三峡工程运行条件下汉渝过游经济关系优化研究.docx

三峡工程运行条件下汉渝过游经济关系优化研究 三峡水电站具有良好的峰峰调整效果。非洪水期和洪水季的调整是提高三个行业能源质量不可或缺的重要举措。 三峡电站非汛期调峰以枯汛交替的5月份、汛枯交替的10月份和11月份,以及枯水期12月份和3月份的负荷日调节为典型的控制性方案。在调峰运行过程中,4 h内流量变幅最大可达16 000 m3/s,而1 h内的流量变幅最大值可达6 000 m3/s。 汛期调峰以调峰容量为6、8、10 GW为控制性方案,并进一步选定对航运不构成实质性不利影响的调峰容量,相应的日平均流量级为10 000、15 000、20 000 m3/s。在调峰过程中,2 h流量变幅为12 000 m3/s,1 h最大变率可达6 000 m3/s。而且这种变差随着调峰容量的增大而增大。枢纽在24 h内不同时段下泄流量的变化随各时段电站输出电量的变化而变化。 可见,三峡工程在电站调峰运行条件下的非恒定流问题是很突出的。模型试验表明:针对试验研究的三峡电站各典型调峰方案,充分利用葛洲坝水库的日调节库容,选择和优化葛洲坝反调节泄流方式,并使之与相应的三峡电站调峰方案同步运行,即可将相关河段的通航水流条件控制在航运允许的范围内。 1 在这两座水库之间，宜昌河和水文条件 1.1 葛洲坝上河道冲淤情况 自三峡坝轴线至葛洲坝坝轴线,流程38.39 km,称两坝间河段。其中三峡坝轴线至乐天溪,流程9.6 km,为宽谷段,上首为三斗坪弯道(坝下),下首为乐天溪弯道,二弯道间河道顺直,河槽呈复式断面,汛期江面宽最大可达1 400 m,乐天溪自弯道凹岸(北岸)注入长江。乐天溪至南津关,流程26.49 km,为狭谷段,河槽窄深,呈“U”或“V”型,水面宽一般为300 m,最窄处仅200 m,全段峰回河转,山重水复,多急弯、瓶颈段,岸壁陡峭,两岸多有山嘴伸布江中,错相对峙。葛洲坝建坝前,汛期水深流急,翻泡、旋涡、冲击波、剪刀水等险恶流态发育,形成中、高洪水滩(40 000 m3/s以上);葛洲坝建坝后,本段水流一般较为平缓,但在高洪水期和葛洲坝泄洪期间水势几近于天然状态。枯水、平水期(25 000 m3/s以下)水流平顺,流速不大。全段多支流入汇。南津关至葛洲坝前,流程2.3 km,为山区向平原过渡段,江面自300 m展宽为2 500 m以上,水势平缓。坝前500 m北岸有较大支流黄柏河入汇,斜指上游。 两坝间河段的有效调蓄库容为8 600万m3(相应的葛洲坝坝前水位为63~66 m),具有“水库”及“河道”双重特性。由于葛洲坝工程竣工,该河段形成河道型水库,冲淤变化已达到基本平衡。葛洲坝水库蓄水后,两坝间航道处于水库的常年回水区中,航运条件得到了根本改善。 1.2 全河段及通航控制段 宜昌河段上起葛洲坝,下迄虎牙滩,全长 22.71 km。坝下3.9~9 km沿江为码头密集区,枯水期江面宽约700 m,汛期约900 m。本河段航深控制段为三江下引航道,全年95 %以上保证率航深超过3.5 m。全河段岸坡稳定,槽身微弯,洲滩错相对峙,冲淤交替变化,主泓呈“S”形流路,河床纵剖面呈起伏状,自李家河以下5 km为顺坡,最低高程约20 m,胭脂坝头部以上3 km为倒坡,坡顶最低高程约30 m,倒坡高差约10 m。全河段碍航流态,诸如:翻泡、漩涡、剪刀水等不发育。 大江和三江下引航道以及码头密集段为宜昌河段的通航控制段。宜昌河段的水力特性在不同水文年有较大的随机性,而在年内,又有涨水和落水过程之别。 2 非固定水库流量的表示及对交通的影响 2.1 日变幅和小时变率指标 上游电站下泄流量和两坝间河段沿程水流边界的变化会导致沿程水位发生相应变化,水位的这种变化通常用“日变幅”和“小时变率”这两个指标予以具体表征。过大的“日变幅”和“小时变率”将对船队的航行、停泊、码头作业、航道维护、航政管理产生一定的不利影响,如有的电站在调峰期间,可以使得相应下游河道的日变幅高达7~8 m/d,因此航运要求对“日变幅”和“小时变率”规定一个合适的限值。图1所示为两坝间不稳定流波传播的坦化过程。 2.2 局部河段水流速度 水流流速变化对船舶航行或停靠的作用力,是河流通航水流条件的主要组成部分。由于上游高水头电站在调峰期间下泄非恒定水流,因而在两坝间形成的波流运动使得流速的大小和方向发生周期性变化,在若干局部河段呈现出顺流、逆流、斜流、横流交相更迭的流速变化,对航行船队的航态、舵效、舵角、漂角、对岸航速等产生一定程度的影响,因此也应根据不同船队性能,对流速规定一个适当的限值,并控制电站调峰水流的流速不对船队的航行和停泊产生不利影响。 2.3 通航水流条件分析 水面比降会对航行船队产生阻力,称“比降阻力”,并对停泊船队的平稳产生影响,因此水面比降是河流通航水流条件的重要参数(图2)