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三峡坝址多年平均径流量4510亿立方米,1995至1990年平均年输沙量5.21亿吨,平均含沙量1.19千克每立方米。水库建成后,上游水位抬高,流速减慢,必然要发生水库泥沙淤积,三峡水库也不例外。但是经过长期研究,三峡水库的运用调度将采用“蓄清排浑”的方式,可以使水库长期有效地发挥效益。
“蓄清排浑”的水库运用方式,是在水库来水中含沙量高的时期,尽量降低水库水位,使水库内水流流速增大。同时,水库向下游大量放水,使浑水携带大量泥沙排至库外。而在水库来水中泥沙含量低的时期,抬高水位,将仅含少量泥沙的水蓄在水库内。这种运用方式,可以减少水库泥沙淤积。但是,采用“蓄清排浑”运用方式,必须具备三个必要条件,而三峡水库完全具备采用“蓄清排浑”运用方式的优异条件。首先,三峡水库来水量十分丰沛,年水量达4510亿立方米,为水库总库容393亿立方米的10余倍,为水库有效库容221.5亿立方米的20余倍;来水量和泥沙含量具有明显的季节性差异。其中,6~9月份汛期来水量和输沙量分别占全年的61.1%和83.9%。同时,三峡水库因防洪需要在汛期须降低水库水位至145米运行,留出防洪库容。整个汛期,有大量的洪水下泄,可带走大量泥沙。第二,三峡水库是典型的河道型水库,水库全长600公里,平均宽度仅1.1公里,水库宽度相当均一,绝大部份库段宽度小于1公里,仅1/7的库段宽度为1-1.7公里;库底为川江山区河道,坡度较大,平均坡降为万分之二,是下游河道坡降的三倍。而三峡水库的泥沙颗粒又很细,粒径小于0.1毫米的含量占86.7%,易于被水流带走。其三,三峡水库大坝设有22个低高程的泄水大孔口,在145米水位时,可泄50000立方米每秒的巨大流量。以上三个条件,使三峡水库具有采用“蓄清排浑”方式解决泥沙问题的良好基础。

三峡水库坝前水位调度图
设计确定的三峡水库调度方案是:每年五月末,水库降低水位至防洪限制水位145米;六月至九月,水库维持145米的防洪限制水位运行,发挥水库的防洪和排沙作用;十月,当水库来水中含沙量较小时,水库蓄水,库水位抬高至正常蓄水位175米运行,发挥水库发电和通航效益;十一月至次年四月,水库尽量维持在较高水位,仅当来水量不足时,水库水位降低。但在四月以前,水库水位不能低于155米,以确保通航。采用这样的调度方式,加之水库自身的有利条件,在多泥沙季节的汛期,可以实现“排浑”,将大部分泥沙排至库外;而在非汛期的少泥沙季节,实行“蓄清”方式,使水库得以长期保持有效库容。
根据数学模型长系列计算成果,三峡水库运行初期,水库将发生泥沙淤积,但仍有30-40%的泥沙排出水库,淤积的泥沙主要位于死库容内,并不影响水库效益。以后,随着水库运行年代的增长,排沙的比例也逐年增大,运用至80至100年前后,水库泥沙达到冲淤平衡。此时,水库仍将保留86%的防洪库容和92%的调节库容。因此,三峡水库是可以长期有效使用的。上述结论依据的数学模型是中国泥沙研究人员在多年研究和大量实际观测资料基础上开发的,不仅得到国内外著名泥沙专家多次审议和肯定,而且已为不少工程实践所证实。例如,国内已建成并运行多年的闹得、黑松林水库以及改建后的三门峡水库,都采用了“蓄清排浑”的方式,并已取得了良好效果。
根据各模型试验成果综合分析,三峡工程运用三十年内,不论是坝区或库尾,泥沙淤积均不会对航运或发电发生大的不良影响。在水库泥沙淤积已趋冲淤平衡后,当遭遇特殊干枯的水文年份,该年枯季水库水位降落至最低时,泥沙可能对库尾航道和港口作业产生不良影响。但可以通过优化水库调度、航道整治、港口改造和局部清淤挖泥等综合措施加以解决。对于坝区泥沙问题,主要依靠合理的工程布置和工程措施来解决。例如,通航建筑物上下游设置防淤隔流堤,水电站底部设置排沙孔等。还应辅以清淤挖泥的工程维护措施,可以保证通航建筑物和水电站正常运行。这在葛洲坝工程运行实践中已取得成功经验。

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