关于三峡水库提前蓄水研究

第3O卷第3期红水河Vo1．30，No．32011年6月HongShuiRiverJune．2011关于三峡水库提前蓄水研究安申义(中南勘测设计研究院，湖南长沙410014)摘要：三峡水库汛后蓄水存在的问题，提前蓄水如何确保防洪安全，根据洪水出现特征，进行分级调度，使蓄洪与蓄水结合。提出提前蓄水方案，初估提前蓄水效益，以供进一步研究。关键词：提前蓄水研究；三峡永库中图分类号：TV511文献标识码：B文章编号：1oo1—408X(2011)03—0042—04从这次试验性蓄水可得出三点启示：1引言(1)三峡蓄水方式应考虑长江中下游的用水要三峡水库(以下简称为三峡)设计中为了减少水求。中下游河流9月份已进入枯水期，三峡大量蓄库淤积，汛期6～9月按死水位145rll运行，蓄水期水会加重中下游的供水矛盾。延至汛后的10月份，预期10月底蓄满水库，蓄水量(2)三峡10月开始蓄水时，干旱年份入库流量为221．5亿m3，月平均蓄水流量8400m3／s，水库有很大减小，保证中下游供水安全时，就不能保证蓄平均下泄流量约为6500m3／s。为了审慎，在2009水安全和枯水期的供电安全。年10月进行了三峡水库的蓄水试验。(3)随着我国工业化城镇化的推进，长江中下游的用水量将继续增加，还有温室气体影响，中下游2试验性水库蓄水的启示河流的入江流量枯水期明显减小，再加上南水北调，原批准的蓄水方案中，10月上、中、下旬下泄流中下游枯水期的水资源供应将十分紧张，应将中下量分别不小于8000m3／s、7000m3／s、6500m3／s。游供水列入三峡工程的一项重要任务2009年10月三峡平均入库流量12500m3／s，比多3原蓄水方案存在的问题年同期平均值偏少约35％。蓄水期间，长江中下游出现特大干旱，三峡集团公司根据有关指令，加大三(1)不能保证干旱年10月底水库蓄满。原蓄峡下泄流量，缓解中下游旱情。由于来水偏少，第四水方案，汛期6～9月尽量在死水位145rll运行。1O次指令还特别指出，从10月31日14时起，三峡入月1日开始蓄水，10月底蓄至175m，蓄水期下泄流库流量不大于9500m3／s时，按出入流量平衡控量不低于保证出力要求，相应的月平均流量约为泄，当入库流量大于9500m3／s时，按9500m3／s6500m3／s。经分析，1954年以来，有11年水库不控泄。至11月2日三峡最高水位升至170．93ITI，能蓄满，摘录如表1所示。距离175nl约差40亿m3尚未蓄满。表1三峡水库未蓄满情况表年份1956195919721978l99l6l99l71998200220o320o62oo91O月入库平均流量m3／s1170o12O0o13500130oO1280o142O0137oo1O6oo14100129oOl2500可蓄水量亿／m31391471871741692O619311O203171l60未蓄满值亿／m38574344752152811】185061收稿日期：20ll一02—24；修回日期：2011一o4—06作者简介：安~x．(1926一)，男。河南西平人，教授拔高级工程师，研究生，中南勘测设计研究院原剐院长，主要从事水利水电工程规划设计工作，E—mail：ansy@msdi．cno42‘ 安申义：关于三峡水库提前蓄水研究其中近14年(从1996～2o09年)有7年；库不游干旱期的抗旱供水要求，上述年份10月的入库流能蓄满，占50％。说明近年来10月份流量有明显减量为10600～14200m3,Is，下泄流量6500m3／s占少的趋势。其中1998年有特大洪水，1996年：有大洪入库流量的61％-45％，对供水抗旱影响很大，因此水，2002年有较大后期洪水，水库10月底均能蓄2009年蓄水试验中最终将下泄流量提高到9500满，并不是汛期来洪量不足，而是蓄水期过迟造成m3／S。如蓄水期按此流量下泄，汛末不能蓄满的年的。份还将增加9个，所以必须考虑提前蓄水方案。4个(2)按蓄水期6500m3／s下泄，无法保证中下特枯年7～11月入库月流量如表2。表2三峡水库特桔年月流量表入库流量9月、1O月月份可蓄水量7月8月9月1O月11月亿m319592250o276oo136oo12I∞082401731997319ool760o13200142006920221200220200329oo12枷1O6oo754o1052oo6l930o958012500129oO7090168根据以上流量资料按下泄流量9500m=／s计点异常偏西，达100。E，1954年梅雨期为6月12日算分析，从9月1日开始蓄水，除1997年基本蓄满～7月31日，长达50d，1998年梅雨期分为两段，即外，还有3个特枯年水库不能蓄满，其中有2年发生6月11日～7月3日，7月16El～7月31日，共长在近10年以内；如从8月21日开始蓄水，则有1个39d，两年的梅雨量显著偏多。特枯年不能蓄满。2006年是长江的极端枯水年，55分类洪水出现时间．～9月份长江上游川渝等地严重干旱，重庆为百年一遇的大旱灾，7月11日～9月3日大部分高温少5．1长江上游历史洪水雨，全市大部分降水量与常年同期相比，普遍偏少6宜昌历史洪水出现时间见表3。～9成，同期四川东部、中部、南部等地，降水量偏少6～8成。2006年汛期干旱是全流域性的干旱，7月表3宜昌历史洪水出现时间表长江汛后水位持续退落，流域的重庆、宜昌、沙市、汉洪水年份发生日期最高水位最大流量m3／s口、安庆等地水位均降至百年以来的最低值。长江中下游干流及湖泊相继出现新的最低水位。如考虑18707月20日59．14105ooO上游区工业化、城镇化及灌溉用水量的增长和其它18607月18日57．96928水库的新增蓄水，三峡今后蓄水期入库流量将有所17887月23日57．1486O0o减小，中下游来流量也有所减小，三峡水库开始蓄水17967月18日56．4582200期更应提前。18969月4日56．567l1o04三峡上下游洪水特征其中4次洪水出现在7月；1次出现在9月4三峡上游洪水的主汛期为7～9月，长江中下游日，为后期洪水，其洪峰相对较小，由于中下游已进的洞庭湖水系和鄱阳湖水系的主汛期为5～7月，二入汛末落水期，也未见中游区9月份有洪水成灾记者洪水的遭遇在7月份最严重。长江中下游的大洪录，初步判断，按现在堤防标准，这次洪水不会成灾。水主要由长江梅雨锋系产生，梅雨期一般出现在6月中旬～7月中旬，最早出现6月初，最迟在7月5．2近百年城陵矶特大洪水成灾日期末。各年的梅雨期长短不一，差别很大，多年平均值近百年来出现四次特大洪水，由于溃口分洪量为19天，过长则多雨，过短则干旱，空梅则大早。大，江湖关系变化大，故从宜昌至大通进行不稳定流1954年、1998年洪水均为全江性特大洪水，6月、7洪水演进，按城陵矶防洪水位34．40m，成灾起止日月西太副高脊线明显偏南，为20。N～22。N，西伸脊期说明见表4。43 红水河2011年第3期表4特大洪水成灾起止时间表挥削减城陵矶成灾水量的作用，故认为应以补偿城年份成灾开始日成灾结束日陵矶流量为主，暂按先划分100亿m3对城陵矶补19317月28日8月19日偿，还留有足够的库容进行对荆江补偿，这样削减城19357月5日7月11日陵矶成灾水量的作用就大多了，长江委早已提出了19547月上旬8月14日这个措施，认为是合理的。●19987月26日8月28日特大洪水在7月份已经成灾，7月底可以认定，其防洪调度由国家防洪抗旱指挥部进行指导，如1935年洪水在7月中旬成灾期已经结束，所蓄的成成灾开始日期均在7月内，所以在7月底即可灾水量是否要放空，还值得考虑，从实践看一个汛期认定特大洪水的发生。接连出现两次特大洪水是不可能的，特大洪水之后5．3城陵矶大洪水出现日期再出现大洪水也很罕见，但从防洪安全出发可以考城陵矶大洪水出现日期见表5。虑这种情况。对于流域性的特大洪水，一般在8月份成灾期结束，成灾结束后已进入落水期，中下游来表S城陵矶大洪水出现日期表水流量明显减小，所蓄水库水量不必要全部放空，为年份出现日期说明安全计，可以放空三峡168m水位以上的库容，还留】9967月22日成灾防洪库容66亿m3，加上金沙江溪洛渡、向家坝的防19997月19日成灾洪库容55亿m3，共121亿m3。到9月10日，允许19837月18日最高水位低于34．40m三峡水库蓄水至175m，并不存在大的风险。19697月20日最高水位低于34．40m，有溃121(2)大洪水的防洪调度。大洪水大多数成灾洪20028月23日后期洪水，有超高，未成灾水发生在7月份，7月份只按防洪要求蓄水，三峡水】9888月12日舌期洪水，最高水位低于34．40rr库按补偿城陵矶蓄洪。8月1日开始水库蓄水，下泄流量不小于9500m3／s，蓄水位不高于168m，91981年7月16日，城陵矶水位低，寸滩洪峰流月10日允许蓄至175rn。量85700m3／S，因中游来水流量小未成灾。1996(3)8月以后出现后期大洪水的防洪库容。宜年洪水成灾，宜昌来流量并不很大，8月份内开始发昌1877年以来实测8月及以后出现的大洪水见表生的后期大洪水中游均未成灾，所以要根据城陵矶7。水位流量情况，适时调度。2010年7月20日三峡表7从1877年至2009年共133年资料中，大入库洪峰在70000m3／s以上，采取上下游气象水洪峰出现在8、9月份共有11年洪水，城陵矶区有情预报，进行适时科学调度，补偿蓄水和错峰，使城1O年没有成灾，另1次是否成灾情况不明，一般来陵矶最高水位未超出防洪警戒水位，三峡此次洪水说8月份中游已处于退水期；9月份中游处于平水所蓄洪量仅为其防洪库容较小部分，说明预报适时期或枯水期，中游尚未见大洪水成灾记载。入库的调度的潜力很大。大洪水应按照枝城流量不超出56700m3／s蓄洪，相应的三峡水库下泄量约为55000m3／s。这些年6分级洪水适时调度份中三峡水库的最大蓄洪量为53．7亿m3，如采用(1)特大洪水的洪水调度。按照三峡以削峰为水库蓄水位不超出168rrl，预留防洪库容取66亿主，对荆江补偿，使枝城流量不超过567001TI3／s，对m3，另有金沙江溪洛渡、向家坝防洪库容55亿m3，四个大水年洪水进行了不稳定流洪水演进，三峡的合计121亿m3，配合运用可以保证后期洪水的防洪拦洪量见表6。安全。(4)极端干旱年8月已进入枯水期，7月已开表6三峡拦洪量情况表始退水，梅雨期很短，或者空梅，根据天气形势分析，I洪水年份195419981931】935如近期上游区没有大暴雨，可以提前在7月15日开l拦洪量113563741始蓄水，以保证蓄水安全，如过程中来大水，还可进行调整，避免影响防洪安全。说明仅按荆江流量补偿，三峡水库难以充分发44 安申义：关于三峡水库提前蓄水研究表7宜昌后期大洪水汇总表洪峰流量出现汛期(6～9月)出现天数>~55000m3／s序号年份的水量城陵矶m／s日期>区情况~55000m3／s>165000m3／s亿nl311896711oo9月4日7353．7不明21945675o09月6日6237．8未成灾32OO4611o09月9日2O7．9未成灾41966598O09月5日4010．4未成灾51981708O07月18日4233．4未成灾61905644008月14日4020．3未成灾7192263Ooo8月12日8O31．1未成灾81936623O08月7El3O12．6未成灾91974616O08月13日3O11．4未成灾101926608oo8月l5日3O10．0未成灾1l18986O6o08月9}514012．1未成灾121941574O08月8i512O3．1未成灾此提出了蓄清排浑的对策，以减少三峡水库的淤积。7提前蓄水方案的分析在6-9月水库控制在死水位145m，用以排浑，10(1)目前提前蓄水方案的分析。三峡枢纽的首月份含沙量大为减小，水库蓄水推后至l0月，用来要任务是防洪，必须确保长江中下游防洪安全。9蓄清。根据对长江泥沙变化观测，由于长期的造林月份中下游已进入平水期或枯水期，中下游没有成及水土保持活动，与在上游支流建了许多大中型水灾洪水，9月1日开始水库蓄水，可以确保防洪安库，这些措施使近年三峡水库的来沙量减至2亿t，全，但有3个年份汛末无法蓄满，其中5年之内有待金沙江溪洛渡和向家坝水库建成拦沙后，三峡入2002年和2006年2个年份汛末不能蓄满，最大未库来沙量平均可能降至1亿t，另有大部分悬移质细蓄满库容达116亿m3，是其不足之处。如果8月21沙可以出库，水库泥沙威胁大为减轻，为提前蓄水创日开始蓄水，这时还有近200亿m3待蓄库容，远远造了有利条件。大于此后的中下游成灾水量，完全可以保证中下游9提前蓄水方案的综合利用效益防洪安全，不存在大的防洪风险，仅有2006年汛末水库不能蓄满，初步认为目前有条件采用这一提前(1)对防洪安全的影响。8月21日开始蓄水蓄水方案。时，特大洪水成灾期将近结束，尚留绝大部分防洪库(2)对8月1日开始蓄水方案的分析。上游干容，远大于此后可能成灾的最大水量完全能保{防支流有不少大中型水库，其总调节库容和防洪库容洪安全。均大于三峡水库，随着时间推移将陆续投入运行，由(2)对抗旱供水影响。提前蓄水下泄流量比原于汛期上游水库蓄水，三峡入库洪水量将越来越小，方案增大3000m3／s，占46％，对长江中下游抗旱供汛末不能蓄满的几率将越来越大，势必要求三峡开水和航运有较大改善。始蓄水时间更加提前；同时上游待蓄库容也逐步加(3)对水库蓄满情况影响。即使蓄水期按6大，创造了三峡水库更加提前蓄水的有利条件；从中500m3／s下泄从1954年以来原方案仍有11年水库下游供水来说，城市供水和南水北调用水都在较快未蓄满，未蓄满水量达575亿m3，提前在8月21日增加，三峡水库蓄水期最小下泄流量可能也要：增加，开始蓄水方案水库仅有1年未蓄满，未蓄满水量53将来提前到8月1日开始蓄水也是必要的，具体年亿m3。份还有待研究，可能要逐步实现。(4)万吨船队到达九龙坡天数，一般年份增加41d。8提前蓄水对三峡水库淤积的影响(5)提前蓄水，利用水头抬高平均约25m，提三峡水库修建前，多年平均输沙量达5亿t，其前41d，增加发电量约52亿kW·h，节约原煤260中约50％来自金沙江，对三峡建库是重大威胁。因万t，减排二氧化碳约457万t。(下转第58页)45 红水河2011年第3期plodwithdrcuitequations[J]．IEEETram．onPowerDe—eta1．Hectrc~agnefictransientsinunderground缸ans-livery，2005，20(2)：731—737．sionsystemsthroaghthenumericalLaplacetran~ollll[4]陈健，杨文斌，等．雷击变电站地网对电缆感应过电[J]．Heetric~lPowerandEnergysystems，2002，(24)：压的理论计算[J]．电网与清洁能源，2o08(9)：20—23．215—221．【5]李永庄，林集明，曾昭华．电力系统电磁暂态计算理论[10]L．Marti．Simulafion0fdec~etietransientsinun．[M]．北京：水利电力出版社，1986．dergroundcablesuSingtheEMTP[C]．1EE2ndInterna—[6]吴维韩，张芳榴．电力系统过电压数值计算[M]．北京：tionalConferenceorladvancesinPowerSystemControl，科学出版社，1989．OperationandManagement，1993：147—152．[7]李福寿．电力系统过电压计算[M]．北京：水利电力出[11]杨少杰，余乃枞．雷电流参数的确定[J]．广东气象，版社，1986．2002，(增刊)：2—6．[8]A．I．1brah／m，S．Henschd，A．C．Lima，eta1．Application[12]陈水明．雷击建筑物时室内电子系统过电压防护研究ofanewE脚linemodelforshortoverheadlinesand[D]．北京：清华大学，1997．cables[J]．ElectricalPowermadEnergysystems，2002，[13]张元芳，关根志．变电所一次线对二次线电磁干扰强(24)：639—645．度的计算[J]．中国电力，1997，30(1)：11—14．[9]FelipeAlejandroUrihe，JoseLu|sNaredo，PabloMoreno，SimulationandComputationofInducedOvervoltageonGroundingGridofSubstationduetoLightningStrokeYANGWen-bin，ANYing-hui(1．GmmgxiElectricPowerIndustryInvestigationDesignandResearchInstitute，Nanning530023；2．GuangxiElectricPowerInstituteofVocationalTraining，Nanning530007)Abstract：WiththegeometricparameterofKVVP2cable．thisarticleusesATP-EMTPtocalculateinterferencepotentialdifferencebetweenthecorewireandtheshieldingsheathbasedonBergeronwhenfourkindsoflight—ningcurrentareinjectedintothegroundinggridofthesubstation．Keywords：substation；lightningstoke；inducedovervoltage；ATP—EMTP(上接第45页)实际开始蓄水时间已提前到9月11日，本文着眼于10结语使蓄洪和蓄水结合，提高蓄水期下泄流量。建议目原设计10月份蓄水方案，系列中水库有11年前进一步提前到8月21日开始蓄水，并根据分级洪不能蓄满，且下泄流量偏小，难以满足长江中下游抗水出现特征，进行分级洪水分别调度，在确保防洪安旱供水要求，影响综合利用效益发挥。在2010年度全的前提下，将来逐步过渡到8月1日开始蓄水。StudyonAdvancedImpoundmentofThreeGorgesReservoirANShen—yi(Mid-southDesign&ResearchInstitute，Changsha410014)Abstract：InordertosolveproblemsofimpoundmentbyThreeGorgesReservoirafterfloodandtoensuresafetyagainstfloodofadvancedimpoundment，themeasureofhierarchicalschedulingistakentoincorporatefloodstor—ageandimpoundmentinaccordancewithfloodoccurrence．Advancedimpoundmentisproposed，anditsbenefitisestimatedforfurtherstudy．Keywords：advancedimpoundmentstudy；ThreeGorgesReservoir58