王玉璇 金中武 陳鵬

摘要：水庫(kù)減淤調(diào)度是保障水庫(kù)綜合效益發(fā)揮的重要措施。以2003～2018年三峽庫(kù)區(qū)主要水文站實(shí)測(cè)水沙數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)分析了庫(kù)區(qū)來(lái)水來(lái)沙規(guī)律，將庫(kù)區(qū)按照沿程水文站布置分為3個(gè)庫(kù)段，采用逐步回歸的方法探討了庫(kù)區(qū)不同庫(kù)段的輸沙比與不同影響因素之間的相關(guān)情況，并建立了不同庫(kù)段輸沙比公式。結(jié)果表明：① 寸灘至清溪場(chǎng)庫(kù)段輸沙比的主要影響因素為流量沿程變化系數(shù)和水沙系數(shù)，清溪場(chǎng)至萬(wàn)縣庫(kù)段輸沙比的主要影響因素為洪水滯留系數(shù)和含沙量，萬(wàn)縣至廟河庫(kù)段輸沙比的主要影響因素為洪水滯留系數(shù)和流量;② 基于不同庫(kù)段排沙比公式提出了提高排沙效率分段調(diào)度的新思路，即沙峰輸移至清溪場(chǎng)站降低水位，輸移至萬(wàn)縣站繼續(xù)加大下泄流量。研究成果可為三峽水庫(kù)沙峰優(yōu)化調(diào)度提供參考。

關(guān) 鍵 詞：輸沙比; 回歸分析; 排沙調(diào)度; 三峽水庫(kù)

中圖法分類號(hào)： TV14

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.05.003

0 引 言

三峽工程自2003年蓄水運(yùn)用以來(lái)，經(jīng)歷了圍堰蓄水期、初期運(yùn)行期和試驗(yàn)性蓄水期3個(gè)階段。隨著庫(kù)水位的逐漸抬升，庫(kù)區(qū)河道水沙輸移規(guī)律開(kāi)始逐漸發(fā)生變化，水流流速沿程逐漸降低，水流挾沙能力明顯減弱，導(dǎo)致泥沙沿程落淤。實(shí)測(cè)資料表明，2003年以來(lái)三峽庫(kù)區(qū)泥沙淤積速度比預(yù)測(cè)情況明顯減緩，但庫(kù)區(qū)累計(jì)泥沙淤積量不斷增加，逐漸侵占有效庫(kù)容，年排沙比也從圍堰蓄水初期的40%左右逐漸降低至試驗(yàn)性蓄水期的20%左右，有些枯水年份甚至僅達(dá)到7%?？梢?jiàn)研究水庫(kù)的排沙效率影響因素及變化趨勢(shì)，進(jìn)一步優(yōu)化水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度方案，進(jìn)而提高水庫(kù)的排沙效率，減緩三峽庫(kù)區(qū)泥沙淤積進(jìn)程，對(duì)充分發(fā)揮水庫(kù)的綜合效益有著重要意義。

排沙比問(wèn)題一直都是學(xué)者們的研究重點(diǎn)。胡浩[1]、張歐陽(yáng)[2]、張紅武[3]分別對(duì)影響新疆克孜爾水庫(kù)、洞庭湖、涇河?xùn)|莊水庫(kù)排沙比的因素進(jìn)行了研究。張帥等[4]整理了小浪底水庫(kù)汛期資料，驗(yàn)證分析了已有水庫(kù)排沙比計(jì)算公式;王隨繼等[5]利用雙累積曲線法對(duì)黃河下游河道實(shí)測(cè)水沙數(shù)據(jù)分成5個(gè)階段進(jìn)行了分析;張艷艷等[6]分析了黃河下游河道洪水資料并建立了排沙比回歸模型;傅旭東等[7]從沖積河流輸沙率關(guān)系入手，分別用不同的方法對(duì)黃河流域排沙比規(guī)律進(jìn)行了研究。

關(guān)于三峽水庫(kù)排沙比問(wèn)題，陳桂亞等[8]深入研究了三峽水庫(kù)各年年內(nèi)水沙過(guò)程，指出庫(kù)區(qū)河道特性、入庫(kù)水沙條件以及壩前水位變化是影響排沙比的主要因素;董占地等[9]分析指出三峽水庫(kù)壩前水位和出入庫(kù)流量是影響排沙比的主要因素，此外入庫(kù)沙量和泥沙粒徑也對(duì)排沙比的大小有影響;黃仁勇等[10]探討了三峽水庫(kù)汛期排沙比與不同影響因素之間的關(guān)系，并引入洪水滯留系數(shù)建立了擬合程度較好的排沙比公式。

還有許多學(xué)者為提高水庫(kù)排沙減淤調(diào)度提供了有力的技術(shù)支持。朱玲玲等[11]基于河段的泥沙沖淤規(guī)律和河床組成分析成果建立了一維數(shù)學(xué)模型，提出了懸移質(zhì)泥沙走沙基本條件;張為等[12]針對(duì)梯級(jí)水庫(kù)蓄水后三峽水庫(kù)洪峰沙峰異步特性變化規(guī)律進(jìn)行分析，并探討了其主要原因;張地繼等[13]采用實(shí)測(cè)資料分析和數(shù)值模擬的方法，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)沙峰的輸移特性和衰減規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究;董炳江等[14-15]對(duì)三峽水庫(kù)洪峰與沙峰傳播特性進(jìn)行了研究，并對(duì)2012，2013年和2020年沙峰排沙調(diào)度進(jìn)行了分析總結(jié)調(diào)度。

然而對(duì)三峽庫(kù)區(qū)的排沙比問(wèn)題研究還不夠充分，尤其是不同庫(kù)段輸沙比對(duì)來(lái)水來(lái)沙條件的響應(yīng)以及變化趨勢(shì)。本文以多個(gè)水文站實(shí)測(cè)逐日水沙數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分段對(duì)三峽水庫(kù)典型場(chǎng)次洪水過(guò)程中輸沙比與不同影響因素的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，分別建立各庫(kù)段汛期輸沙比回歸公式，并基于此提出了提高水庫(kù)排沙效率的調(diào)度思路。

1 三峽水庫(kù)來(lái)水來(lái)沙情況及資料選取

2003～2018年，三峽水庫(kù)入庫(kù)沙量23.36億t，出庫(kù)（黃陵廟站）沙量5.62億t，不考慮區(qū)間來(lái)沙，水庫(kù)淤積泥沙17.74億t。從年際淤積變化情況來(lái)看，水庫(kù)泥沙累計(jì)淤積強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大、后減小的變化特點(diǎn)。特別是2012，2013年溪洛渡、向家壩水庫(kù)蓄水運(yùn)用后，上游來(lái)沙大幅度削減，水庫(kù)淤積速度大幅下降，2014～2018年年均淤積泥沙約0.48億t，僅為2003～2013年年均淤積量（1.39億t）的34.7%。

實(shí)測(cè)地形資料表明：三峽水庫(kù)在2003年6月至2006年10月的圍堰蓄水期，庫(kù)區(qū)累計(jì)淤積泥沙4.78億m3，平均每年淤積泥沙1.59億m3;在2006年10月至2008年10月的初期蓄水期，庫(kù)區(qū)累計(jì)淤積泥沙3.20億m3，平均每年淤積量為1.60億m3;從2008年10月至2018年12月的試驗(yàn)性蓄水期，庫(kù)區(qū)累計(jì)淤積泥沙8.64億m3，平均每年淤積量0.84億m3。

隨著汛期壩前平均水位的抬升，水庫(kù)的排沙比有所減小。在圍堰發(fā)電期（汛期壩前平均水位為135m）、初期運(yùn)行期（汛期壩前平均水位145 m）、2008年汛后進(jìn)入試驗(yàn)性蓄水期后，水庫(kù)年平均排沙比分別為31.9%，20.4%和18.3%。

本文收集三峽庫(kù)區(qū)寸灘站、清溪場(chǎng)站、萬(wàn)縣站、廟河站、黃陵廟站2003～2018年的水位、流量、含沙量、粒徑級(jí)配等數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，各水文站水沙資料均為日均數(shù)據(jù)。選擇長(zhǎng)江干流寸灘站作為三峽水庫(kù)入庫(kù)控制站，壩下游黃陵廟站為三峽水庫(kù)出庫(kù)控制站。共選取了25場(chǎng)典型洪水過(guò)程，選取標(biāo)準(zhǔn)為洪峰流量大于30 000 m3/s，從入庫(kù)寸灘站到出庫(kù)黃陵廟站，逐站均有較為明顯的沙峰過(guò)程，且沙峰必須要在各站依次出現(xiàn)，所選取的場(chǎng)次洪水過(guò)程均可完整地表現(xiàn)出洪峰與沙峰在庫(kù)區(qū)的輸移過(guò)程。

2 場(chǎng)次洪水排沙比影響因素研究

水庫(kù)的排沙比與來(lái)水來(lái)沙條件、庫(kù)區(qū)的河道邊界條件以及水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)用方式等密切相關(guān)。本文對(duì)三峽水庫(kù)實(shí)測(cè)汛期典型場(chǎng)次洪水排沙比與不同影響因素的關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，包括反映來(lái)水來(lái)沙情況的入庫(kù)流量Q、入庫(kù)含沙量S，以及反映水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用情況的平均壩前水位Z。DEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE

此外進(jìn)一步考慮其他影響因素對(duì)場(chǎng)次洪水輸沙排沙的影響，以及多因素的組合影響，進(jìn)而全面反映庫(kù)區(qū)排沙規(guī)律。影響因素包括：峰型系數(shù)Q/Qmax，即峰前平均流量與洪峰流量的比值;流量沿程變化系數(shù)Qout/Qin，即河段出口流量與進(jìn)口流量之比，可以反映水流沿程衰減情況;水沙系數(shù)Q/S，反映水沙搭配情況;含沙量比粒徑S/D50;壩前水位變化幅度ΔZ;滯洪庫(kù)容V，既反映出庫(kù)底河床形態(tài)，又可反映出壩前調(diào)度水位情況，可由水位庫(kù)容曲線差值求得;洪水滯留系數(shù)V/Q，反映出入庫(kù)洪水在庫(kù)區(qū)滯留時(shí)間的長(zhǎng)短，本文選擇洪水滯留系數(shù)的形式為V×2/（Qin+Qout）。

整個(gè)庫(kù)區(qū)從入庫(kù)寸灘站到壩前廟河站總長(zhǎng)度約620 km，鑒于庫(kù)區(qū)各河段水沙條件、地形條件不盡相同，變動(dòng)回水區(qū)接近于自然河道，而壩前庫(kù)段水位較高流速較低，受水庫(kù)調(diào)度情況影響較大，因此不同影響因素對(duì)排沙比的作用強(qiáng)度和方式都有所差異。為了進(jìn)一步分析庫(kù)區(qū)各庫(kù)段輸沙排沙的具體情況，將對(duì)整個(gè)庫(kù)區(qū)分段進(jìn)行研究，具體分為寸灘站-清溪場(chǎng)站、清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站、萬(wàn)縣站-黃陵廟站3個(gè)庫(kù)段。

分別對(duì)各庫(kù)段輸沙比與各單一影響因素進(jìn)行回歸分析，得到線性回歸決定系數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1?？梢?jiàn)在沿程各個(gè)庫(kù)段，排沙情況均與峰型系數(shù)和壩前水位變化幅度的相關(guān)性較差;相對(duì)于滯洪庫(kù)容而言，輸沙比與洪水滯留系數(shù)和平均壩前水位的相關(guān)性較好，且在清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站和萬(wàn)縣站-黃陵廟站影響最為顯著，在寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段影響較差;寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段輸沙比與含沙量的相關(guān)性較差，廟河站-黃陵廟站庫(kù)段輸沙比與流量的相關(guān)性較好。

在寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段，輸沙比與流量沿程變化系數(shù)和水沙系數(shù)的相關(guān)性較好;在清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站庫(kù)段，除洪水滯留系數(shù)和平均壩前水位外，輸沙比還與清溪場(chǎng)站含沙量的相關(guān)性較好;在萬(wàn)縣站-黃陵廟站庫(kù)段，除洪水滯留系數(shù)和平均壩前水位外，輸沙比還與萬(wàn)縣站流量及含沙量的相關(guān)性較好。

3 場(chǎng)次洪水排沙比公式研究

3.1 寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段輸沙比

由上文對(duì)單一影響因素的研究得出：在寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段Qout/Qin和Q/S對(duì)輸沙排沙有較強(qiáng)影響，線性回歸決定系數(shù)均大于0.3。為進(jìn)一步考慮各因素之間的非線性作用，以及兩不同因素之間相互疊加作用對(duì)庫(kù)區(qū)輸沙排沙的影響，將影響因素的高階項(xiàng)以及交叉項(xiàng)引入到多項(xiàng)式回歸表達(dá)式中。分別用y表示輸沙比η寸-清，x1表示Q清/Q寸，x2表示Q/S。以上述兩個(gè)變量為自變量，以輸沙比為因變量，構(gòu)建多項(xiàng)式回歸公式如下：

Y=a1x1+a2x2+a3x1x2+a4x12+a5x22+ε（1）

式中：ai（i=0，1，2，…，5）為模型參數(shù);ε為隨機(jī)誤差。

采用逐步回歸的方法，從所建立的多元回歸模型中篩選出對(duì)因變量影響顯著的自變量，剔除共線變量和不顯著變量，進(jìn)而用數(shù)學(xué)表達(dá)的方式描述出所篩選出的自變量與因變量之間的關(guān)系。逐步回歸結(jié)果表明：Q清/Q寸和Q/S組合項(xiàng)是寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段輸沙排沙的主要影響因素，模型回歸決定系數(shù)R2為0.803。為了進(jìn)一步探究輸沙比與Q清/Q寸和Q/S兩個(gè)自變量之間更優(yōu)的量化關(guān)系，構(gòu)建多元非線性回歸方程如下：

η寸-清=Q清Q寸αQ寸S寸β（2）

式中：為系數(shù)，α和β為指數(shù)，η寸-清為寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段輸沙比，Q清/Q寸為流量沿程變化系數(shù)，Q寸/S寸為水沙系數(shù)。代入數(shù)據(jù)，具體結(jié)果為

η寸-清=47.998Q清Q寸0.934Q寸S寸0.067=47.998Q0.934清Q0.867寸S0.067寸

R2=0.870

（3）

計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較結(jié)果見(jiàn)圖1。

3.2 清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站庫(kù)段輸沙比

由上文對(duì)單一影響因素的研究可知：在清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站庫(kù)段Sin，Qin，V/Q共3個(gè)因素都對(duì)輸沙排沙有較強(qiáng)影響，線性回歸決定系數(shù)均大于0.3。為進(jìn)一步考慮各因素之間的非線性作用，以及兩不同因素之間相互疊加作用對(duì)庫(kù)區(qū)輸沙排沙的影響，將影響因素的高階項(xiàng)以及交叉項(xiàng)引入到多項(xiàng)式回歸表達(dá)式中。分別用y表示輸沙比η清-萬(wàn)，x1表示S清，x2表示Q清，x3表示V清-萬(wàn)×2/（Q清+Q萬(wàn)）。以上述3個(gè)變量為自變量，以輸沙比為因變量，構(gòu)建多項(xiàng)式回歸公式如下：

Y=a1x1+a2x2+a3x3+a4x1x2+a5x1x3+

a6x2x3+a7x12+a8x22+a9x32+ε（4）

采用逐步回歸的方法，從所建立的多元回歸模型中篩選出對(duì)因變量影響顯著的自變量，剔除共線變量和不顯著變量，進(jìn)而用數(shù)學(xué)表達(dá)的方式描述出所篩選出的自變量與因變量之間的關(guān)系。

式（4）逐步回歸結(jié)果表明S清和V清-萬(wàn)×2/（Q清+Q萬(wàn)）組合項(xiàng)是清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站庫(kù)段輸沙排沙的主要影響因素，模型回歸決定系數(shù)R2為0.724。為了進(jìn)一步探究輸沙比與S清和V清-萬(wàn)×2/（Q清+Q萬(wàn)）兩個(gè)自變量之間更優(yōu)的量化關(guān)系，構(gòu)建多元非線性回歸方程如下：

η清-萬(wàn)=V清-萬(wàn)Q清+Q萬(wàn)2α×S清β（5）

式中：為系數(shù)，α和β為指數(shù)，η清-萬(wàn)為清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站庫(kù)段輸沙比，V清-萬(wàn)×2/（Q清+Q萬(wàn)）為庫(kù)段洪水滯留系數(shù)（V清-萬(wàn)為清溪場(chǎng)-萬(wàn)縣庫(kù)段的庫(kù)容），S清為清溪場(chǎng)站含沙量。代入數(shù)據(jù)，具體結(jié)果為

η清-萬(wàn)=810.683V清-萬(wàn)Q清+Q萬(wàn)2-0.635×S清0.082

=522.032V清-萬(wàn)Q清+Q萬(wàn)-0.635×S清0.082

R2=0.820

（6）

計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較結(jié)果見(jiàn)圖2。

3.3 萬(wàn)縣站-黃陵廟站庫(kù)段輸沙比

在萬(wàn)縣站-黃陵廟站庫(kù)段，Qin，Sin，Z和V/Q共4個(gè)因素都對(duì)輸沙排沙較強(qiáng)影響，線性回歸決定系數(shù)均大于0.3。為進(jìn)一步考慮各因素之間的非線性作用，分別用y表示輸沙比η萬(wàn)-黃，x1表示Q萬(wàn)，x2表示S萬(wàn)，x3表示Z萬(wàn)，x4表示V萬(wàn)-廟×2/（Q黃+Q萬(wàn)）。以上述4個(gè)變量為自變量，以輸沙比為因變量，構(gòu)建多項(xiàng)式回歸公式如下：DEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE

Y=a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x1x2+a6x1x3+

a7x1x4+a8x2x3+a9x2x4+a10x3x4+a11x12+

a12x22+a13x32+a14x42+ε（7）

采用逐步回歸的方法，從所建立的多元回歸模型中篩選出對(duì)因變量影響顯著的自變量，剔除共線變量和不顯著變量，進(jìn)而用數(shù)學(xué)表達(dá)的方式描述出所篩選出的自變量與因變量之間的關(guān)系。

逐步回歸結(jié)果表明Q萬(wàn)和V萬(wàn)-廟×2/（Q黃+Q萬(wàn)）組合項(xiàng)是萬(wàn)縣站-黃陵廟站庫(kù)段輸沙排沙的主要影響因素，模型回歸決定系數(shù)R2為0.748。為了進(jìn)一步探究輸沙比與Q萬(wàn)和V萬(wàn)-廟×2/（Q黃+Q萬(wàn)）兩個(gè)自變量之間更優(yōu)的量化關(guān)系，構(gòu)建多元非線性回歸方程如下：

η萬(wàn)-黃=V萬(wàn)-廟Q黃+Q萬(wàn)2αQ萬(wàn)β（8）

式中：為系數(shù)，α和β為指數(shù)，η萬(wàn)-黃為萬(wàn)縣站-黃陵廟站庫(kù)段輸沙比，V萬(wàn)-廟×2/（Q黃+Q萬(wàn)）為洪水滯留系數(shù)，Q萬(wàn)為清萬(wàn)縣站流量。代入數(shù)據(jù)，具體結(jié)果為

η萬(wàn)-黃=1.933V萬(wàn)-廟Q黃+Q萬(wàn)2-0.791×Q萬(wàn)0.595

=1.117V萬(wàn)-廟Q黃+Q萬(wàn)-0.791×Q萬(wàn)0.595

R2=0.858

（9）

計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較結(jié)果見(jiàn)圖3。

公式驗(yàn)證計(jì)算值與實(shí)際值相比，絕對(duì)誤差較小，相對(duì)誤差較大。公式結(jié)構(gòu)揭示了各庫(kù)段輸沙比的主要影響因素之間的多元非線性關(guān)系，并反映出了各主要影響因素對(duì)輸沙比的影響程度和作用機(jī)制。但由于影響因素較多，例如洪水歷時(shí)、庫(kù)中泥沙粒徑沉降、水面比降等因素在公式中沒(méi)有體現(xiàn)，當(dāng)用于計(jì)算某一個(gè)具體場(chǎng)次洪水輸沙比情況時(shí)，公式計(jì)算結(jié)果仍然可能出現(xiàn)較大的誤差，公式存在一定程度的不確定性。由于本次研究的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)有限，還需更多實(shí)測(cè)資料對(duì)回歸公式進(jìn)行檢驗(yàn)與修正，提高精度才能更好地用于三峽水庫(kù)汛期排沙的預(yù)測(cè)與調(diào)度的實(shí)際操作中。

4 提高汛期排沙效率的調(diào)度建議

對(duì)所選取的25場(chǎng)典型洪水過(guò)程沙峰在各庫(kù)段的傳播時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所列。可以看出，2013～2018年寸灘站-壩前廟河站、寸灘站-清溪場(chǎng)站、清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站、萬(wàn)縣站-廟河站的平均沙峰輸移時(shí)間分別為7.6，0.8，2.0 d和4.8 d。由于2013年金沙江下游梯級(jí)水庫(kù)蓄水運(yùn)用后來(lái)水來(lái)沙情況變化對(duì)沙峰輸移時(shí)間有較大影響，以2013年后統(tǒng)計(jì)值為參考標(biāo)準(zhǔn)，可粗略預(yù)測(cè)沙峰入庫(kù)后到達(dá)庫(kù)區(qū)各水文站的時(shí)間，在沙峰將要到達(dá)之前及時(shí)做好調(diào)度措施的準(zhǔn)備工作。

庫(kù)區(qū)沙峰輸移受來(lái)水來(lái)沙直接影響，因此可以將沙峰入庫(kù)時(shí)水量沙量的大小作為沙峰調(diào)度開(kāi)始的依據(jù)。選取175 m試驗(yàn)性蓄水期出庫(kù)沙峰含沙量大于0.2 kg/m3的10組場(chǎng)次洪水資料進(jìn)行分析，其中9場(chǎng)入庫(kù)沙峰含沙量均大于2.0 kg/m3;此外當(dāng)寸灘站出現(xiàn)沙峰時(shí)，有9場(chǎng)寸灘站的流量均大于30 000 m3/s;當(dāng)出庫(kù)黃陵廟站的沙峰含沙量大于0.2 kg/m3時(shí)，在沙峰到達(dá)出庫(kù)黃陵廟站時(shí)刻黃陵廟站的出庫(kù)流量均大于30 000 m3/s，

如果出庫(kù)黃陵廟站沙峰含沙量太小，則沙峰調(diào)度將沒(méi)有實(shí)際意義，將入庫(kù)寸灘站沙峰含沙量大于2.0 kg/m3和入庫(kù)寸灘站出現(xiàn)沙峰時(shí)該站流量大于30 000 m3/s作為沙峰調(diào)度開(kāi)始實(shí)施的兩個(gè)依據(jù)，可基本保證出庫(kù)沙峰含沙量能大于0.2 kg/m3，且當(dāng)沙峰輸移至壩前時(shí)，三峽水庫(kù)沙峰調(diào)度增泄排沙流量應(yīng)大于30 000 m3/s。

根據(jù)庫(kù)區(qū)沿程各段輸沙比主要影響因素構(gòu)建的回歸公式可以得出：在寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段，流量沿程變化系數(shù)和來(lái)水來(lái)沙情況對(duì)輸沙排沙的影響較為顯著;在清溪場(chǎng)站-壩前廟河站庫(kù)段，洪水滯留系數(shù)是該段輸沙的主要影響因素;萬(wàn)縣站-壩前廟河站庫(kù)段輸沙比還受到流量的較大影響。因此可以在沙峰到達(dá)清溪場(chǎng)站時(shí)繼續(xù)降低壩前水位促進(jìn)排沙，減緩沙峰衰減，在沙峰到達(dá)萬(wàn)縣站時(shí)在降低壩前水位的前提下，進(jìn)一步加大流量增泄排沙直至沙峰出庫(kù)。此外在沙峰調(diào)度的過(guò)程中應(yīng)該盡量保持庫(kù)水位在較低條件下運(yùn)行，且出庫(kù)增泄流量越大越好。當(dāng)下泄流量需要從電站以外其他泄水建筑物排除時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇排沙孔泄洪排沙，有利于壩底高濃度泥沙的排出，提高場(chǎng)次洪水排沙比。

5 結(jié) 論

本文以三峽水庫(kù)2003～2018年庫(kù)區(qū)各水文站實(shí)測(cè)水沙數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了典型場(chǎng)次洪水的排沙比在沿程不同庫(kù)段與不同影響因素之間的關(guān)系，得到了擬合程度較好的各庫(kù)段輸沙比回歸公式，并對(duì)沙峰調(diào)度方案提出建議。研究主要得到以下結(jié)論。

（1） 各影響因素在三峽庫(kù)區(qū)不同庫(kù)段對(duì)輸沙比的影響程度有所不同，水沙系數(shù)、流量沿程變化系數(shù)等反映來(lái)水來(lái)沙情況的系數(shù)對(duì)寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段影響較為顯著;滯洪庫(kù)容、洪水滯留系數(shù)等反映水位調(diào)度的系數(shù)對(duì)清溪場(chǎng)站-黃陵廟站庫(kù)段影響較為顯著。

（2） 在寸灘站-清溪場(chǎng)站庫(kù)段，輸沙比受來(lái)水來(lái)沙情況的影響較大，主要影響因素為流量沿程變化系數(shù)和水沙系數(shù);在清溪場(chǎng)站-萬(wàn)縣站庫(kù)段，輸沙比的主要影響因素為洪水滯留系數(shù)和含沙量;萬(wàn)縣站-黃陵廟站庫(kù)段輸沙比的主要影響因素為洪水滯留系數(shù)和流量。

（3） 使用不同庫(kù)段輸沙比的主要影響因素分別建立了回歸公式，回歸系數(shù)R2均大于0.8，擬合效果較好。但由于影響因素較多，例如反映洪水歷時(shí)、庫(kù)中泥沙粒徑沉降、水面比降等因素在公式中沒(méi)有體現(xiàn)。

（4） 為保證沙峰調(diào)度的排沙效率達(dá)到出庫(kù)沙峰含沙量大于0.2 kg/m3，將入庫(kù)寸灘站沙峰含沙量大于2.0 kg/m3和入庫(kù)寸灘站出現(xiàn)沙峰時(shí)該站流量大于30 000 m3/s作為沙峰調(diào)度開(kāi)始實(shí)施的兩個(gè)依據(jù)。

（5） 以研究得出的庫(kù)區(qū)各庫(kù)段輸沙比的主要影響因素差異為基礎(chǔ)，提出了提高排沙效益的沙峰調(diào)度優(yōu)化方案，即在沙峰到達(dá)清溪場(chǎng)站時(shí)繼續(xù)降低壩前水位促進(jìn)排沙，在沙峰到達(dá)萬(wàn)縣站時(shí)在降低壩前水位的前提下，進(jìn)一步加大流量增泄排沙直至沙峰出庫(kù)。DEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡浩.新疆克孜爾水庫(kù)運(yùn)行庫(kù)水位對(duì)汛期排沙比的影響分析[J].廣西水利水電，2019（1）：45-47.

[2] 張歐陽(yáng)，熊明.洞庭湖排沙比變化及影響因素分析[J].人民長(zhǎng)江，2006，36（12）：117-119.

[3] 張紅武，張歐陽(yáng)，張俊華，等.涇河?xùn)|莊水庫(kù)排沙試驗(yàn)研究[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2004（4）：82-87.

[4] 張帥，夏軍強(qiáng)，李濤.小浪底水庫(kù)汛期排沙比研究[J].人民黃河，2018，40（1）：7-11.

[5] 王隨繼，劉慰，顏明，等.黃河下游汛期輸沙效率和排沙比階段性變化及其主控因素分析[J].水土保持研究，2020，27（2）：104-111.

[6] 張艷艷，吳保生，傅旭東.黃河下游河道場(chǎng)次洪水輸沙特性分析[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2012，31（3）：70-76.

[7] 傅旭東，姜立偉，吳保生，等.黃河下游河道場(chǎng)次洪水排沙比及其不確定性[J].中國(guó)科學(xué)（技術(shù)科學(xué)），2010，40（4）：349-357.

[8] 陳桂亞，袁晶，許全喜.三峽工程蓄水運(yùn)用以來(lái)水庫(kù)排沙效果[J].水科學(xué)進(jìn)展，2012，23（3）：355-362.

[9] 董占地，胡海華，吉祖穩(wěn)，等.三峽水庫(kù)排沙比對(duì)來(lái)水來(lái)沙的響應(yīng)[J].泥沙研究，2017，42（6）：16-21.

[10] 黃仁勇，談廣鳴，范北林.三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用后汛期洪水排沙比初步研究[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2013，32（5）：129-133，152.

[11] 朱玲玲，葛華，董炳江，等.三峽水庫(kù)175 m蓄水后庫(kù)尾河段減淤調(diào)度控制指標(biāo)研究[J].地理學(xué)報(bào)，2021，76（1）：114-126.

[12] 張為，李昕，任金秋，等.梯級(jí)水庫(kù)蓄水對(duì)三峽水庫(kù)洪峰沙峰異步特性的影響[J].水科學(xué)進(jìn)展，2020，31（4）：481-490.

[13] 張地繼，董炳江，楊霞，等.三峽水庫(kù)庫(kù)區(qū)沙峰輸移特性研究[J].人民長(zhǎng)江，2018，49（2）：23-28，68.

[14] 董炳江，陳顯維，許全喜.三峽水庫(kù)沙峰調(diào)度試驗(yàn)研究與思考[J].人民長(zhǎng)江，2014，45（19）：1-5.

[15] 董炳江，許全喜，楊成剛，等.2020年三峽水庫(kù)沙峰排沙調(diào)度分析[J].水利水電快報(bào)，2021，42（1）：27-32.

（編輯：胡旭東）

Study on sediment transport efficiency of Three Gorges Reservoir during flood season

WANG Yuxuan，JIN Zhongwu，CHEN Peng

（River Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Abstract：

Reservoir sediment ejection regulation is an important measure to ensure the comprehensive benefits of reservoirs.Based on the measured data of water and sediment in the main hydrological stations of the Three Gorges Reservoir （TGR） from 2003 to 2018，this paper analyzed the law of water and sediment in the reservoir area.According to the layout of hydrological stations along the river，the reservoir area was divided into three sections，and the correlation between sediment transport ratio and different influencing factors in different sections was discussed by stepwise regression，and the formulas of sediment transport ratio in different reservoir sections were established.The results showed that：（1） the main influencing factors for sediment transport ratio from Cuntan to Qingxichang section were discharge variation coefficient and water-sediment coefficient，the main influencing factors for Qingxichang to Wanxian section were flood detention coefficient and sediment concentration，and the main influencing factors for Wanxian to Miaohe section were flood detention coefficient and discharge.（2） Based on the formula of sediment transport ratio of different reservoir sections，a new idea to improve the efficiency of sediment discharge was put forward，namely lowering the water level when the sand peak transporting to Qingxichang station，and continuing to increase the discharge when the sand peak transporting to Wanxian station.The research results can provide reference for the optimal operation of the Three Gorges Reservoir.

Key words：

sediment transport ratio;regression analysis;sediment ejection regulation;Three Gorges ReservoirDEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE