三峽-葛洲壩梯級(jí)水庫調(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、葛洲壩四庫梯級(jí)為長(zhǎng)江流域水能資源調(diào)控重點(diǎn)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(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。(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(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)度過程中水頭變化影響。

以葛洲壩-三峽梯級(jí)水庫為研究對(duì)象,根據(jù)水庫的不同運(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)水庫運(yùn)行對(duì)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(yuǎn)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(jí)水庫的蓄水?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)度等問題進(jìn)行評(píng)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(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、水庫汛限水位動(dòng)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(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),通過分析指標(biāo)的變化來評(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(duì)魚類產(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(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,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)水庫泥沙淤積情況及其攔沙作用對(duì)下游三峽水庫的影響,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(jí)水庫攔沙作用對(duì)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(jí)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(duì)梯級(jí)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。

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,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)漂流性卵魚類繁殖的漲水指標(biāo)(有效漲水過程數(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)洪峰過程的間隔時(shí)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(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、觀音閣水庫建設(shè)對(duì)本溪河段、遼陽河段、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);增加了遼陽河段斷流頻次?？梢?太子河流域大型水庫建設(shè)對(duì)河流水文情勢(shì)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(fù)以及水庫水量調(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。庫區(qū)污染、泥沙淤積和水庫淹沒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。

中國(guó)葛洲壩集團(tuán)三峽工程施工指揮部累計(jì)中標(biāo)三峽工程合同項(xiàng)目300余項(xiàng)，總金額135億元，占三峽工程土建合同總額的70％。三峽指揮部立足于工程鑄精品、項(xiàng)目創(chuàng)效益目標(biāo)．貫徹落實(shí)干一項(xiàng)工程、樹一座豐碑、交一批朋友、拓一片市場(chǎng)、育一批人才的“五個(gè)一”經(jīng)營(yíng)理念和向質(zhì)量安全要效益、向進(jìn)度控制要效益、向成本要效益、向文明要效益、向創(chuàng)新要效益的“五要”項(xiàng)目管理思想，

為完善水庫對(duì)生態(tài)補(bǔ)償效益計(jì)算,文章首先給出水庫生態(tài)基流補(bǔ)償效益概念和內(nèi)涵。同時(shí),提出河流徑流生態(tài)積分概念和計(jì)算公式來度量河流徑流生態(tài)效益大小;在此基礎(chǔ)上,給出量化計(jì)算水庫生態(tài)基流補(bǔ)償效益計(jì)算方法和步驟。最后,以黃河龍羊峽和劉家峽水庫2003年調(diào)度為例,計(jì)算結(jié)果顯示:2003年龍劉梯級(jí)水庫對(duì)蘭州站和花園口站非汛期的生態(tài)基流補(bǔ)償效益分別為177.7億和289.4億生態(tài)積分;龍劉梯級(jí)對(duì)蘭州和花園口兩站的生態(tài)補(bǔ)償效益合計(jì)為467.1億生態(tài)積分,龍羊峽對(duì)于蘭州站和花園口站生態(tài)基流補(bǔ)償效益為318.8億生態(tài)積分,劉家峽對(duì)于蘭州站和花園口站生態(tài)基流補(bǔ)償效益為148.3億生態(tài)積分。文章旨在通過對(duì)黃河生態(tài)基流補(bǔ)償?shù)亩糠治?引起有關(guān)決策部門對(duì)河流生態(tài)基流補(bǔ)償問題的重視,達(dá)到拋磚引玉的目的。

利用葛洲壩電站進(jìn)行反調(diào)節(jié)可緩解三峽電站日調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)引起的下游河道水流波動(dòng),在保證兩壩間水流條件滿足航運(yùn)要求的同時(shí),尚應(yīng)確保宜昌河段水流條件滿足航運(yùn)要求。研究表明,選擇合理的葛洲壩電站反調(diào)節(jié)運(yùn)行方式,可兼顧兩壩間及宜昌河段水流條件滿足航運(yùn)要求;且三峽工程運(yùn)行初期葛洲壩三江下引航道水深不足問題可通過工程措施來解決。

三峽-葛洲壩兩壩間為川江航運(yùn)咽喉,制約著航運(yùn)和調(diào)峰能力的提高。分析兩壩間航道控制河段的地形邊界特性及礙航原因,通過模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬對(duì)各整治工程方案的效果進(jìn)行了比選及可行性分析,并選擇典型調(diào)峰方案予以驗(yàn)證,推薦了有效可行的整治方案。

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。