明显减少,而随着金沙江和嘉陵江上游梯级开发的逐步实施,上游大型水库拦沙效益将逐步显现,重庆河段的来沙量将进一步减少,可有效减缓重庆河段泥沙淤积速率,减少淤积总量和边滩淤积,增加三峡水库的兴利库容利用率,有利于重庆河段岸线及水资源综合利用.     

三峡水库典型暴雨过程径流泥沙来源组成变化分析北大核心CSCD

近年来,受上游干支流水库拦沙、降雨变化和水土保持等因素的影响,三峡入库泥沙锐减,支流来沙占比增大且局地暴雨集中输沙等新现象逐步显现。基于长时间序列资料,分析了近40年来10场典型暴雨过程中径流和泥沙的来源,分析结果表明,长江上游主降雨带常位于嘉陵江、岷江和沱江流域,暴雨洪水的主要产流产沙区与主要降雨区基本一致。典型暴雨期间三峡入库径流地区组成变化不大,主要来自于金沙江、岷江和嘉陵江。在溪洛渡和向家坝水库建成前,三峡入库泥沙以金沙江流域占比最大,在溪洛渡和向家坝水库蓄水运用后,在场次暴雨中金沙江向家坝站输沙总量的占比不足1%,岷江、沱江和嘉陵江的占比显著增大。     

三峡水库蓄水前后长江上游近期水沙变化趋势

受多种因素影响,近年来长江上游来沙量明显减少,这将对三峡水库的效益产生影响。本文首先用实测年径流量和年输沙量双累积曲线统计分析法及Spearman秩次相关检验分析了三峡上游来水来沙减少的事实,并统计得到了近期来水来沙量的相关关系,该关系可用于预测近期三峡水库的入库年沙量。然后研究了上游大中小水库群拦沙淤积对减沙的影响系数,α相关分析结果表明α与水库下游沿程距离L呈指数函数关系。     

三峡水库试验性蓄水以来长江上游来水来沙变化

三峡水库试验性蓄水以来,水库上游水沙条件进一步发生变化,导致三峡入库水沙过程和组成发生改变,研究三峡水库试验性蓄水以来入库水沙变化对研究库区冲淤特性改变具有重要意义。本文基于实测水沙资料,对三峡水库试验性蓄水以来上游来水来沙变化进行系统分析。结果表明：受上游溪洛渡、向家坝水库相继蓄水运行影响,金沙江干流来沙显著减少,导致三峡入库(朱沱+北碚+武隆)泥沙由2003—2012年年均的2.03亿t减至2013—2020年的0.87亿t;区间支流来沙占比增大,且主要集中在年内几场暴雨洪水输沙过程中。岷沱江、嘉陵江流域成为三峡入库泥沙主要产区,金沙江来沙占寸滩站沙量的比重仅为1.8%。受上游水库拦沙影响,仅粒径很细的冲泻质才能被水流挟带下泄,三峡入库粗颗粒泥沙含量有所减少,2008—2020年寸滩站粗颗粒泥沙含量由1987—2002年、2003—2007年的10.3%、7.1%减少至4.5%。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式初探

为研究三峡水库汛期调度方式优化问题,以实测资料为基础,对三峡水库蓄水运用以来入出库沙量特性变化进行了分析,主要从泥沙角度对三峡水库采用汛期“蓄清排浑”动态运用方式进行了初步探讨。研究结果表明:三峡水库蓄水运用后汛期入库沙量大幅减小,上游溪洛渡和向家坝水库蓄水运用后三峡水库汛期6—9月份含沙量已经开始小于论证阶段5月份和10月份的含沙量;三峡水库主汛期出库沙量占年出库沙量的90%以上,且汛期出库沙量主要集中在1~2次大的出库沙峰过程中;近期三峡水库汛期采用“蓄清排浑”动态运用的泥沙调度方式,泥沙淤积可许。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

长江上游已建水库群拦沙对三峡水库入库站沙量影响的探讨

根据实测资料,运用直接分析和灰色系统建模分析两种方法,全面系统地研究了长江上游已建水库群拦沙淤积对各流域系统输出站以及长江三峡入库站沙量的影响。两种方法研究的结果基本一致。研究得出已建水库群拦沙淤积影响系数与沿程距离呈负指数关系递减(α=C·f~(-L));利用系统输出水文站输沙量(X_1~(0))、径流量(X_2~(0))和流域水库群拦沙淤积量(X_3~(0))得到了三维灰色动态协调方程。两种方法均计算得出了长江上游已建水库群拦沙对三峡水库入库沙量的影响度。     

嘉陵江流域水沙变化特性及原因分析

嘉陵江是长江三峡上游主要产沙区之一,近年来水沙特性发生了明显变化.1991-2003年与1990年前相比,嘉陵江流域年均径流量减少了23%,年均悬移质输沙量减少了1.053亿t,减幅达到74%.其主要影响因素包括降雨量的减少、水利工程拦沙、水土保持以及河道采砂与淤积等.本文采用典型调查与分析研究相结合的方法,首次对各影响因素对北碚站输沙量减少的贡献率进行了定量分割,分析结果表明,径流量减少引起减沙约3 450万t,占总减沙量的32.8%;水电工程拦沙引起减沙3 210万t,占总减沙量的30.5%;水土保持综合治理措施减沙1 720万t,占总减沙量的16.3%;河道泥沙淤积、采砂及其他因素减沙2 150万t,占北碚总减沙量的20.4%.这对预测今后三峡水库入库输沙量变化趋势具有重要意义.     

金沙江下游梯级水库淤积及其对三峡水库影响研究

2012年以来,金沙江下游向家坝水电站、溪洛渡水电站相继蓄水运用,拦截了金沙江下游泥沙。为了解梯级水库泥沙淤积情况及其拦沙作用对下游三峡水库的影响,基于大量水沙、固定断面观测资料,采用输沙法和地形法,计算分析了向家坝水电站、溪洛渡水电站2库自运用以来的库区泥沙淤积量及分布特征,研究了梯级水库拦沙作用对三峡水库的影响。结果表明:向家坝、溪洛渡库区泥沙淤积量较小,金沙江下游梯级拦沙使得三峡入库沙量及库尾重点河段淤积强度均减小。研究成果对梯级水库运行、三峡水库运行及调度方式优化具有十分重要的意义。     

三峡水库泥沙淤积及减淤措施探讨

受上游水库蓄水拦沙、水土保持工程实施、河道采砂及气候变化等因素的影响,三峡水库的入库水沙条件发生了明显变化,水库淤积量大幅度减少。根据实测资料,分析了蓄水以来三峡水库淤积特性,以及减淤措施的实施时机及效果。研究表明:在入库沙量大幅度减少的前提下,三峡水库淤积大为减轻;汛期实施沙峰调度能够增大排沙比,减少水库淤积量;消落期实施库尾减淤调度能够有效缓解库尾局部河段淤积;局部河段清淤能够高效清除淤积泥沙,确保航道畅通。研究结果丰富了水库泥沙淤积管理方法和水库泥沙调度理论,为水库长期保持有效库容提供了参考。     

桥巩水电站设计入库沙量估算

桥巩水电站是红水河流域十个梯级水电站的第九级。论文通过对上游已建的岩滩水电站库区11年泥沙淤积进行分析计算和对大化水电站库区淤积情况分析研究，进而分析它们对桥巩水电站入库沙量的影响，并且预估龙滩水电站建成后其水库拦沙作用的影响，以确定桥巩水库的设计入库沙量。     

嘉陵江流域水库拦沙及其减沙贡献权重研究

嘉陵江流域是长江上游支流中流域面积最大、输沙量最大的支流,其水沙变化将对三峡水库入库水沙条件产生重要影响。随着近年来流域内梯级控制性水电站的陆续建成运用,水库拦沙对流域内输沙量的影响逐步趋向主导地位,为了定量评价水库拦沙对嘉陵江流域输沙量减小的贡献权重,采用实地调查、沙量平衡以及经验拦沙模式计算等方法,在全面整理嘉陵江流域内已建水库基本特征的基础上,对近60 a流域内不同阶段的水库拦沙特性及其对嘉陵江流域的减沙贡献权重进行了定量研究。结果表明:①截至2015年,嘉陵江流域已建水库5 140座,总库容236.24亿m~3,大、中、小型水库库容占比分别是72%、18%和10%,其中:1990年以前,嘉陵江流域的水库建设以中、小型水库为主;1991年以来,该流域的水库建设则以大型水库为主。②1956年以来,嘉陵江流域水库年均拦沙量为0.294亿t,其中1956～1990年、1991～2005年和2006～2015年水库年均拦沙量分别为0.187亿,0.404亿t和0.472亿t。③从水库减沙贡献来看,2006～2015年,水库拦沙对北碚站的减沙权重高达92%,较1956～1990年和1991～2005年均有大幅度的增加。减沙水库主要分布在嘉陵江干流,尤其是2011年和2013年草街和亭子口水库建成后,其新增年均拦沙量达0.163亿t。     

三峡水库淤积排沙及河型转化规律

三峡水库泥沙排沙在其论证和运行阶段一直是关注的热点问题。根据上游来水来沙、实测固定断面和河床质地取样等资料,分析了三峡水库运用以来进出库水沙变化、总体淤积和排沙规律、沿程淤积规律、河型转化规律等,并将初步设计论证研究成果与其他成果进行了对比分析。研究成果表明:三峡水库运用后,入库年径流量与建库前变化不大,但年输沙量锐减60%,来沙减少的趋势仍将持续;三峡水库平均年库容损失率为0.3%,在世界范围内是非常低的,可确保水库长期使用;三峡水库的年淤积量与入库沙量基本呈线性关系,汛期蓄水位越高则其斜率越大;三峡库尾河段总体呈冲刷状态,泥沙主要淤积在常年回水区,尤其在河道开阔断面;部分分汊河道发生了河型转化,淤积后河道总体朝单一、归顺方向发展。研究成果可为三峡水库运行管理和研究提供支撑,也为同类型水库决策提供参考。     

2016年"8·17"暴雨西柳沟土壤侵蚀产沙量分析

内蒙古"十大孔兑"之一的西柳沟流域土壤侵蚀十分严重,是黄河粗泥沙的重要来源区。发生在2016年8月的"8·17"暴雨的中心区域在西柳沟流域中上游,为了解"8·17"暴雨洪水过程中的土壤侵蚀和产沙情况,利用淤地坝实测淤积资料和通用土壤流失方程分析计算了西柳沟龙头拐水文站以上流域的坡面侵蚀产沙量、沟道侵蚀产沙量和土壤侵蚀强度等。结果表明:"8·17"暴雨洪水中流域侵蚀产沙总量为893.80万t,其中坡面产沙量为477.56万t、沟道产沙量为416.24万t,平均侵蚀强度为7 672.10 t/km~2,淤地坝拦沙量380.80万t,龙头拐水文站输沙量为539.00万t。该次暴雨洪水的侵蚀强度和侵蚀产沙量与历史典型暴雨洪水的相比明显变小,说明近年来西柳沟流域水土保持措施取得了显著效果。分析表明,沟道是西柳沟流域侵蚀产沙的重要地貌部位,淤地坝在该次暴雨洪水中发挥了重要的拦沙作用。     

三峡水库蓄水以来进出库水沙特性分析

三峡水库于2003年6月1日开始蓄水,开始发挥防洪、发电、航运等综合效益.根据水文泥沙观测资料,对三峡水库进出库水沙特性进行了较为系统的分析.结果表明,1991～2005年与1990年前相比,长江上游水量变化不大,但输沙量减少明显,长江寸滩站和嘉陵江北碚站年均输沙量减少约32%和75%;与多年均值相比,2003～2005年三峡水库入库沙量减少43%～63%,三峡库区淤积泥沙3.77亿t,水库排沙比为40%;受三峡水库拦沙作用影响,坝下游输沙量减少幅度较大,含沙量明显变小,悬沙颗粒有所变粗.     

三峡水库变动回水区泥沙问题研究

通过分析三峡水库运用前后的入库水沙特点和变动回水区泥沙冲淤变化规律后认为:建库前该河段年际间河床冲淤基本平衡.三峡水库运用5年来,入库沙量比建库前有较大的减少;该河段总体淤积,主要淤积在边滩,深槽淤积较少甚至有冲刷,土脑子河段发生河型转化;由于长江上游水库拦沙的作用,变动回水区河段的泥沙淤积速率会比原来预计的要小.     

官厅水库流域水沙优化配制与综合治理措施研究I-水库泥沙淤积与流域水沙综合治理防略

本文就官厅水库泥沙淤积过程和流域水沙综合治理进行了研究,指出入库水少沙多、蓄水拦沙运用等是造成官厅水库严重淤积(包括拦门沙淤堵及坝前淤积)的主要原因,三角洲淤积形态与淤积分布不均衡是官厅水库泥沙淤积的主要特征;泥沙严重淤积导致官厅水库防洪标准降低、供水无保证、库周淹没损失扩大,以及影响泄洪建筑物的安全和发电供水质量等一系列问题;从官厅水库流域水沙配置的角度,提出了上游拦沙(水土保持和水库拦沙)、中游用沙(水沙综合利用和优化配置)、库区治沙(挖泥疏浚)和下游排沙用沙等内容的流域水沙综合治理措施,给出了官厅水库泥沙淤积治理的应急、近期及中长期的治理方案.     

长江三峡入库径流泥沙特性变化研究

阐述了三峡水库以上流域的水土流失状况和影响入库沙量的主要因素。以长江干流及支流主要控制站的径流泥沙资料为基础,分析了自1989年实施“长治”工程以来入库水沙特性的变化,并对“长治”工程的效益进行了初步评价,得到寸滩、宜昌站径流泥沙来量减少、主要测站来沙量分配发生变化,主要是嘉陵江来水及来沙量减少的基本认识。同时探讨了减少三峡水库入库沙量的对策措施。     

官厅水库流域水沙优化配置与综合治理措施研究Ⅰ——水库泥沙淤积与流域水沙综合治理方略

本文就官厅水库泥沙淤积过程和流域水沙综合治理进行了研究，指出入库水少沙多、蓄水拦沙运用等是造成官厅水库严重淤积(包括拦门沙淤堵及坝前淤积)的主要原因，三角洲淤积形态与淤积分布不均衡是官厅水库泥沙淤积的主要特征；泥沙严重淤积导致官厅水库防洪标准降低、供水无保证、库周淹没损失扩大，以及影响泄洪建筑物的安全和发电供水质量等一系列问题；从官厅水库流域水沙配置的角度，提出了上游拦沙(水土保持和水库拦沙)、中游用沙(水沙综合利用和优化配置)、库区治沙(挖泥疏浚)和下游排沙用沙等内容的流域水沙综合治理措施，给出了官厅水库泥沙淤积治理的应急、近期及中长期的治理方案。