基于IHA分析錦江水庫對下游徑流的影響

傳統(tǒng)認(rèn)為,水庫擴(kuò)建后調(diào)節(jié)能力增強(qiáng),對徑流的蓄峰補(bǔ)枯作用明顯,從而提高下游梯級的電能數(shù)量和質(zhì)量。然而,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,水庫承擔(dān)的綜合利用要求越來越多,水庫擴(kuò)建后需綜合分析對下游梯級電能的影響:①水庫擴(kuò)建后,一般灌區(qū)規(guī)模將會(huì)擴(kuò)大,灌溉流量從庫中直接引走,使下游梯級入庫流量減少,從而使發(fā)電量減少;②水庫擴(kuò)建后,若承擔(dān)下游較重的防洪任務(wù),汛期必將預(yù)留較大的防洪庫容,從而大大削弱水庫的調(diào)蓄能力;③水庫擴(kuò)建后,本身電站隨之?dāng)U機(jī)增容,機(jī)組引用流量大大增加,從而導(dǎo)致上下游機(jī)組過流能力不匹配,當(dāng)上游梯級調(diào)峰時(shí),下游調(diào)節(jié)性能較弱的梯級將白白棄水,損失電能。

以遼寧省北票市某水庫為研究對象,通過選取典型的生態(tài)徑流破壞率和滿意度為定量評價(jià)指標(biāo),分析了北票市某水庫在枯水期不同蓄水方案下對下游河道的生態(tài)徑流影響。結(jié)果表明:在水庫初始運(yùn)行期和正常運(yùn)行期,生態(tài)徑流總體滿意度偏低,蓄水方案ⅰ和蓄水方案ⅱ對下游河道的生態(tài)徑流破壞率分別增加了5.2%和5.8%；下游河道生態(tài)徑流影響程度受北票市某水庫蓄水時(shí)間和蓄水高度影響顯著,兩種蓄水方案均在12月份對下游河道的生態(tài)徑流坡壞率影響最大,為42.5%~52.6%。研究成果可為其他類似蓄水方案對下游河道生態(tài)徑流影響評價(jià)提供理論支撐和決策依據(jù)。

錦江水庫水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)于2002年建成,至今已有3年。通過多次的改造和完善,系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性有了大幅度提高。本文就該系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)和分析。

水庫的建設(shè)旨在蓄豐補(bǔ)枯,為人類社會(huì)發(fā)展保駕護(hù)航。水庫的運(yùn)行調(diào)度改變了天然徑流分配,在不少水庫前期論證中,專家學(xué)者對水庫建設(shè)可能對下游造床造成的影響表示擔(dān)憂。以某水庫為例,以考慮粗化影響的砂礫石起動(dòng)流速為標(biāo)準(zhǔn),建立壩下特征斷面流量與不同粒徑砂礫石起動(dòng)流速的相關(guān)關(guān)系；通過分析水庫建設(shè)前后特征斷面流速和流量的變化,提出水庫建設(shè)和調(diào)度影響較大的砂礫石粒徑范圍,為類似項(xiàng)目提供參考。

水庫排沙對減輕水庫淤積、延長水庫壽命和恢復(fù)河流泥沙連續(xù)性等方面有著重要意義,但是水庫進(jìn)行水力排沙時(shí)水庫下游河流水體的物理和化學(xué)性質(zhì)的變化可能對魚類等水生生物產(chǎn)生不利影響,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)死魚現(xiàn)象。國內(nèi)外水庫排沙時(shí)期下游河道含沙量及其顆粒級配、溶解氧濃度、污染物等水質(zhì)變化對魚類影響研究表明,微顆粒泥沙淤堵魚鰓影響其攝入氧氣功能和水體溶解氧下降是影響魚類的兩個(gè)主要因素,且含沙量及其持續(xù)時(shí)間、顆粒級配等對魚類影響機(jī)理不同。最后展望了我國今后水庫排沙對下游河流魚類研究內(nèi)容。

為分析水庫調(diào)度對生態(tài)系統(tǒng)的影響,采用變化范圍法(rva)評價(jià)水庫調(diào)節(jié)對天然徑流的改變程度,并以牛路嶺水庫為對象,進(jìn)行了實(shí)例分析。結(jié)果表明,水庫的調(diào)節(jié)作用使天然徑流發(fā)生了顯著的改變,尤其是增加擬建電站后,徑流的天然狀態(tài)發(fā)生較大改變,有損于河流生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。建議將生態(tài)因素考慮到水庫優(yōu)化調(diào)度中,以減輕水庫調(diào)度對生態(tài)的負(fù)面影響。

以長江三峽水庫蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn),將烏江流域1956~2014合計(jì)59年降水、徑流資料分為兩部分,定量分析了三峽水庫2003年蓄水前后烏江流域降水徑流的趨勢變化.根據(jù)烏江流域在三峽水庫2003年蓄水后的降水資料插補(bǔ)出其徑流資料,并與實(shí)測徑流資料相比較,定量分析在氣候等條件不變情況下,因下墊面條件改變對徑流有何種程度的影響,為長江上游控制性水庫優(yōu)化調(diào)度,徑流預(yù)報(bào)模型的選用,水資源合理配置提供技術(shù)支撐.

以陳村水庫下游涇縣為研究區(qū),landsattm/mss影像為數(shù)據(jù)源,在fragstats、rs、gis技術(shù)的支持下,研究1985～2013年間陳村水庫下游的土地利用/覆被變化幅度、速度和變化方向,以及水庫建設(shè)前后的景觀格局變化,以期為陳村水庫下游流域土地利用格局優(yōu)化和生態(tài)文明建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明,1985～2013年間涇縣的土地利用從面積上看轉(zhuǎn)出為植被和農(nóng)業(yè)用地的最多,建設(shè)用地次之；從變化趨勢上看建設(shè)用地面積增加最明顯,農(nóng)業(yè)用地和水域面積都呈現(xiàn)出下降趨勢；涇縣的景觀基質(zhì)無明顯變化,1985～2013年間均以植被為主,但其景觀多樣性在水庫建設(shè)后呈現(xiàn)下降趨勢,且其生境破碎化程度加深,人為干擾強(qiáng)度增加。

金沙江梯級水庫相繼運(yùn)用以來,上游的大量泥沙被攔截在水庫內(nèi)。為研究梯級水庫運(yùn)用后對水庫下游河段泥沙輸移的影響,對向家壩站、朱沱站及寸灘站多年的徑流及輸沙資料進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果表明:金沙江梯級水庫運(yùn)用后,水庫攔沙影響,水庫下游河段至長江上游干流河道輸沙量發(fā)生不同程度的減少；同時(shí)對長江上游的水沙特性有一定程度的改變,加劇了河段的沖刷。研究成果可為定量評價(jià)金沙江梯級水利工程建設(shè)對長江泥沙輸移的影響提供參考。

文章以遼寧西部水庫為研究實(shí)例,以生態(tài)徑流滿足度和生態(tài)徑流破壞率為分析指標(biāo)定量分析水庫不同蓄水方案對河道生態(tài)徑流影響的程度.研究結(jié)果表明:相比于蓄水方案ⅰ,蓄水方案ⅱ下水庫在初期運(yùn)行期和正常運(yùn)行期,下游河道生態(tài)徑流破壞率增加比例分別為2.1％和2.5％,生態(tài)徑流滿足度總體偏低;水庫蓄水時(shí)間提前和蓄水高度的增加對下游河道生態(tài)徑流影響程度加大;不同蓄水方案下水庫均在12月份下游河道生態(tài)徑流破壞率最大,在46.2％～50.8％之間.研究成果為評估遼寧省內(nèi)其他水庫不同蓄水方式對河道生態(tài)影響評價(jià)提供指標(biāo)和方法參考.

2012年以來,金沙江下游向家壩水電站、溪洛渡水電站相繼蓄水運(yùn)用,攔截了金沙江下游泥沙。為了解梯級水庫泥沙淤積情況及其攔沙作用對下游三峽水庫的影響,基于大量水沙、固定斷面觀測資料,采用輸沙法和地形法,計(jì)算分析了向家壩水電站、溪洛渡水電站2庫自運(yùn)用以來的庫區(qū)泥沙淤積量及分布特征,研究了梯級水庫攔沙作用對三峽水庫的影響。結(jié)果表明:向家壩、溪洛渡庫區(qū)泥沙淤積量較小,金沙江下游梯級攔沙使得三峽入庫沙量及庫尾重點(diǎn)河段淤積強(qiáng)度均減小。研究成果對梯級水庫運(yùn)行、三峽水庫運(yùn)行及調(diào)度方式優(yōu)化具有十分重要的意義。

水庫的建成蓄水,可為發(fā)電、灌溉、飲用等生產(chǎn)、生活提供水源,但水庫的建設(shè)會(huì)減少河道徑流量,對下游用水部門尤其是大型用水戶造成一定的影響。涇河是黃河的二級支流,也是渭河的最大支流,在其支流黑河上擬修建亭口水庫,下游有七個(gè)水電站和一個(gè)大型灌區(qū),本文以亭口水庫為例,從三種不同的思路分析計(jì)算下游水電站發(fā)電損失量,并對不同方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析。同時(shí)采用水庫建設(shè)前后的長系列對比法計(jì)算亭口水庫建設(shè)對下游涇惠渠灌區(qū)的影響,文中給出定量結(jié)果。

介紹了漳河水庫流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及其降雨量和入庫徑流量變化情況,采用r/s法對漳河水庫流域降雨量與入庫徑流量序列的變化趨勢進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果表明:未來一段時(shí)間內(nèi),漳河水庫流域降雨量與入庫徑流量將均呈下降趨勢;漳河水庫流域未來1月和7月的降雨量、徑流量變化趨勢的隨機(jī)性成分可能很大,應(yīng)采取必要對策和措施,應(yīng)對可能出現(xiàn)的干旱或暴雨洪澇等自然災(zāi)害;粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式導(dǎo)致了漳河水庫流域生態(tài)環(huán)境破壞,使得漳河水庫流域下墊面條件發(fā)生了較大的變化,進(jìn)而對流域降雨量與徑流量的變化產(chǎn)生較大影響。

選取浙江省新安江大壩下游尾水至富春江水庫某一河段作為試驗(yàn)場地,實(shí)時(shí)監(jiān)測同一河流剖面的河道水位、溫度以及河岸水位與溫度分布。通過分析側(cè)向潛流交換流量,定量描述側(cè)向潛流交換的空間非均質(zhì)性和動(dòng)態(tài)特征,刻畫河岸潛流帶與河道水體水位、溫度之間的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明:本次試驗(yàn)剖面上的側(cè)向潛流交換流量變化范圍為-8.36~3.87m2/s,監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)單位長度上的潛流交換量可達(dá)2.49m2;河岸帶側(cè)向潛流區(qū)同一剖面不同觀測井處的潛流流量呈線性相關(guān),且離河道越遠(yuǎn),潛流區(qū)水位波動(dòng)振幅消減越多,響應(yīng)越滯后,潛流交換流量越小;受水庫下泄水流影響,河道水溫日波幅很小,河岸含水層具有顯著的垂向溫度分層。在垂直方向上,冬季淺層河岸溫度較低,深層河岸溫度較高,夏季則相反,同時(shí)淺層溫度梯度較大,尤以地面以下0.8~1.7m范圍內(nèi)溫度梯度最大,深層溫度梯度小;在水平方向上,離河道越遠(yuǎn),受河道入滲水影響越小,溫度越高。揭示了水庫運(yùn)行對下游河岸潛流帶的影響規(guī)律,為河流潛流帶生態(tài)影響評估提供參考。

金沙江流域位于長江流域上游,屬橫斷山脈地區(qū)。其作為我國最大的水電基地,位于＂中國十三大水電基地規(guī)劃＂首位,是＂西電東送＂主力。根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,我國陸續(xù)批準(zhǔn)了金沙江上水電站梯級開發(fā)項(xiàng)目,建造一系列的水電站以滿足能源及灌溉、通航等相關(guān)需求。而隨著金沙江中下游各個(gè)電站依次建成投產(chǎn)后,金沙江下游水沙輸移出現(xiàn)了一些新的變化。

為保證錦江水庫大壩的安全運(yùn)行,實(shí)施了大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)。根據(jù)重力壩的受力特點(diǎn)及壩址地質(zhì)條件,在各個(gè)重要部位布置了能有效反映大壩運(yùn)行狀態(tài)的相應(yīng)自動(dòng)化監(jiān)測項(xiàng)目。本文介紹了錦江水庫大壩安全監(jiān)測項(xiàng)目、系統(tǒng)組成和系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和情況。實(shí)踐證明,該系統(tǒng)的運(yùn)行,提高了水庫大壩安全監(jiān)測與管理水平。

水電站梯級建設(shè)時(shí),上游梯級電站的河道水力特性受下游梯級水庫的影響,特別是在西部峽谷地區(qū),梯級之間河段的河道型水庫特性極具特點(diǎn),同時(shí)梯級水流控制措施相互影響,使上游梯級電站施工截流、導(dǎo)流和施工期蓄水等河道水文水力控制因素更加復(fù)雜.結(jié)合已建、在建和擬建的葛洲壩和三峽、瀑布溝和深溪溝、苗尾和功果橋、白鶴灘和溪洛渡等典型相鄰梯級建設(shè)實(shí)例,分析河道型水庫引起的河段水文、水力和泥沙特征變化及其對上游梯級電站施工水流控制的影響規(guī)律,給出了工程設(shè)計(jì)與建設(shè)中對深水圍堰、深水截流、施工期蓄水與供水等問題的分析方法、應(yīng)對策略與解決方案.

瀑布溝水電站壩址基本控制了大渡河流域的主要產(chǎn)沙區(qū)。瀑布溝水庫蓄水后,由于其庫容大,將在很長時(shí)間內(nèi)攔截入庫的大部分懸移質(zhì)泥沙和全部推移質(zhì)泥沙,從而使下游梯級水電站的入庫泥沙大量減少。對下游梯級水電站的影響主要表現(xiàn)在:減輕過機(jī)泥沙對水輪機(jī)的磨損;減輕水電站的引水防沙難度;水庫汛期水位可適當(dāng)抬高,從而增加電站的發(fā)電效益;減緩龔嘴水庫庫尾成昆鐵路沙坪1號洞路段的回水抬高速度。

長江流域徑流量大,但徑流時(shí)空分布不均,宜昌站枯水季節(jié)11~4月徑流量僅占年徑流量的21%,1~3月徑流量僅占年徑流量的7.4%。隨著上游眾多具有調(diào)節(jié)性能的水電工程的興建,對增加宜昌站枯季徑流,提高三峽水利樞紐的綜合效益具有明顯的作用。在分析長江上游水文資源特性基礎(chǔ)上,以長江雅礱江和烏江梯級水庫對徑流的調(diào)節(jié)作用為典型,分析了長江上游水庫梯級對三峽工程枯季的影響。分析結(jié)果表明,上游水庫的調(diào)節(jié)作用是明顯的,有效地增加了三峽壩址的枯季徑流量。

牛欄江是金沙江下游右岸一條較大的一級支流。該河具有水量大、水質(zhì)良好、水能豐富的特點(diǎn)。其上游段地形寬闊,人口密集,耕地集中,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá),用水需求量大;與其鄰近的城市曲靖缺水,但經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),城區(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大,有從牛欄江調(diào)水的要求。下游段為高山峽谷區(qū),人煙稀少,河道坡降陡,水量大,水力資源豐富,是水能集中開發(fā)河段。通過對上游段及相關(guān)地區(qū)的水資源配置方案的研究,分析了上游區(qū)域水資源開發(fā)利用的提高和外調(diào)水工程對下游梯級電站的影響,并作出了影響評價(jià)結(jié)論,為牛欄江梯級電站的開發(fā)提供了依據(jù)。

在實(shí)測資料和前人研究的基礎(chǔ)上,引入“空代時(shí)”假說,分析研究了丹江口建庫后漢江下游河流再造床過程的時(shí)空演替現(xiàn)象。分析表明,河流再造床過程在沖刷延展、河床粗化、含沙量及其特征、岸灘侵蝕以及河型變化等方面具有較典型的時(shí)空演替現(xiàn)象。產(chǎn)生時(shí)空演替現(xiàn)象的根源在于河流自調(diào)整作用在同一變源下空間和時(shí)間響應(yīng)的一致性,是過程的相似。輸入水沙條件的變化、水庫下游河道支流入?yún)R、河床邊界條件的變化以及因此導(dǎo)致的不同調(diào)整方式是引起時(shí)空演替復(fù)雜響應(yīng)的主要原因。如能排除干擾、建立時(shí)空演替現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模式將有助于水庫下游河流調(diào)整的分析和預(yù)測。

思安江水庫樞紐工程引水洞出口下游滑坡治理設(shè)計(jì)——根據(jù)思安江水庫樞紐引水洞出口下游滑坡的工程實(shí)際情況，擬定了抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、拉錨式擋土墻、削坡反壓等4種治理方案進(jìn)行計(jì)算比較，選定了工程總造價(jià)最低且施工技術(shù)較簡單的削坡反壓方案作為設(shè)計(jì)推薦方案...