张帮稳,吴保生,章若茵

(清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京 100084)

三峡水库泥沙淤积问题不仅关系到水库的使用寿命和功能发挥,而且对水库及下游的生态环境具有重要的影响[1]。近年来长江上游梯级水库的建设导致三峡入库径流量和泥沙量发生变化,严重影响了三峡水库综合效益的发挥,为此,三峡水库在“蓄清排浑”运用方式的基础上,开展了中小洪水调度和汛末提前蓄水调度,目的是提高发电和航运效益,减轻坝下游的防洪压力[2]。但汛期中小洪水调度和汛末提前蓄水会抬高库区平均水位,降低库区流速,加重库区泥沙淤积。为缓解中小洪水调度及汛末提前蓄水调度带来的泥沙淤积影响,三峡水库于2012年和2013年汛期利用洪峰和沙峰的异步运动特性开展了沙峰调度试验,取得了较好的排沙效果[3- 4]。

研究者基于实测资料对三峡库区洪峰和沙峰的运动特性进行了分析,发现三峡水库蓄水后,库水位抬高,库区水流流速减慢,沙峰输移时间较蓄水前大幅增加,沙峰多滞后于洪峰,且沙峰滞后于洪峰的时间沿程逐渐增加,有利于进行水库的沙峰调度[5- 7]。但目前关于洪峰和沙峰异步运动特性多以实测资料进行分析,基于试验研究及数值模拟开展相对较少,对洪峰和沙峰异步运动特性缺乏较为深入的认识。利用数值模拟方法对不同情况下洪峰和沙峰运动特性进行系统分析,可为应对未来愈加复杂的水沙变化和地形变化情势下水库的沙峰排沙调度提供参考。……