三峽成庫初期重慶河段水位流量關系演變研究

劉天云，張 璠，劉 勇

(1.長江航道局，湖北 武漢 430010；2.長江重慶航運工程勘察設計院，重慶 401147)

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三峽成庫初期重慶河段水位流量關系演變研究

劉天云1，張 璠2，劉 勇2

(1.長江航道局，湖北 武漢 430010；2.長江重慶航運工程勘察設計院，重慶 401147)

在收集大量水文資料的基礎上，采用數值分析的方法，得到三峽成庫初期對長江寸灘站水位流量關系產生影響的臨界壩前水位為156 m。以此臨界水位為界，在壩前水位之下重慶主城河段處于天然狀態，之上則為庫區或回水變動區狀態。同時給出了三峽成庫初期寸灘水文站的水位流量關系曲線，采用分流量級擬合的方法，可獲得較好的結果。

水利工程；三峽工程；臨界水位；水位流量關系

自三峽工程開始蓄水以來，經過了135-139 m、144-156 m調度運行階段，于2008年9月底進入了175-145-155 m實驗性蓄水階段，并于2010年10月26日首次蓄水至175 m(文中水位均為吳淞高程)。

長江寸灘水位站位于重慶朝天門下游約7 km，位于三峽水位回水變動區中段，是三峽庫區進口控制水文站，也是重慶水情預報和實測的重要水文站。三峽成庫后，采用壩前水位175-145-155 m調度運行。當壩前水位為175 m期間，重慶河段枯水水位比天然情況(寸灘天然最低水位不到159 m)高出10 m多，顯然破壞了寸灘水文站天然狀況下的水位流量關系，原有的水位流量關系不能再使用[1-4]。

筆者根據收集的部分資料，對三峽成庫初期重慶河段，主要是寸灘水文站的水位流量關系進行初步的統計和分析，希望對城市水文預報、涉河工程建設等有所助益[2,5]。

1 三峽成庫前寸灘站水文站水位-流量關系

1.1 水文站基本概況

寸灘水文站位于嘉陵江和長江匯合口下游約7 km處，集水面積866 559 km2。1939年設站，基本水尺在左岸，1956年下遷600 m至三家灘，繼續觀測至今。經與重慶海關建立關系查補延長，該站具有1892年至今的流量資料。水位流量關系基本穩定，中高水位時略受漲落影響，但軸線歷年變動甚小。

1.2 天然水位-流量關系

根據三峽成庫前寸灘水文站水位、流量實測資料以及相關研究成果，寸灘站的水位-流量關系曲線如圖1。從圖1可以看出，當流量Q<20 000 m3/s情況下，實測點緊緊圍繞相關線，水位-流量之間相關性十分緊密；當Q>20 000 m3/s后，即使是實測點分布帶較寬，水位、流量也基本呈現單值關系，二者的相關性仍較好。采用水位推求流量或流量推求水位，都不會造成較大的誤差。

圖1 三峽成庫前寸灘站水位-流量關系曲線

2 三峽壩前水位調度曲線變化

三峽工程初步設計擬定的三峽水庫正常調度方式如圖2。汛期6—9月一般按防洪限制水位145 m運行；10月初開始蓄水，至10月底蓄至正常水位；一般情況下，1—4月為水庫消落期，庫水位不低于枯水期消落低水位155 m，5月底庫水位消落至枯水期消落低水位，6月上旬末庫水位降至防洪限制水位145 m。

圖2也繪制了2009—2012年三峽壩前實際水位調度曲線，可以看出，實際壩前水位過程與原初步設計存在較大差異。差異主要集中在汛末起蓄時間，2011年和2012年已經按175 m蓄水，其起蓄時間約為8月20日，比初步設計提前約40 d。

圖2 三峽壩前水位調度曲線

3 三峽成庫初期寸灘水位-流量關系初步分析

3.1 對寸灘水位流量關系產生影響的壩前臨界水位

以寸灘水位庫后壅高(三峽成庫后寸灘站水位—三峽成庫前同流量的寸灘站水位)為縱坐標，以三峽壩前水位超高(壩前水位—寸灘同流量的天然水位)為橫坐標，繪制寸灘水位庫后壅高-壩前水位關系曲線，見圖3。從圖3可見：當壩前水位<156 m時，寸灘水位庫后壅高集中在0 m附近。這說明壩前水位<156 m時，壩前蓄水對寸灘站水位-流量關系基本無影響，可將156 m作為壩前蓄水是否對寸灘水位流量關系影響的臨界水位。據近4年資料的初步分析，壩前水位低于156 m的時間約占全年的38%[6-8]。

圖3 三峽壩前水位對寸灘站水位-流量關系的影響

3.2 三峽成庫初期寸灘水位-流量關系初步分析

前面已分析，當壩前水位<156 m時，寸灘水位流量關系仍可采用天然情況的關系，一般5月1日—9月15日屬于此范疇。但當壩前水位>156 m后，關系成繩套形式(圖4)，難以直接表達[9-10]。通過較為詳細的數值分析，可采用圖4的寸灘水位壅高、壩前水位超高按分流量級進行查取。查取時需要注意的是曲線的適用范圍，延長查取會產生較大誤差。

圖4 三峽成庫初期寸灘水位-流量關系

圖5為計算值與實測值的對比，可以看出二者符合較好，用圖4的曲線初步描述三峽成庫初期寸灘站水位-流量關系是合適的。

圖5 寸灘水位實測值與計算值比較

4 結 論

1)三峽成庫前寸灘水文站水位-流量關系曲線在流量Q<20 000 m3/s時，水位-流量之間相關性十分緊密，單值關系好；當Q>20 000 m3/s后，實測點分布帶略有展寬，但仍基本呈現單值關系。

2)三峽工程壩前水位實際調度曲線與初步設計擬定的調度方式存在一定差異，主要體現在汛末起蓄時間提前較多，如近兩年起蓄時間比初步設計提前約40 d。

3)壩前水位156 m為三峽蓄水對寸灘水位流量關系影響的臨界水位，當壩前水位高于156 m時，重慶主城河段才受三峽蓄水的影響，否則重慶主城河段仍處于天然狀態。

4)三峽成庫后，寸灘水文站水位流量關系出現多值的繩套關系，可采用寸灘庫后壅高、壩前水位超高、分流量級等參數和方法進行分析查取。

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Research on Water-Flow Relationship Evolution of Chongqing Reach Early in the Three Gorges Reservoir

Liu Tianyun1, Zhang Fan2, Liu Yong2

(1. Changjiang Waterway Bureau, Wuhan 430010, Hubei, China;2. Changjiang Chongqing Harbour and Waterway Engineering Investigation and Design Institute, Chongqing 401147, China)

On the basis of collecting a large number of hydrological data, using the method of numerical analysis, it showed that critical water level which impacted on Cuntan station in Chongqing reach water-flow relationship after the Three Gorges Reservoir was 156 m. This critical water level was taken as a bound. When the water level was below it, Chongqing reach was in natural state; when the water level was above it, Chongqing reach was the reservoir or the fluctuating back water district. The water flow curve of Cuntan station in the early years of the Three Gorges Reservoir was available. The result shows water-flow relationship adopting the method of shunt magnitude in the fluctuating back water district is good.

hydraulic engineering; Three Gorges Reservoir; critical level; water-flow relationship

10.3969/j.issn.1674-0696.2015.03.16

2014-01-20；

2014-05-25

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2011BAB09B01)

劉天云(1984—)，男，安徽阜陽人，高級工程師，主要從事港口、海岸及近海工程設計與管理工作。E-mail: 593543010@qq.com。

TV135.4

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1674-0696(2015)03-076-03