三峽-葛洲壩梯級水庫調(diào)度對壩下河流生態(tài)水文影響

金沙江下游溪洛渡、向家壩至三峽、葛洲壩四庫梯級為長江流域水能資源調(diào)控重點樞紐工程,開展四庫發(fā)電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度效益顯著。研究建立四庫系統(tǒng)獨立發(fā)電、聯(lián)合兩種模式下優(yōu)化調(diào)度模型,采用長系列徑流系列計算發(fā)電效益增益,統(tǒng)計增益的時間、年型、空間分布特征。提出基于全微分法的增益占比析因方法辨識發(fā)電增益受發(fā)電水量、水頭影響貢獻占比,歸納增益產(chǎn)生機制。結(jié)果表明:(1)消落期發(fā)電增益集中產(chǎn)生在5月份;向家壩、葛洲壩為主要受益水庫。(2)聯(lián)合增益的產(chǎn)生原因在于聯(lián)合調(diào)度過程中溪洛渡、三峽均化了5月、6月放水過程,降低向家壩、葛洲壩的棄水量,抬升兩庫水頭,增加發(fā)電效益。(3)向家壩的補償增益受發(fā)電水量、水頭貢獻占比相當,葛洲壩的補償增益主要以發(fā)電水頭抬升的水頭效益為主,溪洛渡、三峽的效益變化主要受聯(lián)合調(diào)度過程中水頭變化影響。

以葛洲壩-三峽梯級水庫為研究對象,根據(jù)水庫的不同運行階段劃分研究時段,基于寸灘、宜昌、漢口、大通站1954~2008年的日流量和日含沙量資料,計算分析了梯級水庫運行對長江中下游輸沙量及水沙關(guān)系的影響。結(jié)果表明：4個水文站的年輸沙量、含沙量總體呈下降趨勢,梯級水庫運行對中下游輸沙量及水沙關(guān)系的影響與水庫庫容和距離水庫遠近有關(guān);水庫攔截造成的泥沙減少與年徑流量變化無關(guān),與徑流量的季節(jié)分配變化有關(guān),徑流量季節(jié)分配的變化和梯級水庫的蓄水攔沙都使大通站月輸沙量的年內(nèi)分配更加均勻。

2012年12月5日，三峽集團公司在宜昌對長江設計院提交的《三峽-葛洲壩梯級樞紐調(diào)度規(guī)程》、《三峽水利樞紐工程防洪調(diào)度方案報告》、《三峽-葛洲壩梯級樞紐正常運行期調(diào)度規(guī)程相關(guān)專題分析報告》、《三峽水庫汛期中小洪水滯洪調(diào)度預案專題研究報告》等成果進行了驗收。驗收組由三峽樞紐管理局合同管理部、宜昌會計核算中心、檔案館、三峽梯調(diào)中心等單位的領導和專家組成。

三峽-葛洲壩梯級水利樞紐是長江中下游重要的水利工程,三峽-葛洲壩梯級水利樞紐的聯(lián)合調(diào)度不僅是實現(xiàn)長江中下游水資源可持續(xù)利用的基礎和典范,也是實現(xiàn)整個流域范圍內(nèi)水文補償、庫容補償、電力補償、提高系統(tǒng)可靠性及綜合利用效益的必要條件,由此,對三峽-葛洲壩梯級水利樞紐調(diào)度技術(shù)集成涉及的水文、調(diào)度等問題進行評述以了解現(xiàn)狀、展望未來非常必要。在探討三峽-葛洲壩梯級水利樞紐調(diào)度技術(shù)集成研究意義的基礎上,對涉及的氣象水情自動測報系統(tǒng)研究、流域梯級調(diào)度、水庫汛限水位動態(tài)控制研究、大型水庫生態(tài)調(diào)度研究、特大型水電站考核評估等研究現(xiàn)狀進行評述,指出了三峽-葛洲壩梯級水利樞紐調(diào)度技術(shù)集成研究亟待解決的問題,對三峽-葛洲壩梯級水利樞紐調(diào)度技術(shù)集成及類似方面研究與實踐有指導作用。

三峽—葛洲壩梯級電站日發(fā)電量突破4億kW·h

為了滿足人類社會經(jīng)濟發(fā)展要求而修建的水利工程,不可避免地對生態(tài)環(huán)境造成了巨大影響。從生態(tài)水文學角度對長江中游的生態(tài)水文特征進行了研究。借鑒國外已有的研究成果,建立了一套指標體系包括長期指標、高流量指標、低流量指標、平均變化指標、漲水落水指標和月流量指標,通過分析指標的變化來評價水利水電工程對生態(tài)環(huán)境的影響。長江中游是最重要的家魚自然繁殖區(qū),利用建立的指標體系量化并分析了葛洲壩建壩前后長江中游的生態(tài)水文特征變化。分析認為,葛洲壩的修建主要影響漲水落水,對其它生態(tài)水文特征影響不大;對于魚類,漲水過程是刺激魚類產(chǎn)卵的必要條件,葛洲壩的修建對魚類產(chǎn)卵造成了一定影響。

生產(chǎn)（專業(yè)）實習報告用紙 1/30 摘要 本次生產(chǎn)實習，我選擇了舉世聞名的“水電城”——宜昌，有幸見識了三峽 水利樞紐工程和葛洲壩水利樞紐工程的壯觀和偉大，本次實習地點主要集中在葛 洲壩，巍巍大壩，世界聞名，葛洲壩是我國萬里長江上建設的第一個大壩，是 長江三峽水利樞紐的重要組成部分。這一偉大的工程，在世界上也是屈指 可數(shù)的巨大水利樞紐工程之一。水利樞紐的設計水平和施工技術(shù)，都體現(xiàn) 了我國水電建設的最新成就，是我國水電建設史上的里程碑。本次實習參 觀了葛洲壩500kv開關(guān)站、大江電廠、二江電廠、二江電廠220kv開關(guān)站、 直流輸電換流站和三峽大壩等工程和建筑，聽了安全教育以及葛洲壩與三峽 電廠情況介紹，電廠主設備、主接線、廠用電，直流輸電，繼電保護，高壓絕緣 等方面的課程和講座，通過講座和參觀，得以了解和掌握水電廠動力部分、電力 部分及直流輸電等方面的知識，較好的將講座與

三峽-葛洲壩水利樞紐的梯級調(diào)度將直接關(guān)系防洪、發(fā)電及航運等綜合效益的發(fā)揮。本文回顧了圍堰發(fā)電期內(nèi)與梯級樞紐調(diào)度運行有關(guān)的研究與實踐,包括氣象水情預報、蓄水調(diào)度、防洪調(diào)度、發(fā)電調(diào)度及航運調(diào)度等。對2003至2005年的調(diào)度結(jié)果進行的簡要分析結(jié)果表明,圍堰發(fā)電期三峽-葛洲壩水利樞紐梯級調(diào)度為確保三峽工程后續(xù)建設、下游防洪、長江航運等提供了保障,取得了可觀的社會效益和經(jīng)濟效益,為三峽水利樞紐正常運用后的梯級調(diào)度積累了經(jīng)驗。最后對后續(xù)研究工作提出了建議。

針對蘇帕河流域梯級水電站的特點,充分利用先進計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù),運用系統(tǒng)工程、數(shù)理統(tǒng)計、動態(tài)規(guī)劃等理論,對梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的理論方法進行了深入研究,確立了優(yōu)化調(diào)度的內(nèi)容和目標,特點和方法,建立了蘇帕河流域梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,分析了梯級電站優(yōu)化調(diào)度的技術(shù)方案,最后講述了梯級電站優(yōu)化調(diào)度的功能。

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,計算分析了向家壩水電站、溪洛渡水電站2庫自運用以來的庫區(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河段淤積強度均減小。研究成果對梯級水庫運行、三峽水庫運行及調(diào)度方式優(yōu)化具有十分重要的意義。

保采用分布式水文模型swim模型對遼寧東部區(qū)域河流不同土地利用模式下生態(tài)水文過程進行模擬分析,結(jié)果表明:將流域內(nèi)坡度>25°的坡地變成林地或草地的土地利用模式情景(情景1和2)對于改善遼寧東部河流泥沙含量效果最明顯,但是水量有所減小;城鎮(zhèn)土地利用面積增加情景(情景4和5)下流域水量有所增加,泥沙有所減小,但并未將城鎮(zhèn)面積增加導致的生活污水排放增加考慮在內(nèi).研究成果對于區(qū)域土地利用模式變更和規(guī)劃提供參考.

隨著超大規(guī)模和處于復雜地質(zhì)環(huán)境的水利水電樞紐工程的興建,必須依靠先進、高效的現(xiàn)代施工技術(shù)去實現(xiàn)。60a來,長江委非常重視先進施工技術(shù)的科學研究和推廣應用,在丹江口、葛洲壩、三峽工程建設中,研究開發(fā)和應用了大量有實用價值的新方法、新工藝和新技術(shù),其中以圍堰發(fā)電技術(shù)、低溫混凝土生產(chǎn)技術(shù)、高邊坡錨固處理技術(shù)和爆破施工技術(shù)等10多項具有重大推廣價值的技術(shù)成果,在國內(nèi)一些大型水電工程建設中都獲得成功,推動了水電工程施工技術(shù)的快速發(fā)展。

根據(jù)研究區(qū)域特點以及魚類主要產(chǎn)卵場分布情況,選取豐滿、吉林和松花江三個水文站作為代表來分析豐滿大壩下游河道的生態(tài)水文特性.分析iha的5大類32個生態(tài)水文指標在研究區(qū)域時空變化特性,結(jié)果顯示大多數(shù)指標具有沿程增加的趨勢和基本相同的逐年變化趨勢.進一步分析產(chǎn)卵期影響產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖的漲水指標(有效漲水過程數(shù)、總有效漲水持續(xù)時間、斷面初始流量、流量的日增長率、前后兩個洪峰過程的間隔時間),結(jié)果表明:(1)通過豐滿與永慶水庫聯(lián)合生態(tài)調(diào)度,可改善下游產(chǎn)卵場江段的水文條件;(2)豐滿、吉林和松花江站的斷面初始流量和流量的日增長率指標差別不大,逐年變化趨勢一致;(3)比較有效漲水過程數(shù)和總有效漲水持續(xù)時間指標發(fā)現(xiàn),松花江站明顯比其他兩站大,比較前后兩個洪峰過程的間隔時間指標發(fā)現(xiàn),松花江站變化更加穩(wěn)定.研究結(jié)果為大壩河段的生態(tài)研究提供參考.

水庫的建設既是對當?shù)厣鷳B(tài)水文環(huán)境的改善,又是保障當?shù)剞r(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)安全,促進社會經(jīng)濟發(fā)展的必要舉措。文章采用數(shù)字濾波遞歸法、時段分析法以及iha軟件、aquapak軟件建立基流量、暴雨徑流、斷流等生態(tài)水文指標,選取本溪水文站、遼陽水文站、小林子水文站1955-2007年的水文觀測數(shù)據(jù),分析湯河、葠窩、觀音閣水庫建設對本溪河段、遼陽河段、小林子河段的生態(tài)水文指標的影響。結(jié)果表明:太子河流域大型水庫建設進一步減少了河流汛期基流量,增加了汛前基流,減少了汛期洪水發(fā)生次數(shù);增加了遼陽河段斷流頻次?？梢?太子河流域大型水庫建設對河流水文情勢和生態(tài)系統(tǒng)的改善帶來了顯著效果,可為河流生態(tài)修復以及水庫水量調(diào)度提供依據(jù)。

根據(jù)三峽工程對河流生態(tài)系統(tǒng)服務功能影響的特點,建立了評價指標體系,預評估了三峽工程全面竣工正常運行后,對河流生態(tài)系統(tǒng)服務功能的6項正面影響和5項負面影響。結(jié)果表明,防洪和發(fā)電是三峽工程的主要功能,年功能價值分別為106.84×108元和211.70×108元;旅游、減少有害氣體排放、改善川江航道和水庫養(yǎng)殖也是三峽工程的重要功能;6項正面影響的年功能價值總計489.70×108元。庫區(qū)污染、泥沙淤積和水庫淹沒是三峽工程的主要負面影響,年損失值分別為24.06×108、7.22×108和6.27×108元;對生物的影響和對河流生態(tài)系統(tǒng)的占據(jù),也是不容忽視的負面影響;5項負面影響的年功能損失值總計37.83×108元。

介紹了在三峽—葛洲壩梯級水利樞紐實現(xiàn)水電聯(lián)合調(diào)度及遠程控制閘門的功能設計和實現(xiàn)方法。結(jié)合水調(diào)自動化系統(tǒng)及梯調(diào)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的特點,優(yōu)化了傳統(tǒng)閘門控制的流程及方式,形成了水電聯(lián)合調(diào)度及閘門控制的新模式,是大型水利樞紐實現(xiàn)閘門遠程調(diào)度和控制的一次嘗試。

為了評價三峽水庫對長江中下游河流生態(tài)水文情勢影響,以三峽水庫下游控制水文站宜昌站1882-2013年日均流量為基礎,運用m-k法和線性傾向估計法對宜昌水文站日均流量趨勢性進行分析,并用rva法分析了三峽水庫蓄水年后生態(tài)水文指標改變程度。結(jié)果表明,宜昌站年均流量呈顯著下降趨勢,枯水期（1、2、3月份）的流量上升趨勢明顯,而4-12月份流量下降趨勢明顯;三峽水庫蓄水對宜昌水文站的整體水文改變程度為61%,屬于中度改變。該研究可為長江水生態(tài)保護提供借鑒。

三峽、葛洲壩水電站均承擔有航運任務,在系統(tǒng)低谷時段電站按航運基荷發(fā)電。初步探討了在三峽、葛洲壩電站附近修建一定容量的抽水蓄能電站,利用航運基荷抽水,實現(xiàn)與三峽、葛洲壩常規(guī)水電站"捆綁"運行的可能性;簡略分析了捆綁運行對三峽、葛洲壩水電站的影響;分析了抽水蓄能自身及與三峽、葛洲壩水電站捆綁經(jīng)營的經(jīng)濟性。在三峽地區(qū)修建抽水蓄能電站,既能維持電網(wǎng)電力供需平衡,經(jīng)濟上也是可行的,建設電站所需貸款在電站投入運行后16a可以還清。

《長江三峽——葛洲壩水利樞紐通航指標體系》,2005年1月至2006年12月由長江三峽通航管理局自主研究完成,2005年12月31日,該體系主要研究成果在三峽——葛洲壩水利樞紐通航調(diào)度系統(tǒng)上線運行,經(jīng)過運行實踐檢驗,不斷修改完善,2006年12月,順利通過了專家組評審驗收。

文章基于河流生態(tài)健康評價主要計算方法,構(gòu)建了用于評價河流的參數(shù)指標體系;通過分析梯級開發(fā)作用下的魚類、底棲生物和浮游生物對響應生態(tài)健康的響應程度,辨別了評價體系各指標的總體響應內(nèi)涵;結(jié)合地區(qū)性基本原則和物種的生活繁殖習性,利用有關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建了生態(tài)健康的等級標準。研究表明:水庫梯級開發(fā)作用下的年內(nèi)徑流量分配區(qū)域均衡,且移質(zhì)泥沙含量逐漸降低;局部河流水質(zhì)超標;水庫梯級作用下河流生態(tài)健康綜合賦分值為42.8分,健康水平等級為\"一般\"。

根據(jù)沅水各斷面歷史水文資料及湖南當前豐枯電價水平,運用動態(tài)規(guī)劃優(yōu)化理論歸納了沅水流域梯級電站聯(lián)合運行規(guī)律,提出了調(diào)節(jié)能力較強的三板溪、五強溪兩個水庫的運行方式。實例結(jié)果表明,該方式對沅水流域水庫聯(lián)合調(diào)度、充分發(fā)揮流域梯級發(fā)電效益具有指導意義。

為充分挖掘梯級水庫間的水文補償和庫容補償潛力,獲取更高的綜合利用效益,利用判別系數(shù)與水庫蓄供水控制線相結(jié)合的方法,對烏江梯級水庫的蓄供水方式進行了研究,并結(jié)合免疫粒子群算法,以梯級水電站發(fā)電量最大為目標對水庫蓄供水控制線進行優(yōu)化。聯(lián)合調(diào)度結(jié)果表明,優(yōu)化后的水庫蓄供水控制線不但可以合理控制水庫蓄放水次序和蓄放水量,達到合理控制水庫群運行方式的目的,還在實際調(diào)度中具有良好的可操作性和抗風險性。