长江水文

泥沙实时监测预报——三峡水库泥沙调度的硬核支撑

来源:技术中心 时间:2024-07-24 作者:袁晶 杨成刚 编辑:刘秀林

泥沙调度是水库长期保持有效库容的重要手段,对于减缓库区泥沙淤积、改善泥沙淤积分布意义十分重大。为支撑三峡水库泥沙调度,2010年以来长江水利委员会水文局持续开展水库泥沙实时监测、预报调度等基础研究。先后在长江上游设立了15个泥沙实时监测站点,研发未控区间降雨产/输沙模型和库区水沙输移模型,基于“洪峰沙峰异步”原理,创新提出“拦洪削峰、库区拉沙和坝前排沙”沙峰调度的三阶段;研究提出泥沙调度控制性指标,突破水库常规的“蓄清排浑”运行方式,实现了沙峰过程的精细化调度,构建的“实时监测-泥沙预报-动态调度”平台已成功应用于2012年、2013年、2018年、2020年等多场编号洪水调度,为三峡水库兼顾防洪与排沙的科学调度提供了决策支持。相关成果纳入三峡水库调度规程和长江流域水工程联合调度年度运用计划。2024年长江第2号洪水期间,泥沙实时监测预报再度为三峡水库泥沙调度保驾护航,发挥了无可替代的支撑作用。

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三峡水库泥沙实时监测站点分布

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三峡水库泥沙调度指标体系及调度过程

7月上旬以来,长江上游地区出现多轮强降雨过程,长江上游岷江、嘉陵江及三峡区间来水明显增加,7月11日相继形成“嘉陵江2024年第1号洪水”“长江2024年第2号洪水”。伴随洪水过程,上游多条支流出现较大输沙过程,岷江高场站、嘉陵江北碚站最大含沙量均超过3.5千克每立方米,乌江武隆站最大含沙量达到5.1千克每立方米,三峡水库入库泥沙明显增多。为减轻库区泥沙淤积,三峡水库实施防洪调度同时兼顾泥沙调度。7月13日15时出库流量增大至37500立方米每秒,14日19时进一步增大至43700立方米每秒,40000立方米每秒以上出库流量一直持续至21日11时。期间,长江委水文局通过自主研发的长江流域综合调度系统——泥沙调度分析模块,滚动开展三峡水库泥沙实时预报,基于洪水预报成果,采用多模型耦合的泥沙预报体系,成功预报三峡库区内泥沙输移全时空过程。

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(a)长江流域综合调度系统——泥沙调度分析模块界面

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(b)两组工况下出库流量和坝前水位过程

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(c)两组工况下三峡库区淤积分布预测

长江流域综合调度系统——泥沙调度分析模块运用实例

据统计,与水库按33700立方米每秒控制下泄的调度工况相比,实施泥沙调度后三峡水库出库沙量增多35万吨,泥沙淤积重心明显下移,变动回水区内冲刷量增多73%,清溪场至万县段淤积量减少61%,泥沙大都淤积在万县至坝前段死库容内,对减少防洪库容内淤积、优化库区泥沙淤积分布作用显著。

近年来,以三峡水利枢纽为先行先试的数字孪生水利工程建设正在如火如荼地进行,其中“预报、预警、预演、预案”等核心功能都离不开实时监测数据和预报数据支撑。长江水文充分发挥专业优势,全力投入数字孪生三峡建设,实现泥沙调度“四预”目标,在水库综合调度决策过程中提供硬核支撑,为三峡水库库容安全贡献水文力量。长江委水文局还将持续创新泥沙在线监测技术,优化算法模型,不断提升泥沙实时监测、预报调度精细化和智能化水平。


责任编辑:杨杰
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