水库基本知识

② 盐碱化 库渗水经土壤毛细管溶解矿物质并升至地表， 地表蒸发后盐分浓度增加
③ 改变降雨时间分布 夏季：库水温度低于气温，大气对流减弱，降雨量下降 冬季：库水温度高于气温，大气对流增强，降雨量上升 ④ 对气温影响 冬暖夏凉
有资料表明：年平均气温略有升高
（4）对水文的影响
（主要为对下游的影响）
日益引起关注！
（4）对水文的影响
（主要为对下游的影响）
① 非汛期蓄水截流，致下游河道水位大幅下降甚至断流
下游地区地下水位下降 河流自净能力下降，引起生态环境问题 下游天然湖泊来水减少、水面萎缩 增加下游灌溉、取水困难 入海口因流量减少致河口淤积，还致海水倒灌
鄱阳湖
② 以发电为主的水库，因发电调峰调频，下泄流量变幅大而频
1982年葛洲坝截流以 前，每年洄游到长江上游 产卵的中华鲟超过3500 尾，建坝后不足500尾
呜呜回不了家了~~
水至清则无鱼，没吃的了~~~
清水下泄，下游饵料不足
下泄水流高速致含氧、 氮量过饱和，鱼类易发“气 泡病”
资料：葛洲坝下泄流量4.1~7.7 万m3/s，氧饱和度112~127%，氮 饱和度125~135%，幼鱼死亡率 达32.3% ！
（七）附加库容
当库水较显著流动（大流 量泄洪、上游洪水）时，水 库上游部分水面受水面坡降 影响呈向上抬升、相较库水 静止时形成的库容。
非固定值（随库水面流速而变化） 水库调洪计算时，一般无需考虑，但： 涉及上游可能淹没区域，同时： 对梯级电站考虑尾水衔接时也应考虑
2.3 水库运用（水库调度）
汛期来临时，原则上 必须执行汛限水位 （降水位、腾库容） 度汛
（四）校核洪水位
对应校核频率洪水时，坝前 允许达到的最高水位
水库在非常运用情况下，允许临时达到的 最高洪水位 确定大坝顶高及进行大坝安全校核的主要 依据 例：隔河岩水利枢纽工程 “千年一遇”设计， “万年一遇”校核
（六）防洪高水位
小浪底水库泄洪及排沙
弃水量小。因水库在异重流 排沙前后均能蓄水，水库在汛 期仍可保持一定调蓄能力，而 不至于产生大量弃水 尤适于水量较缺乏、或无法 泄空排沙的水库
2011年7月5日，位于河南济源的黄河小浪底水库出水口又现大浪淘沙胜景 2011年度黄河调水调沙自6月19日开始实施，通过万家寨、三门峡水库加大 下泄流量，在小浪底水库区形成高含沙水流，人工塑造异重流并排沙出库。7月 8日排沙结束，初步计算（上游的）三门峡水库排沙2870万吨，小浪底水库排沙 3639万吨，排沙比为126%
对航运、灌溉引水、水产养殖影响明显 对下游堤防稳定性不利
库建了，水终于清了，问题又来了
③ 水库泄水含沙量降低
致下游堤脚淘刷 致下游河床深切，更进一步降低河道水位，... （如黄河中下游）淤积造、肥田计划泡了汤...
2012年5月 鄱阳湖
（4）对水体的影响
（仅讨论库区）
（5）对鱼类的影响
【异重流排沙】
当含沙量高洪水进入已蓄水 水库时，因浑水重度较大、与 蓄清水基本不相混掺而是潜入 清水下方沿库底向坝前运行。 如此时及时打开底孔闸门，可 将浑水排出库外
两种或者两种以上比重相差不大、本可相 混的流体，因比重的差异而发生一种流体沿 着交界面的方向流动，在流动过程中并不与 其它流体发生全局性掺混现象的相对运动。
好冷，没心思谈恋爱~~
气死偶了！
下泄水冷，影响鱼类繁育
二、对社会环境的影响
（1）移民问题
“三峡工程由枢纽、移民、输变电三大部分组成。其中，枢纽 和移民工程概算静态总投资900.9亿元(枢纽工程500.9亿元，移 民400亿元)，测算的动态总投资为2039亿元。从实际执行结果 来看，枢纽工程静态投资控制在原概算500.9亿元以内，水库移 民静态投资较原概算增加130.78亿元，工程动态投资预计可控制 在1800亿元左右”——（2009年） “三峡库区最终移民人数将达到１４０万人 ”—（2009年）
（资料引用）
（1）对地质的影响
② 库岸滑塌 水库蓄水后水位升高，致岸坡土体抗剪力强度下 降，易发生塌方、山体滑坡、危险岩体失稳 ...
水库诱发地震活动发现于本世纪30年代。最 早发现于希腊的马拉松水库．伴随该水库蓄水、 1931年库区就产生了频繁的地震活动。此后，发 现有相当一部分水库蓄水过程中伴随有水库诱发 地震现象。 60年代以来出现了一些新的情况： 一方面是几个大水库相继产生了6级以上的强 烈地震，造成大坝、附近建筑物的破坏和人员的 死伤； 另一方面是发现了深井注水(美国)可以诱发 地震，为水库诱发地震的形成机制提供了有价值 的资料。于是这方面的研究重新活跃起来。
（3）对气候的影响
网络争议热点！
（大型水库对局部小气候的可能影响）
① 增加降雨几率与降雨量 库面蒸发量较天然河流增加 ② 改变降雨空间分布 库面蒸发量较天然河流增加，但水库水体低温效应...
② 沼泽化 致土壤过分湿润，植物根系呼吸困难（渍害）
有资料表明：库区及邻近地区降雨量有减少、而一定距离外围区有所增加 有资料表明：地形雨效应增强
第二章 水库基础知识 （Reservoir）
葛洲坝水库
2.1 水库特征水位与库容
characteristic water level of reservoir
库容曲线
一、特征水位
（一）正常蓄水位
（设计兴利水位，设计蓄水位）
（二）死水位
（设计低水位）
水库正常运行情况下允许 消落到的最低水位
水库正常运行情况下允许 经常保持的坝前最高水位
适用于中小型水库
2.5 水库对环境的影响
一、对自然环境的影响
（1）对地质的影响
① 水库诱发地震
对自然环境、人文社会环境
【成因】 水体压重致地壳应力增加； 水渗入断层，致断层间易滑动 增大岩层中孔隙水压力 ......
（文献）胡疏良：库容大于100亿m3的 水库，水深只要达到60—90m时，水 库诱发地震的机率占5％以上。
修筑水中围堰 放於出沙 於就良田
【人工排沙法】
实施条件：水库泄空期间 用人工将主槽两侧的淤泥推向主槽 或：将水流导入滩地上预先开设的新主槽，依靠清水基流冲 刷并将泥沙排至库外 （浑水可用于下游淤灌）
【机械清淤法】
清淤机械：挖泥船，吸泥泵，...
【虹吸清淤法】 【高渠泄水冲淤法】
① 在水库上游河道修建低坝或围堰 ② 由上述围堰始沿水库周边架设高渠，并间隔在库区滩面开设 横向引槽 ③ 上游高水头水引入高渠引槽，冲刷滩地淤泥入主槽 ④ 通过底孔等排出
（1）对地质的影响
③ 水库渗漏 致库区水文条件变化。如库水水质较差（如尾矿水 库），可致地下水体污染
（1）对地质的影响
④ 抬升地下水位 蓄水后因渗漏使库区周边地下水位上升，可致： • 低洼地带沼泽化 • 土壤次生盐碱化 • 建筑物地基沉降
（2）对土壤及农业的影响
① 浸没 致土壤通气条件差，土壤微生物活动受限、 肥力下降
（四）拦洪库容
防洪限制水位——设计洪水位
（二）兴利库容（调节库容）
死水位——正常蓄水位间
（六）总库容
校核水位以下
（五）调洪库容
汛限水位——校核水位间
•水库汛期正常运行条件下空置，仅当现校核 洪水时，该库容才允许动用 •出现校核洪水时，“保坝为要”，水库可按其 最大下泄流量泄洪，允许下游承受一定程度 的损失
对应设计频率洪水时，坝前 允许达到的最高水位
是水库在正常运用情况下允许达到 的最高洪水位 挡水建筑物稳定计算的主要依据 “设计”能用； “校核”不垮！
（五）防洪限制洪水位（汛限水位）
在汛期允许兴利蓄水的上限水位
是水库在汛期防洪运用时的起调水位 关系到防洪和兴利的结合问题，需兼顾两 方面需求确定 汛期结束后，再将库水位升至正常蓄水位
然调度计划一旦确定 和经过审批，除非经审 批部门批准，必须严格 执行
【控制指标】 允许最高水位 （校核水位） 防洪限制水位 （汛限水位/防洪高水位） 汛末蓄水位 兴利下限水位 （死水位） 防洪运用标准 （洪水重现频率）
【规范】水库调度工作规范
【工作内容】 拟定水库调度方式 编制水库调度计划 确定各项控制运用指标 进行面临时段的实时调度等
一般由水库淤积年限、发电最低水头、灌溉及航运最 低水位等因素确定 确定工程效益、水工建筑物尺寸、库区淹没及水电站 出力等指标的基本也是最重要依据 也是：为了保证兴利部门枯水期的正常用水，水库在 丰水期后期需达到的水位
各路神仙吐槽—— 发电方：要高 灌溉/给水方：要低 航运方希望：要足够
（三）设计洪水位
（水土保持措施与工程，略）
2、发挥自身效能——合理调度运用，减少来沙量
3、人工机械清理——清除水库淤积
2、合理运用水库减少水库淤积
【蓄清排浑】
<利用规律> 来沙主要集中在汛期、 尤其是前段洪水
“蓄清排浑” 异重流排沙 “引洪放於” ......
ห้องสมุดไป่ตู้
水库迎迅时需降低水位 <方式> 准备：汛期降低水位甚 至空库迎迅； 排浑：当高含沙量（浑） 洪水入库时，利用排沙设 施（底孔、输沙隧洞）排 沙减於； 蓄清：汛末来水含沙量 小（清），拦蓄径流、蓄 水兴利
Reservoir Dispatching
运用水库的调蓄能力，按来水、蓄水实况和水文预报，有计划地对入 库径流进行蓄泄。在保证工程安全的前提下，根据水库承担任务的主次， 按照综合利用水资源的原则进行调度，以达到防洪、兴利的目的，最大限 度地满足各方面需要 【调度对象特点】 多约束、多目标 多因子耦合 具有不确定性
大坝拦截，阻碍鱼类洄游
库区水流缓慢、上下层对流减弱、水体变清澈
自净能力下降 沟汊等浅水区易致水华 有利藻类光合作用藻类大量生长沉底腐烂，库 底氧含量下降且释放沼气、二氧化碳等温室气体 也有有利的一面 库水清澈，“高峡平湖”——风光更加旖旎 藻类呼吸产生的CO2，致水中钙离子结合沉淀，降 低水质硬度 宜于水产养殖
三门峡水库排沙
2010年6月19日，小浪底水库出 水口排出的带有大量泥沙的水流， 与邻近发电洞排出的清水交汇一 处，黄蓝分明
6月19日上、下午底孔泄流对比
【引洪放於】
以 案 例 引 出 概 念
3、水库淤积清除
在含沙量大时，结合灌溉引洪放於，在减少水库 淤积同时，还可营造农田、改良土壤
人工排沙法 机械清淤法 虹吸清淤法 高渠冲於法 ......
遇到下游防护对象的设计标准洪水 时，在坝前允许达到的最高水位 仅当水库承担下游防洪任务时,才需确 定此水位。
二、特征库容
（一）死库容（垫底库容）
对应死水位
一般不能发挥水量调节、水库兴利效能 （除非遇特殊情况、如大旱之年而动用） 可用于淤沙
（三）防洪库容
汛限水位——防洪高水位间
发生设计洪水时，水库一方面蓄水，一 方面以不超过下游河道设计径流泄洪，防洪 库容则正好可容纳设计洪水量蓄在水库的洪 水，同时水位不超过防洪高水位
【水库失事案例】
758板桥水库垮塌事件
—— “人类最大的技术性错误灾难”（注：国外评价语） —— 创世界 6小时降水量 记录：860mm
（2）对文物的淹没及保护问题 （3）对传染病流行学的影响
（血吸虫，疟疾，霍乱，痢疾，伤寒，...）
——亡24万人（其中当时亡10万人）（注：国外估计） 8月4日~8日，暴雨中心最大过程雨量：1631mm， 8月5日~7日， 3天最大降雨量：1605毫米 暴雨中心——位于板桥水库的林庄，最大6小时雨量830mm，超过了当 时世界最高记录（美国宾州密士港）的782mm；最大24小时雨量 1060mm，也创造了我国（注：大陆）同类指标的最高记录 几天之内，全地区有大小26座水库相继崩堤垮坝
【摘 要】为减轻“二级悬河”对下游防洪带来的威胁,根据黄河下游的实际地形和 来水来沙情况,指出以自流方式引洪放淤治理“二级悬河”的可行性表现在：①有适 合引洪放淤的地形条件;②有大面积的受“二级悬河”威胁的滩区需要治理;③有合适 的水沙条件;④滩区存在巨大的沉沙空间.因此,根据滩区的实际地形,充分利用黄河 洪水泥沙的特点采取引洪放淤治理“二级悬河”是可行的. （刘筠 等.引洪放淤治理 “二级悬河”可行性探讨.人民黄河。2006（6））
【案例】某水库调度运行方案
（其余略。因《水电能源优化运行》等后续课程将详述）
2.4 水库淤积
Reservoir Sedimentation
一、水库淤积形态
水流挟带的泥沙在水库内发生淤积的现象
资料：水库泥沙淤积之害
二、水库淤积的防治措施
1、从源头——加强（上游）水土保持，减少来沙量
1、加强水土保持减少泥沙入库