分析模型改进的效果

对比三峡水库泥沙数学模型各因素改进前后的计算结果，改进效果分析如下。

5.2.5.1 考虑库区支流和区间来水来沙的改进效果

库区支流和区间来流的考虑主要是使出库年水量与实际一致，汛期使出库流量增加约2000m3/s，对流量计算结果影响很大。考虑库区支流和区间流量后，计算库区沿程各水文站的流量过程与实际总体符合较好，改善效果明显，见表5.2-6。由图5.2-4可见，以2003年和2007年为例，模型库容曲线和区间来水来沙改进完善前黄陵庙计算流量过程与实测流量比较如图5.2-4（a）、（c）所示，计算出库流量普遍比实测流量小，5月和7月差别明显；完善后，黄陵庙计算流量过程与实测结果比较如图5.2-4（b）、（d）所示，完善后计算出库流量与实测值已没有明显的系统偏小现象，5月和7月差别也明显减小。

表5.2-6　三峡水库考虑库区支流和区间来水来沙对水文站计算流量改善效果

续表

图5.2-4　三峡水库计算出库流量与实测流量比较

从2003—2012年模型计算结果与实测比较来看，各年流量平均误差改善幅度基本一致。完善前，寸滩站、清溪场站、万县站和黄陵庙站流量年平均误差分别为2.9%、3.0%、3.3%和7.5%；完善后分别为0.9%、1.3%、1.1%和1.5%。因此，模型库容曲线和区间来水来沙完善使模型计算流量误差减小2%～6%。

模型库容曲线对计算出库流量过程的影响明显，对计算出库泥沙也有影响，但相对小些。考虑区间支流来沙后，支流库区产生泥沙淤积，由于支流库区流速很小，支流泥沙难以进入干流，对干流泥沙淤积和出库泥沙基本没有影响。

5.2.5.2 考虑水库泥沙絮凝的改进效果

在三峡水库泥沙计算中，考虑泥沙的絮凝作用，直接提高了库区沿程含沙量模拟精度，见图5.2-5和表5.2-7。由图和表可见，改进后模拟三峡水库出库含沙量过程与实测相符程度明显改善。其中，水库上段由于流速大、受絮凝作用影响小，考虑絮凝作用改进效果也小，如寸滩站年平均含沙量计算精度提高不到4%，清溪场站改善作用也较小；水库下段万县站和庙河站由于受絮凝作用影响大，考虑絮凝作用改进效果也大，以出库庙河站提高作用最大，年平均含沙量计算精度提高幅度多在20%～50%之间。

图5.2-5（一）　三峡水库考虑水库泥沙絮凝对提高含沙量模拟精度的效果对比

图5.2-5（二）　三峡水库考虑水库泥沙絮凝对提高含沙量模拟精度的效果对比

图5.2-5（三）　三峡水库考虑水库泥沙絮凝对提高含沙量模拟精度的效果对比(www.xing528.com)

表5.2-7　三峡水库考虑水库泥沙絮凝对含沙量计算精度改善效果

续表

从年内分时段看，考虑絮凝作用后非汛期出库含沙量明显减小，改善作用较大；但由于非汛期入库沙量少，出库沙量占全年比例很小，考虑絮凝作用后对年出库沙量影响不是很大。

从年际情况看，大水年或汛期流量大时，计算精度提高较少，如2010年庙河站年平均含沙量计算精度只提高了20%；小水年或汛期流量小时，计算精度提高较多，如2006年庙河站年平均含沙量计算精度提高了83%。但由于小水年入库沙量也少，沙量在系列年中占比较小，考虑絮凝作用后对系列年总出库沙量影响并不十分显著。

5.2.5.3 恢复饱和系数取值方法的改进效果

恢复饱和系数取值方法改进也主要是对含沙量计算精度有一定的提高作用，但不如絮凝作用改进效果显著。对比计算表明，寸滩、清溪场、万县和庙河站含沙量计算精度提高基本都在6%以内，如图5.2-6所示。

图5.2-6（一）　三峡水库恢复饱和系数取值方法改进提高含沙量模拟精度的效果对比

图5.2-6（二）　三峡水库恢复饱和系数取值方法改进提高含沙量模拟精度的效果对比

5.2.5.4 冲淤量改进效果分析

综合考虑上述几项因素，三峡水库泥沙数学模型改进前后，冲淤计算改进效果见表5.2-8。由表可见，2003—2012年干流库区水沙实测淤积总量为13.5亿t，模型改进前，相应计算淤积总量为11.25亿t，相对误差为-16.9%；模型改进后，计算淤积总量为14.5亿t，与观测值都符合较好，相对误差为6.9%，误差缩小了10%。从年际情况看，模型改进前，相对误差最大的年份为2010年，相对误差为-25.8%；模型改进后，相对误差最大的年份为2003年，相对误差为13.8%；年最大误差缩小了12%。

从分河段情况看，精度提高最大的是万县—庙河段，模型改进前2003—2012年计算误差为-30.1%，改进后为-1.2%，误差缩小了28.9%。

因此，多角度比较后说明，模型改进后三峡水库淤积量计算精度提高了10%～28.9%。

表5.2-8　三峡水库2003—2012年干流库区计算冲淤量与实测值比较