一、技术简介

大型河道型水库呈现库区范围广、入汇支流多、未控区间大、河道形态杂、水位变幅大等特征，造成水沙传播与地形冲淤存在高度的不确定性，增加了水库精细化运行管理工作的难度。本项目在自主研发水沙运动模型的基础上，提出并集成了如下技术方法：

（1）基于峰现时刻相位差的河道糙率自动率定技术：针对传统糙率率定技术在数据需求、工作效率、计算稳定性等方面的不足，提出以水位波动相对误差为控制目标的模型率定方法，对于库区范围广、水位变幅大的情景具有较好适用性；

（2）基于断面特征的水力要素非均匀插值技术：针对传统的断面水力要素确定方法在计算效率方面的不足，提出“自适应非均匀密度法”，对于库区多河道形态情景具有较好适应性；

（3）基于水下休止角的断面冲淤分布：针对传统一维水沙模拟技术在地形冲淤计算方面的不足，提出基于水深加权、泥沙休止角、平滑过渡的断面冲淤修正技术，提高模型在断面冲淤方面的计算精度。进一步对上述方法进行应用，提出了库区水动力分区与动边界计算方法、有效库容判别方法、未控区间来流过程计算方法以及汛期泥沙预报技术等。上述技术已在三峡水库得到成功应用，有效支撑了水库运行管理相关工作。

二、主要技术指标

1、糙率自动率定与断面插值技术，以三峡水库模型为例（下同），内存开销减少近2个数量级，插值精度损失不超过十万分之一的条件下提高模型计算效率20%；

2、断面泥沙冲淤分布技术，提高一维水沙模型关于地形冲淤的计算精度10%；

3、融合优化算法的库区一维水沙运动模型，水位精度0.1m（非汛期）、0.3m（汛期），流量精度6.9%（非汛期）、5.0%（汛期），含沙量精度0.1kg/m³(非汛期）、0.6kg/m³（汛期）；

4、汛期泥沙预报技术，入库、库区和出库泥沙的平均预报精度分别为0.1、0.1和0.01kg/m³。

三、社会经济效益、应用情况及适用范围

（1）社会经济效益：本项目研发融合优化算法的一维水沙运动模型，对计算资源的需求合理，能够适应多种不同计算环境；其中涉及的优化算法，可用于多种不同情境下的水沙运动数学建模。通过整体或部分使用本项目研发的技术成果，对于提高一维水沙模型的计算精度、效率具有较大帮助，对于支撑流域性河流以及大型河道型水库的运行管理，提高工程效益的持续高效发挥具有重要价值。

（2）应用情况：本技术自2021年11月起应用于三峡工程，助力开展了库容保持与水库防洪相关科研工作，包括库区防洪安全研究、沙峰调度效果评估与优化、洪水资源化利用对水库淤积影响分析等，还直接用于三峡水库汛期泥沙预报等水库日常管理相关作业超100期次。在此基础上，项目成果被还被用于其他水库、河流的水动力、泥沙计算与研究工作。

（3）适用范围：本项目的整体技术体系可用于国内外河道型水库涉及一维水动力、泥沙的模拟计算，其中糙率率定技术、河道断面非均匀插值技术或断面泥沙冲淤分布技术可独立用于任一河道或河网水动力、泥沙的模拟，库区水动力分区与动边界计算方法、有效库容判别方法、未控区间来流过程计算方法以及汛期泥沙预报技术可直接用于大型河道型水库的防洪安全与库容保持管理。

四、技术图片

五、其他

技术持有单位：中国长江三峡集团有限公司

技术联系人：翟俨伟，专业师，13111881589，010-57680720，zhai_yanwei@ctg.com.cn