水庫(kù)運(yùn)用方式研究與實(shí)踐

《水庫(kù)運(yùn)用方式研究與實(shí)踐》由中國(guó)水利水電出版社、黃河水利出版社出版發(fā)行。這是繼該叢書(shū)系列《樞紐規(guī)劃設(shè)計(jì)》、《工程規(guī)劃》、《水庫(kù)移民》、《引水發(fā)電建筑物設(shè)計(jì)》、《機(jī)電與金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、《工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)》之后的又一部小浪底工程規(guī)劃設(shè)計(jì)專(zhuān)著。《水庫(kù)運(yùn)用方式研究與實(shí)踐》重點(diǎn)總結(jié)了1996年以來(lái)小浪底水庫(kù)運(yùn)用方式的主要研究成果和水庫(kù)運(yùn)用實(shí)踐。

黃河小浪底水利樞紐是“以防洪（包括防凌）、減淤為主，兼顧供水、灌溉、發(fā)電，蓄清排渾，除害興利，綜合利用”為開(kāi)發(fā)目標(biāo)的大型水利工程，是國(guó)家“八五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，也是當(dāng)時(shí)我國(guó)利用世界銀行貸款最大的工程項(xiàng)目。小浪底主體工程于1994年9月開(kāi)工，2001年底按期完工。工程采用國(guó)際招標(biāo)方式選擇了世界七一流的承包商，從施工管理、工程設(shè)計(jì)、移民搬遷到環(huán)境影響評(píng)價(jià)全面和國(guó)際接軌，為我國(guó)水利水電建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。工程建成運(yùn)行5年來(lái)，在黃河下游防洪、防凌、減淤?zèng)_沙、城市供水、發(fā)電、灌溉方面發(fā)揮了不可替代的作用。截至2004年底，累計(jì)發(fā)電約150億kWl，。在黃河連續(xù)枯水的情況下為確保黃河不斷流提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益使小浪底水利樞紐成為治黃的里程碑工程。

本著建設(shè)我國(guó)一流工程的目標(biāo)，我有幸參與了小浪底工程的建設(shè)管理。一流的工程首先要以一流的設(shè)計(jì)為龍頭。小浪底工程由于其獨(dú)特的水文泥沙條件、復(fù)雜的工程地質(zhì)條件和嚴(yán)格的水庫(kù)運(yùn)用要求，給工程設(shè)計(jì)提出了一系列挑戰(zhàn)性的課題，被國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家公認(rèn)為是世界上最具挑戰(zhàn)性的工程之一。黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司0的工程技術(shù)人員，經(jīng)過(guò)近30年的規(guī)劃論證和10多年的方案比選，以敢于創(chuàng)新和科學(xué)求實(shí)的精神，在國(guó)內(nèi)科研院所和高等院校的配合下，較滿(mǎn)意地解決了一個(gè)個(gè)技術(shù)難題，諸如深式進(jìn)水口防泥沙淤堵、施工導(dǎo)流洞改建為孔板消能泄洪洞的重復(fù)利用、排沙洞后張預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌、洞室群圍巖穩(wěn)定、大壩深覆蓋層基礎(chǔ)處理、進(jìn)出口高邊坡加固、20萬(wàn)移民的生產(chǎn)性安置等，提出了以集中布置為鮮明特點(diǎn)的樞紐建筑物總體布置方案，同時(shí)也創(chuàng)造了許多國(guó)內(nèi)國(guó)際領(lǐng)先水平的設(shè)計(jì)。小浪底工程于1999年10月蓄水運(yùn)行以來(lái)，已安全正常地運(yùn)行了5年，并經(jīng)歷了2003年高水位的運(yùn)用考驗(yàn)，實(shí)踐證明，小浪底工程的設(shè)計(jì)是成功的。

《水庫(kù)運(yùn)用方式研究與實(shí)踐》為黃河小浪底水利樞紐規(guī)劃設(shè)計(jì)叢書(shū)其中的一卷。主要內(nèi)容包括水庫(kù)運(yùn)用方式研究回顧、黃河下游防洪減淤對(duì)水庫(kù)運(yùn)用的要求、小浪底水庫(kù)初期入庫(kù)水沙條件、水庫(kù)初期調(diào)水調(diào)沙減淤運(yùn)用方式、水庫(kù)初期運(yùn)用對(duì)下游河道演變影響和對(duì)策、物理模型試驗(yàn)、泥沙數(shù)學(xué)模型研究與應(yīng)用、綜合利用淵度方式、水庫(kù)初期運(yùn)用實(shí)踐和認(rèn)識(shí)、相機(jī)降水沖刷運(yùn)用問(wèn)題等。黃河水少、沙多、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)，小浪底水庫(kù)處于控制黃河水沙的關(guān)鍵部位，其運(yùn)用不僅關(guān)系著水庫(kù)本身，還關(guān)系著黃河下游河道的治理問(wèn)題。小浪底水庫(kù)運(yùn)用方式研究解決了極其復(fù)雜的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，研究中提出了許多創(chuàng)新性科研成果，曾獲大禹水利科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，《水庫(kù)運(yùn)用方式研究與實(shí)踐》對(duì)這些成果進(jìn)行了總結(jié)提煉。 《水庫(kù)運(yùn)用方式研究與實(shí)踐》可供水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、水庫(kù)運(yùn)行與管理及相關(guān)學(xué)科的科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)部門(mén)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員殛高等院校的師生閱讀、參考和使用。

總序一

總序二

總前言

前言

第一章 水庫(kù)運(yùn)用方式研究回顧

第一節(jié) 多沙河流已建水庫(kù)運(yùn)用方式概述

第二節(jié) 小浪底水庫(kù)運(yùn)用方式研究回顧

第三節(jié) 小浪底水庫(kù)攔沙后期運(yùn)用方式研究簡(jiǎn)況

第二章 黃河下游防洪減淤對(duì)水庫(kù)運(yùn)用的要求研究

第一節(jié) 下游輸沙資料的分析與處理

第二節(jié) 河道的沖淤特性

第三節(jié) 小浪底水庫(kù)運(yùn)用時(shí)的河道邊界條件

第四節(jié) 防洪減淤對(duì)小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙的要求

第三章 小浪底水庫(kù)初期入庫(kù)水沙條件研究

第一節(jié) 近期黃河水沙變化及原因分析

第二節(jié) 水沙趨勢(shì)性和特殊水沙時(shí)段重現(xiàn)期研究

第三節(jié) 小浪底水庫(kù)運(yùn)用初期黃河用水、減沙研究

第四節(jié) 小浪底水庫(kù)初期水沙條件研究

第五節(jié) 小浪底水庫(kù)初期水沙代表系列研究

第四章 小浪底水庫(kù)初期調(diào)水調(diào)沙減淤運(yùn)用方式研究

第一節(jié) 水庫(kù)初期運(yùn)用的特點(diǎn)及運(yùn)用原則

第二節(jié) 水庫(kù)初期減淤運(yùn)用方案研究

第五章 小浪底水庫(kù)初期運(yùn)用對(duì)下游河道演變影響和對(duì)策研究

第一節(jié) 小浪底水庫(kù)運(yùn)用初期下游河道演變趨勢(shì)研究

第二節(jié) 現(xiàn)狀整治工程的適應(yīng)性研究

第三節(jié) 對(duì)策與措施研究

第六章 實(shí)體模型試驗(yàn)研究

第一節(jié) 模型設(shè)計(jì)

第二節(jié) 模型驗(yàn)證

第三節(jié) 應(yīng)用研究

第七章 泥沙數(shù)學(xué)模型研究與應(yīng)用

第一節(jié) 基本原理及有關(guān)問(wèn)題處理

第二節(jié) 模型驗(yàn)證（Ⅰ）

第三節(jié) 模型驗(yàn)證（Ⅱ）

第八章 綜合利用調(diào)度方式研究

第一節(jié) 小浪底水庫(kù)初期防洪運(yùn)用方式研究

第二節(jié) 水庫(kù)防凌運(yùn)用方式

第三節(jié) 小浪底水電站初期發(fā)電運(yùn)行方式研究

第四節(jié) 以防洪減淤為中心的綜合運(yùn)用方式研究

第九章 小浪底水庫(kù)運(yùn)用實(shí)踐及認(rèn)識(shí)

第一節(jié) 小浪底水庫(kù)歷年運(yùn)用情況

第二節(jié) 黃河三次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)

第三節(jié) 結(jié)語(yǔ)

第十章 水庫(kù)攔沙后期有關(guān)問(wèn)題研究

第一節(jié) 相機(jī)降水沖刷運(yùn)用問(wèn)題研究

第二節(jié) 攔沙后期水庫(kù)分階段運(yùn)用的必要性研究

參考文獻(xiàn)

前言

第1章 緒論

1.1 研究背景及意義

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意義

1.2 研究現(xiàn)狀

1.2.1 水庫(kù)泥沙研究的發(fā)展過(guò)程及處理措施

1.2.2 水庫(kù)泥沙研究的主要途徑

1.2.3 水庫(kù)運(yùn)用方式與淤積關(guān)系研究進(jìn)展

1.3 研究方法

1.4 研究?jī)?nèi)容

第2章 水庫(kù)淤積形態(tài)及發(fā)展

2.1 水庫(kù)淤積過(guò)程概述

2.1.1 水庫(kù)淤積形態(tài)

2.1.2 水庫(kù)淤積過(guò)程

2.2 采用蓄清排渾運(yùn)用方式時(shí)水庫(kù)淤積過(guò)程特性分析

2.2.1 龔嘴水庫(kù)概況

2.2.2 來(lái)水來(lái)沙特性

2.2.3 水庫(kù)調(diào)度特點(diǎn)及蓄水過(guò)程

2.2.4 龔嘴水庫(kù)泥沙淤積發(fā)展分析

2.3 庫(kù)區(qū)河道沖淤平衡特征分析

2.4 本章小結(jié)

第3章 調(diào)度方式變化對(duì)水庫(kù)淤積的影響

3.1 三峽水庫(kù)概況

3.2 三峽水庫(kù)一維泥沙數(shù)學(xué)模型

3.2.1 模型原理

3.2.2 模型驗(yàn)證

3.3 三峽水庫(kù)調(diào)度方式特性及淤積發(fā)展

3.3.1 三峽水庫(kù)蓄水過(guò)程

3.3.2 三峽水庫(kù)調(diào)度方式分析

3.3.3 蓄水后三峽水庫(kù)沖淤變化特征

3.3.4 三峽水庫(kù)淤積平衡后沖淤特征

3.4 汛限水位改變對(duì)水庫(kù)淤積過(guò)程及平衡的影響

3.4.1 一定范圍內(nèi)改變汛限水位對(duì)水庫(kù)淤積過(guò)程及平衡的影響

3.4.2 汛限水位整體變化對(duì)水庫(kù)淤積過(guò)程及平衡的影響

3.5 正常蓄水位一定范圍內(nèi)的變化對(duì)水庫(kù)淤積過(guò)程及平衡的影響..

3.6 本章小結(jié)

第4章 三峽水庫(kù)汛限水位優(yōu)化調(diào)度初步研究

4.1 三峽水庫(kù)汛限水位優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)分析

4.1.1 汛限水位優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)

4.1.2 汛限水位優(yōu)化調(diào)度方案

4.1.3 求解思路

4.2 三峽水庫(kù)汛限水位優(yōu)化調(diào)度的防洪限制條件

4.2.1 汛前推遲落水對(duì)防洪的影響

4.2.2 汛后提前蓄水對(duì)防洪的影響

4.2.3 上游建庫(kù)情況下優(yōu)化調(diào)度對(duì)防洪的影響

4.3 三峽水庫(kù)汛限水位優(yōu)化調(diào)度的發(fā)電效益

4.3.1 發(fā)電調(diào)度計(jì)算原理

4.3.2 汛限水位優(yōu)化調(diào)度發(fā)電效益分析

4.3.3 上游建庫(kù)情況下優(yōu)化調(diào)度發(fā)電效益

4.4 三峽水庫(kù)汛限水位優(yōu)化調(diào)度對(duì)航運(yùn)的影響

4.4.1 汛限水位優(yōu)化調(diào)度對(duì)枯水期下泄流量的影響

4.4.2 汛限水位優(yōu)化調(diào)度對(duì)水庫(kù)泥沙淤積及變動(dòng)回水區(qū)航運(yùn)的影響

4.5 三峽水庫(kù)汛限水位優(yōu)化調(diào)度方案綜合比選

4.5.1 發(fā)電效益

4.5.2 航運(yùn)補(bǔ)償

4.5.3 優(yōu)化萬(wàn)桑比選

4.6 本章小結(jié)

第5章 優(yōu)化調(diào)度對(duì)重慶河段沖淤的影響

5.1 重慶河段平面二維水沙數(shù)學(xué)模型

5.1.1 模型原理

5.1.2 模型驗(yàn)證

5.2 河段壅水情況

5.3 上游無(wú)庫(kù)情況下優(yōu)化調(diào)度對(duì)重慶河段沖淤的影響

5.3.1 優(yōu)化調(diào)度對(duì)重慶河段整體沖淤的影響

5.3.2 優(yōu)化調(diào)度對(duì)重點(diǎn)淺灘泥沙沖淤及航運(yùn)的影響

5.4 上游建庫(kù)情況下優(yōu)化調(diào)度對(duì)重慶河段沖淤的影響

5.4.1 優(yōu)化調(diào)度對(duì)重慶河段整體沖淤的影響

5.4.2 優(yōu)化調(diào)度對(duì)重點(diǎn)淺灘泥沙沖淤及航運(yùn)的影響

5.5 采用優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用后重慶河段航運(yùn)整治措施及效果

5.6 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書(shū)運(yùn)用數(shù)學(xué)模型結(jié)合實(shí)測(cè)資料分析，究了水庫(kù)泥沙淤積發(fā)展的過(guò)程及沖淤平衡特征，水庫(kù)調(diào)度方式對(duì)水庫(kù)泥沙淤積發(fā)展及平衡的影響規(guī)律，側(cè)重對(duì)水沙過(guò)程、泥沙淤積過(guò)程及變化機(jī)理的分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)三峽水庫(kù)現(xiàn)有調(diào)度方式進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化。

水庫(kù)控制運(yùn)用指標(biāo)是指水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行中作為控制條件的一系列特征水位。它是擬定水庫(kù)調(diào)度計(jì)劃的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，也是實(shí)際運(yùn)行中判別水庫(kù)運(yùn)行是否安全正常的主要依據(jù)之一 。

水庫(kù)在設(shè)計(jì)時(shí)，需按照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，進(jìn)行充分論證和比較后選定一系列特征水位。這些特征水位主要有:校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位、防洪高水位、正常蓄水位、防洪限制水位、死水位等，它們決定了水庫(kù)的規(guī)模與效益，也是水庫(kù)的大壩等水工建筑物設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行中采用的特征水位，在水利部于20世紀(jì)80年代頒布的《水庫(kù)工程管理通則》中規(guī)定有:允許最高水位、汛末蓄水位、汛期限制水位、興利下限水位等。它們的確定，主要依據(jù)原設(shè)計(jì)的相關(guān)特征水位，還要考慮工程現(xiàn)狀、控制運(yùn)用歷史經(jīng)驗(yàn)等因素。當(dāng)情況發(fā)生較大變化，不能按原采用的特征水位運(yùn)用時(shí)，應(yīng)在仔細(xì)分析比較、科學(xué)論證的基礎(chǔ)上，擬定新的指標(biāo)。例如，中國(guó)自20世紀(jì)50年代以來(lái)遇到幾次特大洪水，導(dǎo)致許多工程洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)的重大變化，不少水庫(kù)修改了原采用的特征水位指標(biāo) 。