三峽-葛洲壩梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度對(duì)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(kù)梯級(jí)為長(zhǎng)江流域水能資源調(diào)控重點(diǎn)樞紐工程,開(kāi)展四庫(kù)發(fā)電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度效益顯著。研究建立四庫(kù)系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)電、聯(lián)合兩種模式下優(yōu)化調(diào)度模型,采用長(zhǎng)系列徑流系列計(jì)算發(fā)電效益增益,統(tǒng)計(jì)增益的時(shí)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(shí)發(fā)電增益受發(fā)電水量、水頭影響貢獻(xiàn)占比,歸納增益產(chǎn)生機(jī)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(kù)。(2)聯(lián)合增益的產(chǎn)生原因在于聯(lián)合調(diào)度過(guò)程中溪洛渡、三峽均化了5月、6月放水過(guò)程,降低向家壩、葛洲壩的棄水量,抬升兩庫(kù)水頭,增加發(fā)電效益。(3)向家壩的補(bǔ)償增益受發(fā)電水量、水頭貢獻(xiàn)占比相當(dāng),葛洲壩的補(bǔ)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(guò)程中水頭變化影響。

以葛洲壩-三峽梯級(jí)水庫(kù)為研究對(duì)象,根據(jù)水庫(kù)的不同運(yùn)行階段劃分研究時(shí)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(jì)算分析了梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行對(duì)長(zhǎng)江中下游輸沙量及水沙關(guān)系的影響。結(jié)果表明：4個(gè)水文站的年輸沙量、含沙量總體呈下降趨勢(shì),梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行對(duì)中下游輸沙量及水沙關(guān)系的影響與水庫(kù)庫(kù)容和距離水庫(kù)遠(yuǎn)近有關(guān);水庫(kù)攔截造成的泥沙減少與年徑流量變化無(wú)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(jí)水庫(kù)的蓄水?dāng)r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(tuán)公司在宜昌對(duì)長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院提交的《三峽-葛洲壩梯級(jí)樞紐調(diào)度規(guī)程》、《三峽水利樞紐工程防洪調(diào)度方案報(bào)告》、《三峽-葛洲壩梯級(jí)樞紐正常運(yùn)行期調(diào)度規(guī)程相關(guān)專題分析報(bào)告》、《三峽水庫(kù)汛期中小洪水滯洪調(diào)度預(yù)案專題研究報(bào)告》等成果進(jìn)行了驗(yàn)收。驗(yàn)收組由三峽樞紐管理局合同管理部、宜昌會(huì)計(jì)核算中心、檔案館、三峽梯調(diào)中心等單位的領(lǐng)導(dǎo)和專家組成。

三峽-葛洲壩梯級(jí)水利樞紐是長(zhǎng)江中下游重要的水利工程,三峽-葛洲壩梯級(jí)水利樞紐的聯(lián)合調(diào)度不僅是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江中下游水資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)和典范,也是實(shí)現(xiàn)整個(gè)流域范圍內(nèi)水文補(bǔ)償、庫(kù)容補(bǔ)償、電力補(bǔ)償、提高系統(tǒng)可靠性及綜合利用效益的必要條件,由此,對(duì)三峽-葛洲壩梯級(jí)水利樞紐調(diào)度技術(shù)集成涉及的水文、調(diào)度等問(wèn)題進(jìn)行評(píng)述以了解現(xiàn)狀、展望未來(lái)非常必要。在探討三峽-葛洲壩梯級(jí)水利樞紐調(diào)度技術(shù)集成研究意義的基礎(chǔ)上,對(duì)涉及的氣象水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)研究、流域梯級(jí)調(diào)度、水庫(kù)汛限水位動(dòng)態(tài)控制研究、大型水庫(kù)生態(tài)調(diào)度研究、特大型水電站考核評(píng)估等研究現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)述,指出了三峽-葛洲壩梯級(jí)水利樞紐調(diào)度技術(shù)集成研究亟待解決的問(wèn)題,對(duì)三峽-葛洲壩梯級(jí)水利樞紐調(diào)度技術(shù)集成及類似方面研究與實(shí)踐有指導(dǎo)作用。

三峽—葛洲壩梯級(jí)電站日發(fā)電量突破4億kW·h

為了滿足人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求而修建的水利工程,不可避免地對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了巨大影響。從生態(tài)水文學(xué)角度對(duì)長(zhǎng)江中游的生態(tài)水文特征進(jìn)行了研究。借鑒國(guó)外已有的研究成果,建立了一套指標(biāo)體系包括長(zhǎng)期指標(biāo)、高流量指標(biāo)、低流量指標(biāo)、平均變化指標(biāo)、漲水落水指標(biāo)和月流量指標(biāo),通過(guò)分析指標(biāo)的變化來(lái)評(píng)價(jià)水利水電工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。長(zhǎng)江中游是最重要的家魚(yú)自然繁殖區(qū),利用建立的指標(biāo)體系量化并分析了葛洲壩建壩前后長(zhǎng)江中游的生態(tài)水文特征變化。分析認(rèn)為,葛洲壩的修建主要影響漲水落水,對(duì)其它生態(tài)水文特征影響不大;對(duì)于魚(yú)類,漲水過(guò)程是刺激魚(yú)類產(chǎn)卵的必要條件,葛洲壩的修建對(duì)魚(yú)類產(chǎn)卵造成了一定影響。

生產(chǎn)（專業(yè)）實(shí)習(xí)報(bào)告用紙 1/30 摘要 本次生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我選擇了舉世聞名的“水電城”——宜昌，有幸見(jiàn)識(shí)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(shí)習(xí)地點(diǎn)主要集中在葛 洲壩，巍巍大壩，世界聞名，葛洲壩是我國(guó)萬(wàn)里長(zhǎng)江上建設(shè)的第一個(gè)大壩，是 長(zhǎng)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(shè)計(jì)水平和施工技術(shù)，都體現(xiàn) 了我國(guó)水電建設(shè)的最新成就，是我國(guó)水電建設(shè)史上的里程碑。本次實(shí)習(xí)參 觀了葛洲壩500kv開(kāi)關(guān)站、大江電廠、二江電廠、二江電廠220kv開(kāi)關(guān)站、 直流輸電換流站和三峽大壩等工程和建筑，聽(tīng)了安全教育以及葛洲壩與三峽 電廠情況介紹，電廠主設(shè)備、主接線、廠用電，直流輸電，繼電保護(hù)，高壓絕緣 等方面的課程和講座，通過(guò)講座和參觀，得以了解和掌握水電廠動(dòng)力部分、電力 部分及直流輸電等方面的知識(shí)，較好的將講座與

三峽-葛洲壩水利樞紐的梯級(jí)調(diào)度將直接關(guān)系防洪、發(fā)電及航運(yùn)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(jí)樞紐調(diào)度運(yùn)行有關(guān)的研究與實(shí)踐,包括氣象水情預(yù)報(bào)、蓄水調(diào)度、防洪調(diào)度、發(fā)電調(diào)度及航運(yùn)調(diào)度等。對(duì)2003至2005年的調(diào)度結(jié)果進(jìn)行的簡(jiǎn)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(jí)調(diào)度為確保三峽工程后續(xù)建設(shè)、下游防洪、長(zhǎng)江航運(yùn)等提供了保障,取得了可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,為三峽水利樞紐正常運(yùn)用后的梯級(jí)調(diào)度積累了經(jīng)驗(yàn)。最后對(duì)后續(xù)研究工作提出了建議。

針對(duì)蘇帕河流域梯級(jí)水電站的特點(diǎn),充分利用先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),運(yùn)用系統(tǒng)工程、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等理論,對(duì)梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的理論方法進(jìn)行了深入研究,確立了優(yōu)化調(diào)度的內(nèi)容和目標(biāo),特點(diǎn)和方法,建立了蘇帕河流域梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,分析了梯級(jí)電站優(yōu)化調(diào)度的技術(shù)方案,最后講述了梯級(jí)電站優(yōu)化調(diào)度的功能。

2012年以來(lái),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(jí)水庫(kù)泥沙淤積情況及其攔沙作用對(duì)下游三峽水庫(kù)的影響,基于大量水沙、固定斷面觀測(cè)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(kù)自運(yùn)用以來(lái)的庫(kù)區(qū)泥沙淤積量及分布特征,研究了梯級(jí)水庫(kù)攔沙作用對(duì)三峽水庫(kù)的影響。結(jié)果表明:向家壩、溪洛渡庫(kù)區(qū)泥沙淤積量較小,金沙江下游梯級(jí)攔沙使得三峽入庫(kù)沙量及庫(kù)尾重點(diǎn)河段淤積強(qiáng)度均減小。研究成果對(duì)梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行、三峽水庫(kù)運(yùn)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(duì)遼寧東部區(qū)域河流不同土地利用模式下生態(tài)水文過(guò)程進(jìn)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(duì)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(dǎo)致的生活污水排放增加考慮在內(nèi).研究成果對(duì)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(fù)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(jìn)、高效的現(xiàn)代施工技術(shù)去實(shí)現(xiàn)。60a來(lái),長(zhǎng)江委非常重視先進(jìn)施工技術(shù)的科學(xué)研究和推廣應(yīng)用,在丹江口、葛洲壩、三峽工程建設(shè)中,研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用了大量有實(shí)用價(jià)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(xiàng)具有重大推廣價(jià)值的技術(shù)成果,在國(guó)內(nèi)一些大型水電工程建設(shè)中都獲得成功,推動(dòng)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(diǎn)以及魚(yú)類主要產(chǎn)卵場(chǎng)分布情況,選取豐滿、吉林和松花江三個(gè)水文站作為代表來(lái)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(gè)生態(tài)水文指標(biāo)在研究區(qū)域時(shí)空變化特性,結(jié)果顯示大多數(shù)指標(biāo)具有沿程增加的趨勢(shì)和基本相同的逐年變化趨勢(shì).進(jìn)一步分析產(chǎn)卵期影響產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類繁殖的漲水指標(biāo)(有效漲水過(guò)程數(shù)、總有效漲水持續(xù)時(shí)間、斷面初始流量、流量的日增長(zhǎng)率、前后兩個(gè)洪峰過(guò)程的間隔時(shí)間),結(jié)果表明:(1)通過(guò)豐滿與永慶水庫(kù)聯(lián)合生態(tài)調(diào)度,可改善下游產(chǎn)卵場(chǎng)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(zhǎng)率指標(biāo)差別不大,逐年變化趨勢(shì)一致;(3)比較有效漲水過(guò)程數(shù)和總有效漲水持續(xù)時(shí)間指標(biāo)發(fā)現(xiàn),松花江站明顯比其他兩站大,比較前后兩個(gè)洪峰過(guò)程的間隔時(shí)間指標(biāo)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(kù)的建設(shè)既是對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)水文環(huán)境的改善,又是保障當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)安全,促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要舉措。文章采用數(shù)字濾波遞歸法、時(shí)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(biāo),選取本溪水文站、遼陽(yáng)水文站、小林子水文站1955-2007年的水文觀測(cè)數(shù)據(jù),分析湯河、葠窩、觀音閣水庫(kù)建設(shè)對(duì)本溪河段、遼陽(yáng)河段、小林子河段的生態(tài)水文指標(biāo)的影響。結(jié)果表明:太子河流域大型水庫(kù)建設(shè)進(jìn)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(yáng)河段斷流頻次?？梢?jiàn),太子河流域大型水庫(kù)建設(shè)對(duì)河流水文情勢(shì)和生態(tài)系統(tǒng)的改善帶來(lái)了顯著效果,可為河流生態(tài)修復(fù)以及水庫(kù)水量調(diào)度提供依據(jù)。

根據(jù)三峽工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響的特點(diǎn),建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,預(yù)評(píng)估了三峽工程全面竣工正常運(yùn)行后,對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的6項(xiàng)正面影響和5項(xiàng)負(fù)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(jià)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(kù)養(yǎng)殖也是三峽工程的重要功能;6項(xiàng)正面影響的年功能價(jià)值總計(jì)489.70×108元。庫(kù)區(qū)污染、泥沙淤積和水庫(kù)淹沒(méi)是三峽工程的主要負(fù)面影響,年損失值分別為24.06×108、7.22×108和6.27×108元;對(duì)生物的影響和對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的占據(jù),也是不容忽視的負(fù)面影響;5項(xiàng)負(fù)面影響的年功能損失值總計(jì)37.83×108元。

介紹了在三峽—葛洲壩梯級(jí)水利樞紐實(shí)現(xiàn)水電聯(lián)合調(diào)度及遠(yuǎn)程控制閘門的功能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。結(jié)合水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)及梯調(diào)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn),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(shí)現(xiàn)閘門遠(yuǎn)程調(diào)度和控制的一次嘗試。

為了評(píng)價(jià)三峽水庫(kù)對(duì)長(zhǎng)江中下游河流生態(tài)水文情勢(shì)影響,以三峽水庫(kù)下游控制水文站宜昌站1882-2013年日均流量為基礎(chǔ),運(yùn)用m-k法和線性傾向估計(jì)法對(duì)宜昌水文站日均流量趨勢(shì)性進(jìn)行分析,并用rva法分析了三峽水庫(kù)蓄水年后生態(tài)水文指標(biāo)改變程度。結(jié)果表明,宜昌站年均流量呈顯著下降趨勢(shì),枯水期（1、2、3月份）的流量上升趨勢(shì)明顯,而4-12月份流量下降趨勢(shì)明顯;三峽水庫(kù)蓄水對(duì)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(zhǎng)江水生態(tài)保護(hù)提供借鑒。

三峽、葛洲壩水電站均承擔(dān)有航運(yùn)任務(wù),在系統(tǒng)低谷時(shí)段電站按航運(yùn)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(yùn)基荷抽水,實(shí)現(xiàn)與三峽、葛洲壩常規(guī)水電站"捆綁"運(yùn)行的可能性;簡(jiǎn)略分析了捆綁運(yùn)行對(duì)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(yíng)的經(jīng)濟(jì)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(jì)上也是可行的,建設(shè)電站所需貸款在電站投入運(yùn)行后16a可以還清。

《長(zhǎng)江三峽——葛洲壩水利樞紐通航指標(biāo)體系》,2005年1月至2006年12月由長(zhǎng)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(yùn)行,經(jīng)過(guò)運(yùn)行實(shí)踐檢驗(yàn),不斷修改完善,2006年12月,順利通過(guò)了專家組評(píng)審驗(yàn)收。

文章基于河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)主要計(jì)算方法,構(gòu)建了用于評(píng)價(jià)河流的參數(shù)指標(biāo)體系;通過(guò)分析梯級(jí)開(kāi)發(fā)作用下的魚(yú)類、底棲生物和浮游生物對(duì)響應(yīng)生態(tài)健康的響應(yīng)程度,辨別了評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)的總體響應(yīng)內(nèi)涵;結(jié)合地區(qū)性基本原則和物種的生活繁殖習(xí)性,利用有關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建了生態(tài)健康的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。研究表明:水庫(kù)梯級(jí)開(kāi)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(biāo);水庫(kù)梯級(jí)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(jí)為\"一般\"。

根據(jù)沅水各斷面歷史水文資料及湖南當(dāng)前豐枯電價(jià)水平,運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃優(yōu)化理論歸納了沅水流域梯級(jí)電站聯(lián)合運(yùn)行規(guī)律,提出了調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)的三板溪、五強(qiáng)溪兩個(gè)水庫(kù)的運(yùn)行方式。實(shí)例結(jié)果表明,該方式對(duì)沅水流域水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度、充分發(fā)揮流域梯級(jí)發(fā)電效益具有指導(dǎo)意義。

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