文章摘要:
一、前言
规划中的三峡工程位于长江干流宜昌市上游44公里处的三斗坪(图略)。在可行性研究阶段中考虑的开发方案将坝顶布置在185米高程,相应的最大坝高为175米。各开发方案均采用三种特征库水位,即
(1)汛期限制水位,在每年约6月开始的汛期,将水库水位消落至这一高程;
(2)正常蓄水位,也就是通常在10月枯季开始时的水库蓄水位;和
(3)枯季控制水位,即在下一次汛期到来之前,为了满足发电和坝上、下游航深的要求而将水库消落至此水位。一些主要测站的多年平均输沙量和迳流量见下:
输沙量的主要组成部分为悬移质,......
一、前言
规划中的三峡工程位于长江干流宜昌市上游44公里处的三斗坪(图略)。在可行性研究阶段中考虑的开发方案将坝顶布置在185米高程,相应的最大坝高为175米。各开发方案均采用三种特征库水位,即
(1)汛期限制水位,在每年约6月开始的汛期,将水库水位消落至这一高程;
(2)正常蓄水位,也就是通常在10月枯季开始时的水库蓄水位;和
(3)枯季控制水位,即在下一次汛期到来之前,为了满足发电和坝上、下游航深的要求而将水库消落至此水位。一些主要测站的多年平均输沙量和迳流量见下:

输沙量的主要组成部分为悬移质,其多年平均中值粒径,在宜昌断面为0.033毫米。在悬沙的年输沙量中,粒径小于0.1毫米的占88%。推移质在总输沙量中仅占很小部分。现将寸滩和宜昌两站的年推移质输沙量如下:


宜昌站的多年平均流量为14300立方米/秒。长江的洪水可以达到很大的数值。例如,根据各处洪水痕迹推算结果,1870年的洪水,在宜昌断面处的流量达到令人吃惊的105000立方米/秒。寸滩断面各种频率的洪水如下:

二、水库的长期使用
三峡大坝坝体内布置有许多中孔和底孔,因此,在库水位低于溢洪道堰顶高程150米时,大坝仍具有巨大的泄水能力。对于175—145—155方案,当库水位低于150米时,不同水位情况下的泄水能力如下:

由于库水位较低时大坝已有较大的泄水能力,而且长江的迳流丰沛,因此水库可以采用我国总结为“蓄清排浑”的运用方式。汛期,即6—9月,川江的输沙量为年输沙量的88—90%,迳流量为年迳流的61%。采用“蓄清排浑”运用方式时,要求在汛期将水库水位消落至防洪限制水位,以便下泄大流量,为排沙创造有条件。下泄的流量以不影响下游堤防的安全为限。当入库洪水流量超过此值并要求水库蓄洪时,下泄流量将按预定调度方案控制,以尽量减少下游地区的洪灾损失。洪峰过后,水库将再次消落至防洪限制水位。在大多数年份里,如能使水库水位在汛期的大部分时间中消落至防洪限制水位,则可使淤积上限位于以防洪限制水位为起点的回水曲线以下(图略)。枯季河流挟沙量很小,但水量却占年迳流量的39%,通过宜昌断面的迳流为1710亿立方米。此时,水库将蓄水,以备发电和航运之用。水库蓄至正常蓄水位所需要的水量随所采用的方案而异,但一般不超过220亿立方米,仅占枯季迳流量的很小一部分。由于宜昌断面的最小流量约为2770立方米/秒,变动回水区上游末端的单宽流量估计为5—6立方米/秒,因此,这时长江仍有很大的输沙能力,在枯季回水变动区内,预计不会有大量泥沙淤积。最终在库区以防洪限制水位为起点的回水曲线下方(图略)将形成一个新的冲积河槽。由于有效库容位于上述回水曲线之上,即新冲积河槽的水面之上,因此,水库的该部分库容可以长期保留。原有调节库容可保留多少,除其它因素外,还取决于水库的形态。三峡水库在平面上呈带状(图略)。700公里的水库,宽度相当均匀,大部分都小于1000米。只有大约1/7的库段,即从石宝寨至丰都,或从338公里至432公里段,当水库蓄水位至正常蓄水位175米时,库面宽度为1000—1700米。按三峡水库水文条件估计,平衡河槽宽度约为1300米,因此,在三峡水库库区内,沿主河槽不会形成大的河漫滩。所以,防洪库容和枯季调节库容大部分均可长期保留。
曾对三峡水库淤积问题采用一维数学模型就下列调度方案进行了数值计算:
(1)在本方案中,水库下泄流量与三峡坝址至沙市的区间入流量叠加下泄时,要求沙市水位不超过45.0米。这一下泄限制流量约为56700立方米/秒。只要满足了这一要求,水库水位便保持在防洪限制水位。如果入库流量较大,且在不提高库水位的条件下,不能将水库的下泄流量限制在上述数值以下,水库便须蓄水。因大洪水的多年平均年持续期较短,蓄洪时间也较短。(参阅下表):

上述均值系依据1877至1980年的纪录计算。从以上所述可以看出,在本调度方案中,即使出现1954年型洪水,水库的年蓄水期也只约17天。
(2)水库仍按第一种方案调度,所不同的是在维持沙市水位不超过45.0米的同时,维持洞庭湖出口处成陵矶站的水位不超过34.4米。
(3)本方案为水库运用中的极端情况,但不一定具有实用意义。在可行性研究中考虑这一方案是为了预测可能发生的最不利的泥沙淤积情况。根据这一方案,在出现1954年型洪水时,水库按方案(2)中的标准运用,但水库蓄洪后,高水位不再降低而一直维持到旱季,然后根据下一年的
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