一种三峡水库汛期沙峰传播时间的快速预测方法与流程

本发明涉及水利工程技术领域，特别是涉及一种三峡水库汛期沙峰传播时间的快速预测方法。

背景技术：

根据实测资料统计，三峡水库蓄水运用后，入库洪峰传到坝前的时间已经由蓄水前的约54小时缩短到了约6～12个小时，而入库沙峰传到坝前的时间则由蓄水前的约2～3天延长到了约3～8天。水沙相位异化使经过水库中的沙峰滞后于洪峰，水库输沙出库的水动力学条件减弱，沙峰沿程衰减，水库排沙能力降低。水库调度排沙是一项非常重要的非工程措施，在水库汛期实时调度中，提前预判库区沙峰传播时间，可以指导水库实时调度，把握有利排沙时机，提高水库排沙效率。在2012年和2013年的三峡水库汛期洪水调度中，为兼顾排沙，在实时调度中已开展了沙峰排沙调度的初步尝试，在沙峰到达坝前时实时加大水库泄量，取得了较好的排沙减淤效果。

现有技术主要是采用水库一维非恒定流水沙输移数学模型进行沙峰传播时间预测计算，该方法需要的条件包括三峡水库一维非恒定流水沙输移数学模型、水库断面资料、入库水沙过程预报成果、坝前水位过程预报成果、入库泥沙级配成果、预报开始前的库区水沙沿程分布初始条件等资料。现有技术需要熟悉水沙数学模型的专业人员进行操作，且计算精度受到入库水沙过程及级配的预报精度、坝前水位过程预报精度、库区水沙初始条件精度等的直接影响。而且需要大量的库区断面资料。现有技术存在所需资料多、资料难以及时获取、资料整理耗时长、入库水沙过程预报精度低、需要专业的人员操作和预测精度低等不足，给沙峰传播时间的快速和准确预测造成很大不便。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种三峡水库汛期沙峰传播时间的快速预测方法，能够解决现有技术所需资料多、资料整理耗时长、效率低、预测难度大、预测精度低及预测计算非常不方便的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种三峡水库汛期沙峰传播时间的快速预测方法，它包括以下步骤：

步骤1，选定三峡水库库尾干流控制性水文站为入库控制站，选定三峡水库坝下游最近的干流控制性水文站为出库控制站；

步骤2，收集入库控制站日均沙峰含沙量S_入，入库控制站出现沙峰当日坝前日均水位对应的滞洪库容V_起始，入库控制站出现沙峰当日的入库控制站和出库控制站日均流量Q_入1和Q_出1；

步骤3，根据公式计算得到沙峰从入库控制站传播至出库控制站的时间T_出入。

步骤2中，入库控制站日均沙峰含沙量S_入的单位为kg/m³；滞洪库容V_起始的单位为亿m³，由入库控制站出现沙峰当日坝前日均水位根据水位库容曲线直线插值求出滞洪库容V_起始；入库控制站出现沙峰当日的入库控制站和出库控制站日均流量Q_入1和Q_出1的单位为m³/s。

步骤3中，沙峰从入库控制站传播至出库控制站的时间T_出入的单位为天；公式自变量适用的取值范围为0.842≤S_入≤5.45，0.0030≤V_起始/(0.5(Q_入1+Q_出1))≤0.0128。本发明的有益效果是：本发明可克服现有技术存在的不足，本发明所需资料少且所需资料易于获取，计算简单，计算速度快，精确度高，可以更加快速准确的预测出沙峰传播到坝前的时间，为水库开展排沙减淤调度提供技术支撑,本发明方法同样适用于其他大型河道型水库汛期沙峰传播时间的快速预测计算。

附图说明

图1是三峡水库库区干支流河道及水文站位置图；

图2是本发明一种三峡水库汛期沙峰传播时间的快速预测方法流程图；

图3是三峡水库水位库容曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。提供一种三峡水库汛期沙峰传播时间的快速预测方法，它包括以下步骤：

步骤1，选定三峡水库库尾干流控制性水文站为入库控制站，选定三峡水库坝下游最近的干流控制性水文站为出库控制站；

步骤2，收集入库控制站日均沙峰含沙量S_入，入库控制站出现沙峰当日坝前日均水位对应的滞洪库容V_起始，入库控制站出现沙峰当日的入库控制站和出库控制站日均流量Q_入1和Q_出1；

步骤3，根据公式计算得到沙峰从入库控制站传播至出库控制站的时间T_出入。

2、根据权利要求1所述的一种三峡水库汛期沙峰传播时间的快速预测方法，其特征在于，步骤2中，入库控制站日均沙峰含沙量S_入的单位为kg/m³；滞洪库容V_起始的单位为亿m³，由入库控制站出现沙峰当日坝前日均水位根据水位库容曲线直线插值求出滞洪库容V_起始；入库控制站出现沙峰当日的入库控制站和出库控制站日均流量Q_入1和Q_出1的单位为m³/s。

3、根据权利要求1所述的一种三峡水库汛期沙峰传播时间的快速预测方法，其特征在于，步骤3中，沙峰从入库控制站传播至出库控制站的时间T_出入的单位为天；公式自变量适用的取值范围为0.842≤S_入≤5.45，0.0030≤V_起始/(0.5(Q_入1+Q_出1))≤0.0128。

实施例一：

寸滩站年均径流量和输沙量约占三峡坝址的80％和90％，故选定三峡水库库尾干流寸滩水文站为沙峰入库站，沙峰出库站选定为位于坝下游12km处的黄陵庙水文站；

2012年7月24日三峡水库寸滩站出现入库沙峰，收集到寸滩站实测日均沙峰含沙量S_寸为2.33kg/m³，寸滩站出现沙峰当日坝前日均水位为157.16m，该水位对应的滞洪库容V_起始为242.688亿m³，同时，还收集到寸滩站出现沙峰当日入库寸滩站和出库黄陵庙站的日均流量Q_寸1和Q_黄1分别为43800m³/s和45400m³/s；

根据以上收集到的数据，采用公式即可快速计算得到本次沙峰过程沙峰从寸滩站传播至黄陵庙站的时间T_寸黄为4.69天。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。