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5.2 三峡入库沙量大幅度减少 上游来沙是三峡水库 “蓄清排浑” 运行的重大问题,也是制约水库运
行期各特征水位的关键所在。表 3列出三峡水库近 10年入库出库径流量和输沙量。2013—2022年 10年
年平均入库沙量为 0.7928亿 t,初步设计阶段成果是 5.09亿 t,减幅为 84.4% [20] 。2008年以来,库尾重庆
主城区河段年内冲淤一般表现为 [21] :汛期以淤积为主,汛前消落期以冲刷为主,如 2020年防洪库容内
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淤积泥沙 2440万 m ,在次年消落期也基本被排沙冲刷。同时上游水库调蓄削峰效应显著,为消落水位
及消落时间、汛期防洪运行水位动态控制、提前蓄水至正常蓄水位等涉及特征水位的调整提供了可能。
表 3 三峡水库近 10年入库出库径流量和输沙量
三峡入库 三峡出库
年份
径流量?亿 m 3 输沙量?万 t 径流量?亿 m 3 输沙量?万 t
2013 年 3344.8 12700 3694 3280
2014年 3820.3 5540 4436 1050
2015 年 3357.8 3200 3816 425
2016 年 3719.2 4220 4257 884
2017 年 3728.1 3440 4365 323
2018 年 4294.3 14300 4717 3880
2019 年 4015.5 6850 4441 936
2020 年 4732.5 19400 5395 4970
2021 年 4058.4 8270 4674 1110
5.3 三峡水库运行期设计洪水 梯级水库设计洪水,可采用暴雨或流量资料,设计暴雨常采用同频率
法和典型年法来解决暴雨的空间组合问题。郭生练等 [22] 首次提出梯级水库运行期设计洪水的概念、定
义、理论和方法。推求受上游水库调蓄影响后下游控制断面的设计洪水,目前主要有两种技术途径:
(1)最可能洪水地区组成方法。我国 《水利水电工程设计洪水计算规范》 (SL44—2006)推荐,洪
水地区组成一般采用典型年和同频率组成两种方法。对于单库,一般多考虑同频率组成及典型年组成;
梯级水库则大多采用典型年组成或通过自下而上逐级分析的方法拟定,即各级设计洪量可以采用不同的
典型洪水进行分配,也可混合采用典型年法及同频率组成法分配洪量。作者团队重点研究探讨了基于
Copula函数的最可能洪水地区组成法,并分析比较各种洪水地区组成方法的优缺点和适用条件 [23] ,采用
最可能洪水地区组成法分别推求了乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡水库运行期设计洪水及汛期
控制水位 [24] 。选择 1954、1981、1982、1998和 2020典型年洪水过程线,分别推求经上游水库调蓄影响
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后的三峡水库坝址 1000年一遇设计洪水,设计洪峰为 83553m ?s,3、7、15、30d洪量为 199.9亿、
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388.3亿、755.7亿、1326.8亿 m ,相比初设成果分别减少了 15.4%、19.1%、20.2%、17.1%和 16.6%。
( 2)非一致性洪水频率分析法。传统的洪水频率分析方法,要求洪水资料必须满足独立随机同分
布假设,即样本资料系列应具有一致性。由于受全球气候变化及人类活动的影响,流域水文循环过程
和产汇流条件发生了改变,资料系列的一致性假设条件无法满足,通过传统频率计算方法获得的设计
结果的可靠性受到质疑。近些年来非一致性洪水频率分析已成为设计洪水研究的一个前沿问题,核心
内容包括水文序列非一致性诊断技术与非一致性洪水频率分析方法两个方面 [26] 。Rigby等 [27] 提出了适
用于位置、尺度和形状参数的广义可加模型,可以灵活地描述随机变量分布的任何统计参数与解释变
量之间的线性或非线性关系,为时变矩法的研究应用提供了强大便捷的工具。López等 [28] 在考虑水库
集水面积以及调蓄库容的基础上定义了水库系数,以此来量化水库调蓄作用对下游洪水过程的影响。
通过构建水库系数与分布参数的函数关系,即可估计受水库调蓄影响的洪水序列的频率分布。延长洪
水系列资料至 2022年,计算三峡水库上游 1991年以来的大型水库系数,采用考虑历史洪水资料的非
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一致性洪水频率分析,计算得到三峡水库坝址 1000年一遇设计日洪峰 80900m ?s,3、7、15、30d
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洪量为 204.8亿、422.3亿、782.2亿、1382亿 m ,相比初设成果分别减少了 18.1%、17.1%、13.2%、
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