[PPT]長(zhǎng)江三峽工程圍堰蓄水期泥沙問(wèn)題淺析_ppt

1、長(zhǎng)江三峽工程圍堰蓄水期泥沙問(wèn)題淺析目錄一、 簡(jiǎn)述二、論證階段主要研究的泥沙問(wèn)題三、從圍堰蓄水三年來(lái)的泥沙原型觀測(cè) 資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題四、結(jié)語(yǔ)簡(jiǎn) 述 三峽工程于1993年開工，1997年大江截流。2003年6月三期圍堰開始擋水，工程進(jìn)入圍堰蓄水期。同年6月船閘開始試通航，7月首臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。2006年6月三期上游圍堰拆除，三峽工程大壩全線擋水。簡(jiǎn) 述 在2003-2006年間，三峽工程除抓緊第三期施工和進(jìn)行樞紐試運(yùn)行外，還開展了大量原型觀測(cè)工作，監(jiān)測(cè)建筑物的安全性和水庫(kù)的環(huán)境影響。其中，工作量最大的一項(xiàng)是泥沙原型觀測(cè)。 二. 論證階段主要研究的 泥沙問(wèn)題 二. 論證階段主要研究的泥沙問(wèn)題

2、2.1 如何長(zhǎng)期保持三峽工程的有效庫(kù)容 根據(jù)xx水庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，三峽水庫(kù)采用了“蓄清排渾”的運(yùn)用方式，水庫(kù)在汛期維持低水位，使泥沙可以順利排出庫(kù)外；在非汛期水庫(kù)蓄水興利。 三峽水庫(kù)“蓄清排渾”示意圖 三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容和調(diào)節(jié)庫(kù)容示意圖 二. 論證階段主要研究的泥沙問(wèn)題 按照數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果，在水庫(kù)運(yùn)用100年后，在汛期限制水位145m和正常蓄水位175m之間的防洪庫(kù)容可以保持86%(靜態(tài)）；175m和枯水期限制水位之間的庫(kù)容可以保持92%（靜態(tài)） 。 因此，三峽工程的大部分有效庫(kù)容是可以長(zhǎng)期保存的。2.2 三峽水庫(kù)泥沙淤積后可能產(chǎn)生的淹沒問(wèn)題 采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算了水庫(kù)淤積100年后，遭遇百年一

3、遇洪水時(shí)的庫(kù)區(qū)回水曲線，求得重慶朝天門地區(qū)的洪水位為199m。 但考慮到水庫(kù)蓄水和淤積后糙率的不確定性，三峽工程泥沙專家組提出增加1-3m的安全裕量，以決定重慶市區(qū)的防洪范圍。 對(duì)于農(nóng)業(yè)地區(qū)，土地按5年一遇回水線征用，居民則按20年一遇回水線遷移。2.3 變動(dòng)回水區(qū)的航道，港區(qū)泥沙淤積問(wèn)題 三峽水庫(kù)蓄水后，常年回水區(qū)的灘險(xiǎn)均被淹沒，除青巖子，金川磧主航道由右槽倒向左槽，需要在新航槽中清除礁石外，其他灘險(xiǎn)均可得到明顯改善。 變動(dòng)回水區(qū)汛期產(chǎn)生淤積，汛后因水庫(kù)蓄水，減少?zèng)_刷在翌年消落期有短期航深不足現(xiàn)象，需要進(jìn)行航道疏浚和整治工作。 重慶主城區(qū)港口碼頭前沿，在豐沙年泥沙淤積增加，可能影響貨運(yùn)碼頭正

4、常作業(yè)，三峽工程泥沙專家組認(rèn)為：“可以通過(guò)優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度，結(jié)合港口改造，整治和疏浚措施，加以解決。”2.4 壩區(qū)的泥沙淤積問(wèn)題 三峽水利樞紐工程包括擋水大壩、泄洪閘、電廠、船閘、升船機(jī)等，因此設(shè)置了規(guī)模巨大的壩區(qū)實(shí)體模型，研究不同階段壩區(qū)泥沙淤積對(duì)河流形態(tài)和各項(xiàng)建筑物的影響，從而為樞紐總體布置提供了科學(xué)依據(jù)。永久船閘上引航道全包隔流堤全包隔流堤150mL=2.6KM2.5 三峽水庫(kù)運(yùn)用對(duì)下游河床演變的影響 三峽工程建成蓄水后，下游水流含沙量減少，將引起下游河道長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離的沖刷下切。 依靠數(shù)學(xué)模型，預(yù)報(bào)了三峽工程運(yùn)行后下游河道沖刷發(fā)展過(guò)程，同流量水位變化以及對(duì)防洪、航運(yùn)、供水的影響。 提出了需

5、要控制宜昌水位，整治蘆家河卵石淺灘以及對(duì)荊江和城陵磯以下河道河勢(shì)控制和堤防安全建設(shè)的課題。三、從圍堰蓄水三年來(lái)的泥沙 原型觀測(cè)資料看三峽工程的 泥沙問(wèn)題 在工程論證與設(shè)計(jì)中，對(duì)泥沙問(wèn)題開展過(guò)大量研究工作，做出了相關(guān)的預(yù)測(cè)，并對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題提出了相應(yīng)的對(duì)策。由于問(wèn)題的復(fù)雜性與當(dāng)前泥沙研究的水平，這些研究成果尚屬初步的、預(yù)估性的。工程運(yùn)行后，泥沙問(wèn)題的實(shí)際狀況如何？研究的結(jié)論是否符合實(shí)際？是否定性準(zhǔn)確、定量合理，并留有安全余度？有無(wú)出現(xiàn)未曾預(yù)料的重大問(wèn)題或存在新問(wèn)題的苗頭？提出的對(duì)策是否有效？研究的手段和方法是否可靠或需要進(jìn)行哪方面的修正和改進(jìn)？所有這些問(wèn)題只有通過(guò)工程的運(yùn)行實(shí)踐和原型觀測(cè)才能正

6、確回答。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題 三峽工程于2003年6月開始蓄水發(fā)電，汛期按135m運(yùn)行，枯季按139m水位運(yùn)行，工程進(jìn)入圍堰發(fā)電期。2006年汛后實(shí)施二期蓄水，9月20日22時(shí)至10月27日8時(shí)，三峽水庫(kù)蓄水至155.36m水位，水庫(kù)防洪庫(kù)容達(dá)到110.0億m3。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題 在三峽工程135-139m蓄水運(yùn)用階段，入庫(kù)流量30000m3/s時(shí)回水末端距大壩460km（蓄水位135m），入庫(kù)流量4850m3/s時(shí)回水末端距大壩510km（清溪場(chǎng)站上游約40km，蓄水位為139m）。156m蓄水后，入庫(kù)流量414

7、0 m3/s時(shí)回水末端距大壩約584km（魚嘴銅鑼?shí){段，位于寸灘站下游約13km）。（見表1）表 1 135-139m蓄水期回水末端變化表壩前水位（m）入庫(kù)流量（m3/s）回水末端距大壩（km）末端地理位溪坊水文站下越0km1394850510清溪坊站上越40km1564140584魚咀銅鑼?shí){段位于寸灘站下游越10km至2005年底，左岸電站已裝機(jī)14臺(tái)，裝機(jī)容量980萬(wàn)千瓦。累計(jì)發(fā)電968.5億千瓦時(shí)，緩解了華中、華東、廣東等地區(qū)用電緊張的壓力。庫(kù)區(qū)航運(yùn)條件大為改善，運(yùn)輸成本不斷降低，航運(yùn)能力逐步提高，2005年過(guò)壩貨運(yùn)量已超過(guò)4390萬(wàn)噸，比歷史最高水平增加一倍，

8、客運(yùn)量超過(guò)188萬(wàn)人次。按照工程建設(shè)進(jìn)度，大壩于2006年汛前全線達(dá)到185米高程，2006年汛后蓄水位抬高到156米，相應(yīng)庫(kù)容為262億m3，三峽工程將進(jìn)一步發(fā)揮更大的防洪、發(fā)電、航運(yùn)綜合效益。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題3.1 近期上游來(lái)水來(lái)沙變化趨勢(shì)及成因分析 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題三峽工程蓄水以來(lái)（2003.6 -2006.7 ）入庫(kù)泥沙年平均1.9億t，比多年平均來(lái)沙量相比減少55%。表2 入庫(kù)水沙（寸灘站）年份徑流量（億立方米）與平均值比（%）輸沙量（億噸）與平均值比（%）2003 3918-32.11-5320043

9、898-41.66-6320054297+62.54-43Qmax=59800m3/smax=3.17kg/m3三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題進(jìn)入三峽水庫(kù)的泥沙不斷減少，特別嘉陵江北碚站減少因素減少量（近十年平均）占減少總量（%）1徑流減少34003500萬(wàn)t占3233%2水土保持綜合治理16001800萬(wàn)t占1517%3水電工程3200萬(wàn)t占30%4河道采砂及河道淤積20002300萬(wàn)t占1922%表3 嘉陵江來(lái)沙量減少因素分析表除第一項(xiàng)是靠“老天爺”，人力尚無(wú)法調(diào)控，只能微調(diào)，如高炮增雨或驅(qū)云，但其增減量極其有限。第二至四項(xiàng)取決于人類活動(dòng)，“天與人”之比，可能為四

10、六，雖然不能“人定勝天”，人類是有作為的。 由此可見，上游來(lái)沙減少的趨勢(shì)將繼續(xù)保持。特別是金沙江上有一系列大型水電樞紐將陸續(xù)建成投入，三峽入庫(kù)泥沙將進(jìn)一步減少。由于入庫(kù)泥沙量對(duì)三峽工程上下游的泥沙問(wèn)題具有重大影響，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)今后三峽水庫(kù)入庫(kù)的泥沙量是泥沙研究工作首先需要解決的問(wèn)題。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題 3.2 重慶主城區(qū)河道的泥沙淤積情況 重慶主城區(qū)河段的泥沙淤積問(wèn)題是三峽工程可行性論證中的一個(gè)重要技術(shù)問(wèn)題，為了保證重慶主城區(qū)港口和航道的安全運(yùn)行，三峽工程論證期間，確定了“分期蓄水”的建設(shè)方案。三年來(lái)，泥沙原型觀測(cè)表明，由于入庫(kù)泥沙量減少，重慶河段的泥沙淤積

11、的數(shù)量和分布發(fā)生了很大的變化，從年內(nèi)沖淤平衡轉(zhuǎn)變成累積性沖刷。三年來(lái)，共沖刷泥沙989萬(wàn)m3 （見表4），使重慶河段內(nèi)泥沙淤積問(wèn)題大為減輕，有利于進(jìn)行河道和港口的治理工作。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題 表4 重慶主城區(qū)河段沖淤情況 (2003-2005) (單位:萬(wàn)m3)時(shí) 段長(zhǎng)江干流支流(22.1 km)全河段(57.6 km)匯口以上（21.1 km）匯口以下（14.4 km）02.12-03.1253.3-81.9-147.4-176.003.12-04.12-76.8-332.8-98.1-507.704.12-05.12-332.089.0-62.1-3

12、05.1三年總計(jì)-355.5-325.7-307.6-988.8三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題2004年三峽工程泥沙專家組建議采用1991-2000年的來(lái)水來(lái)沙系列研究重慶主城區(qū)的泥沙淤積問(wèn)題，認(rèn)為論證時(shí)提出采用港口整治、疏浚和優(yōu)化調(diào)度等措施后，泥沙問(wèn)題是可以得到解決的。因此，在其他條件具備時(shí)，三峽工程可以早日抬至正常蓄水位175米，以發(fā)揮三峽工程的綜合效益。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題 3.3 三峽水庫(kù)庫(kù)區(qū)淤積情況由于三峽水庫(kù)入庫(kù)泥沙量減少，庫(kù)區(qū)的泥沙淤積比預(yù)計(jì)的數(shù)量減少。在可行性論證期間，曾用數(shù)學(xué)模型預(yù)估三峽水庫(kù)的淤積過(guò)程，在第一個(gè)十

13、年期間，平均每年入庫(kù)泥沙4.81億t，出庫(kù)泥沙1.45億t，排沙比30%，庫(kù)區(qū)淤3.36億t。三峽工程蓄水三年來(lái)（2003年至2005年），平均每年入庫(kù)泥沙量為2.10億t，出庫(kù)泥沙量0.85億t（黃陵廟站），排沙比40.5%，庫(kù)區(qū)淤積泥沙1.25億t。水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)淤積速度慢，淤積量少，對(duì)保留有效庫(kù)容有利，也有利于庫(kù)區(qū)航道的維護(hù)工作。因此，我們認(rèn)為蓄水三年來(lái)水庫(kù)淤積情況比預(yù)計(jì)要好（見表5）。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題表5 2003至2005年三峽庫(kù)區(qū)淤積體積（斷面法）年 月李渡-萬(wàn)縣萬(wàn)縣-大壩全庫(kù)區(qū)03.3

14、-03.100.5191.4251.94303.10-04.100.4910.7581.24904.10-05.100.2320.6940.926三年合計(jì)1.2422.8764.117 （單位：億m3） 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題3.4 三峽庫(kù)區(qū)泥沙淤積分布 據(jù)長(zhǎng)江委水文局水下實(shí)測(cè)地形表明，2003年3月2006年10月間，泥沙以寬谷段淤積為主，占庫(kù)區(qū)總淤積量的94%，窄深段淤積相對(duì)較少或略有沖刷。從淤積量沿程分布來(lái)看，越往壩前，淤積強(qiáng)度越大，例如，近壩段（大壩至廟河）長(zhǎng)度僅15.1km，共淤積泥沙約0.73億m3，最大淤積厚度達(dá)53.4m，但絕大部分泥沙淤積在9

15、0m高程以下，且顆粒較細(xì)，不會(huì)影響水庫(kù)的運(yùn)行（圖1-圖4）。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題圖1 2003年3月至2004年10月三峽工程壩前河段深泓變化過(guò)程 圖2 距三峽大壩5.6公里圖3 距三峽大壩160.1公里圖4 距三峽大壩356公里 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題3.5 變動(dòng)回水區(qū)的泥沙淤積問(wèn)題蓄水三年來(lái)，在水庫(kù)135 m至139m的運(yùn)行期間，土腦子河段處于變動(dòng)回水區(qū)內(nèi)。根據(jù)土腦子河段的原型觀測(cè)成果，可以得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)： 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題圖 5 土腦子河段固定斷面布置圖 三、從圍堰蓄水以來(lái)的

16、泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題土腦子河段位于三峽庫(kù)區(qū)涪陵珍溪鎮(zhèn)至南沱鎮(zhèn)之間，長(zhǎng)約3 km，兩岸由巖石組成，庫(kù)底由砂卵石覆蓋，江中有巨大的兔耳磧和下絲瓜磧，深槽緊貼右岸，汛期主流左移，河道形成緩流深水區(qū)，泥沙大量淤積，汛后水流歸槽，右槽泥沙被沖刷，航線回歸右槽，年內(nèi)呈周期性擺動(dòng)（圖5，6)，三峽工程蓄水以來(lái)的三年中，土腦子河段有沖有淤，在一年中包括兩個(gè)淤積階段，即上年末至翌年消落前的淤積階段和汛期淤積階段。兩個(gè)沖刷走沙階段，即汛末和汛后的沖刷階段和消落期沖刷階段。表6是三年來(lái)各時(shí)段土腦子河段的沖淤情況。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題圖6 土腦子河段典型斷面（S2

17、53）沖淤變化 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題 表6 蓄水以來(lái)土腦子河段沖淤量 （單位：萬(wàn)m3）時(shí)段總淤積量2003.3-03.12+84.22003.12-04.12+226.92004.12-05.12+126.12003.3-05.12+437.6 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題由表6可見，在135-139m運(yùn)用條件下，由于受水庫(kù)水位壅水影響，不再能保持年內(nèi)沖淤平衡，三年來(lái)，產(chǎn)生累積性淤積437.6萬(wàn) m3。但是由于水位抬高，航道的水深和寬度相應(yīng)增加，從維護(hù)一定的航運(yùn)條件出發(fā)，每年需要清除的礙航淤積量并未增加很多。例如，在2003年的汛

18、期8月19日至10月8日，土腦子河段共淤積泥沙719.68萬(wàn)m3，但翌年5-6月水庫(kù)水位消落時(shí)，疏浚的礙航淤積量?jī)H僅是7.4萬(wàn)m3，就保證了航道暢通。當(dāng)水庫(kù)正常蓄水位抬升至156m 或175m后，變動(dòng)回水區(qū)將向上游延伸，范圍也相應(yīng)擴(kuò)大，還會(huì)產(chǎn)生新的情況和問(wèn)題，需要結(jié)合實(shí)際情況，予以研究解決。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題3.6 宜昌水位的控制問(wèn)題三年來(lái)，宜昌河段（宜昌至枝城）沖刷8128萬(wàn)m3，宜昌站4000m3/s水位，2005年比2002年下降8cm，10000m3/s水位下降22cm。在清水繼續(xù)沖刷的條件下，預(yù)計(jì)水位還要進(jìn)一步下降，對(duì)保證葛洲壩3號(hào)船閘下閘坎上

19、的通航水深不利。葛洲壩3號(hào)船閘下閘坎坎頂高程為34.5m（吳淞資用水位），因此，船閘下游宜昌最低通航水位為39.0 m。在三峽工程近期156m運(yùn)用時(shí)，宜昌最低通航水位為38.5m，相應(yīng)最小通航流量為4000 m3/s。 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙原型觀測(cè)資料看三峽工程的泥沙問(wèn)題鑒于宜昌4000m3/s水位目前已經(jīng)接近38.5 m（參見圖7），總公司根據(jù)泥沙專家組的意見，開始實(shí)施宜昌下游河床抗沖護(hù)底工程(見圖8）。但上述工作受到河道挖沙活動(dòng)的嚴(yán)重干擾。根據(jù)長(zhǎng)江委水文局的調(diào)查，三年來(lái)（2003-2005年）宜昌至沙市河段的挖沙量可能達(dá)到2070-3830萬(wàn)m3。宜昌-沙市河段原為禁止采沙區(qū)，采沙活動(dòng)如果不能得到制止，將對(duì)未來(lái)的船舶通航造成難以彌補(bǔ)的影響。宜昌站歷年水位流量關(guān)系圖胭脂壩護(hù)底 實(shí)驗(yàn)工程施工砼板軟排 沉放現(xiàn)場(chǎng) 三、從圍堰蓄水以來(lái)的泥沙