三峡工程泥沙问题
2008年9月 2008年9月
韩其为
第一部分
长江三峡工程的泥沙问题
第二部分 三峡水库淤积与下游河道 冲刷过程概况 第三部分 主要研究手段之一--非 均匀悬移质不平衡输沙数学模型 第四部分 水库下游冲刷有关的几个河 流泥沙问题--挟沙能力级配
第一部分 长江三峡工程的泥沙问题
一,三峡工程的泥沙有五个方面的问题:
三峡工程的泥沙有五个方面的问题: 水库寿命及最终保留单库容 变动回水区冲淤对航运的影响 淤积引起的洪水位抬高 坝前泥沙对水轮机进沙及上下段引航道的 淤积控制 下游河道冲刷

二,多年研究结果及对策
(一) 水库长期使用 1. 水库淤积控制的发展过程 (1)在上世纪20年代以前,对水库淤积没有引 起必要的重视:水库数量不多,完全淤废的很 少;兴利目标单一和库容小,经济效益不大;有 一部分条件有利的水库吸取了水利工程师和劳动 人民的经验,控制了淤积.
亚利干底灌溉水库(梯比坝):库容 368 × 10 4 m 3 ,原河床坡降 2.33%,两岸陡峻,4-16 年泄空迎洪冲刷一次,300m 以内的 淤积全部冲光.已使用了 300 多年. 埃及旧阿斯旺水库 1902 年建成,汛期基本不壅水,至 1945 年 改变调度以前,基本未淤. 印度的马特迦(坏亭水库), 全年敞泄 7/8m 的水量, 1892 年-1910 年仅略有淤积. 阿尔及利亚的巴克哈德水库,1936 年建成,一直未发生什么淤 积. 某些滞洪水库,平时敞泄,仅洪水滞洪,加之水库为河道型或 峡谷型,也能做到淤积微弱.如美国 20 世纪初在俄亥俄河支 流修建的 5 座滞洪水库,已运行 40 年,库容减少未超过 1%.
(2)在上世纪 20 年代以后,水库由单一目标转为综合利用,特别是 要求常年抬高水位发电,不能用天然坡降排沙,淤积逐渐严重. 年损失库容12%, 美国20 世纪20 年代兴建的5000×108 m3 水库, 其中1935 年以前兴建的水库完全淤废的10%. 坝高15m以上的265 座水库已平均损 日本库容大于100×104 m3 , 失库容20.6%.
前苏联中亚地区灌溉发电水库统计,坝前 6m 以下的淤满年限一般 为 1-3 年,7-30m 的一般为 3-13 年. 我国在历史上主要是修建小型塘堰和发展引水灌溉, 解放前除个 别滞洪水库外,大中型水库基本是空白.上世纪 50 年代我国开始兴 建了不少水库,其中北方的水库显现出淤积严重.
 (3) 经验不能生硬的搬用.
由于将滞洪水库,灌溉水库按天然坡降排 沙看成是个别水库处理泥沙不可突破的条件, 从而使综合利用水库无法运用其经验.从而导 致了人们形成了水库的淤死是不可避免的看 法,而只能依赖扩大堆沙库容以延长水库寿命. 水库淤满后,往往缩手无策,有的尝试加高大 坝或另择新坝址.

图1
格尔格比尔斯克水库淤积过程
 2. 水库长期使用的提出,它的理论根据 1963年长委组织领导专家调查,提出了长期使 用设想.林一山曾据此于1966年提出了黄河八 里胡同修建长期使用水库给中央的建议.黄河 在三门峡改建研究过程中,直到1966年尚无水 库长期使用的提法,只有改建,加大泄量,减 少淤积. (1)吸取成功经验的实质,才能很好利用它 过去一些水库排沙的实质 按河道排沙(排沙不 壅水),而不一定是按原坡降排沙.

水库淤积的基本规律是:有了多余 的库容(除河道容积外)就会产生淤积; 而要排走全部来沙,必须没有多余的库 容,而只是一条河道.因此排走全部来 沙与水库蓄水是矛盾的,不可能同时在 一个水库实现.这正是"水库淤死是不可 避免的"看法的"理论"根据.这种看法僵 化了上述水库淤积的规律.
 实际上,在不同的时间,多余库容与水库排走 全部来沙是不矛盾的,因此水库长期的调度方 式是将全年分成两个阶段,在汛期多沙季节, 降低水位至防汛限制水位,当水库淤积平衡 后,则水库变成河道,排走全部来沙(并冲走 前一年蓄水期淤积物);汛后抬高坝前水位蓄 水运用.这样长期使用的水库的,相当于两个 水库,一个已淤死为河道,故能排走全部来 沙;另一个是水库,能够长期保持一定的有效 库容.
 图2
长期使用水库淤积平衡纵剖面图

可见长期使用的水库辩证地统一了排走全部来沙与长期保留库容,
辩证的统一了河道与水库.采用加高大坝,弥补淤死的库容的作法, 只是强调了抬高水位以增加库容, 忽视了降低水位排沙, 从而增大了 淤积.反之,若只是降低水位排沙,不考虑抬高水位蓄水也是另一种 片面.如闹德海滞洪水库,以往仅滞洪,1970 年以后,采用汛未抬 高水位 30m,蓄水约 5000×104 m3 ,解决了春灌蓄水,并未增加淤积.

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