【摘 要】
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三峡水库的建设是长江治理开发的关键性工程,对我国社会经济发展起着重要作用,自2003年初步建成并投入试运行以来,逐步实现了防洪、发电、航运这三大设计目标。但随着三峡水库蓄水运行水位抬高,库区水沙运动特性也发生了较大变化,库区泥沙逐渐淤积。长此以往将侵占防洪库容,降低水库调节能力,影响发电,严重时可造成碍航,故泥沙淤积问题是三峡研究中最重要课题之一。坝前水位过程和水库淤积的发展关系密切,通过变动的坝
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三峡水库的建设是长江治理开发的关键性工程,对我国社会经济发展起着重要作用,自2003年初步建成并投入试运行以来,逐步实现了防洪、发电、航运这三大设计目标。但随着三峡水库蓄水运行水位抬高,库区水沙运动特性也发生了较大变化,库区泥沙逐渐淤积。长此以往将侵占防洪库容,降低水库调节能力,影响发电,严重时可造成碍航,故泥沙淤积问题是三峡研究中最重要课题之一。坝前水位过程和水库淤积的发展关系密切,通过变动的坝前水位一定程度上可控制水库淤积,而上游来水来沙条件是淤积变化的动力来源,泥沙淤积过程复杂,各因素共同影响下的泥沙淤积规律有待探究。近年来,三峡水库来水来沙的变化使得三峡淤积规律也较之前有所不同。因此,在新水沙条件下,研究来水来沙和坝前水位对三峡水库泥沙淤积的综合影响十分有必要,可为减缓三峡水库泥沙淤积及制定合理的调度方式提供参考。本文基于2003-2017年三峡水库的实测资料,通过理论研究和统计分析相结合的方法,对新水沙条件下三峡水库泥沙淤积和坝前水位的耦合关系进行研究,并提出含坝前水位、入库流量和入库含沙量的泥沙淤积量统计关系式,其主要工作内容和成果如下:(1)收集三峡水库蓄水运行后的来水来沙和地形资料,由各入库控制站的日均流量、日均含沙量求得三峡日入库水沙量,并求得不同阶段和时期的淤积量。分析表明三峡入库来水来沙主要集中在汛期,库区不同阶段来水量变化不大,上游梯级水库投入运行后来沙量大幅减小,泥沙粒径细化,但入库水沙年内分布变化不大。(2)根据实测地形和水沙资料,从淤积总量、沿程变化、纵剖面、横断面变化等对三峡水库泥沙淤积特性进行了分析比较。分析表明,三峡水库运行来淤积逐渐减小,泥沙淤积累计增长趋势变缓,围堰蓄水期、初期蓄水期、175m试验性蓄水期各调度时期内年平均淤积量呈先增后减的趋势。淤积主要集中在汛期,年内淤积情况不尽相同,绝大部分发生在常年回水区,且随着不同运用阶段坝前水位抬升,库区淤积分布呈现上移趋势。库区淤积不连续且主要分布在宽谷、弯曲及分叉段,深泓纵剖面仍呈锯齿状。(3)从不同角度分别对三峡水库淤积量与入库含沙量、入库流量、入库沙量、坝前水位的关系进行单因素分析,研究表明,淤积量与入库含沙量、入库沙量均呈较好的正相关,与入库流量呈正相关,与坝前水位相关性在短时段内不明显,长时段来看呈正相关。不同时期影响淤积量的主要因素不同,往往有明显变化的因素会对该时期淤积量产生较大影响,坝前水位对淤积量的影响最好结合三峡水库来水来沙条件综合分析。(4)选取包含坝前水位、入库流量、入库含沙量的组合因子对三峡水库淤积量进行多因素耦合分析,研究发现,当入库含沙量纳入对三峡库区淤积影响分析时,不同时间尺度下,淤积量均与入库含沙量呈正相关关系,且入库含沙量对库区淤积的影响程度大于洪水滞留时间的影响。不同水库运行时期、不同时间尺度下洪水滞留时间对三峡库区淤积的影响程度不同,并提出了三峡水库淤积量的计算方法。
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