水库泥沙冲淤分析计算
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
水库泥沙冲淤分析计算
抽水蓄能电站初步设计阶段
水库泥沙冲淤分析计算大纲范本
水利水电勘测设计标准化信息网
1996年10月
抽水蓄能电站初步设计阶段
水库泥沙冲淤分析计算大纲
主编单位:
主编单位总工程师:
参编单位:
主要编写人员:
软件开发单位:
软件编写人员:
勘测设计研究院
年月
目次
1. 引言 (4)
2. 设计依据文件和规范 (4)
3. 基本资料 (4)
4. 水库泥沙冲淤计算 (6)
5. 专题研究 (9)
6. 应提供的设计成果 (9)
附件A (10)
附件B (11)
附件C (14)
1 前言
项目概况
抽水蓄能电站位于省县乡境内,总装机 MW。
抽水蓄能电站由上水库、水道系统、厂房及下水库组成。
水库泥沙冲淤分析计算
2 设计依据文件和规范
2.1 有关本工程(或专业)的文件
(1) 可行性研究报告;
(2) 可行性研究报告审批文件;
(3) 初步设计任务书和项目卷册任务书,以及其它专业对本专业的要求;
(4) 泥沙专题报告。
2.2 设计规范
(1) DL 5021-93 水利水电工程初步设计报告编制规程;
(2) SDJ 11-77 水利水电工程水利动能设计规范(试行);
(3) SDJ 214-83 水利水电工程水文计算规范(试行);
(4) SL 104-95 水利工程水利计算规范;
(5) 水库水文泥沙观测试行办法。
2.3 主要参考资料
(1) 水利水电工程泥沙设计规范(报批稿)[echidi1][1];
(2) 《泥沙手册》(中国水利学会泥沙专业委员会主编);
(3) 《水库泥沙》(陕西省水利科学研究所河渠研究室、清华大学水利工程系泥沙研究室合编);
(4) 《河流泥沙工程学》(武汉水利电力学院)。
3 基本资料
3.1 水库概况
(1) 水库地形图,施测时间;
(2) 库区纵、横断面表,需要时给出横断面特征线;
(3) 水库水位容积、面积曲线图及表(包括总库容与干支流库容)。
表 1 水库水位容积、面积表
抽水蓄能电站装机容量 MW(共台),一般每日发电 h( 点至点);每日抽水 h( 点至点)。
水泵最大扬程抽水流量 m3/s,最小扬程抽水流量 m3/s;水轮机额定水头发电流量 m3/s。
3.4.1 水库水位、库容特征值,见表2。
表 2 库水位、库容特征值
(1) 各设计频率洪水的坝前水位
表 3 各设计频率洪水的坝前水位
(2) 历年各径流调节时段平均(时段末)坝前水位和进出库流量
3.5 枢纽资料
(1) 抽水蓄能电站枢纽平面布置图;水库泥沙冲淤分析计算
(2) 工程枢纽布置(含排沙设施)图;
(3) 蓄能电站进/出水口布置图;
(4) 水库泄流曲线。
表 4 泄流能力汇总表单位:m3/s
4 水库泥沙冲淤计算
4.1 水库泥沙冲淤计算的任务与内容
4.1.1 水库泥沙冲淤计算任务
4.1.2 水库泥沙冲淤计算的主要内容
4.2 水库泥沙冲淤计算
4.2.1 水库运用方式
(1) 下水库运用方式
根据工程任务、综合利用要求、河流输沙特性及库区地形特点,经分析拟采用泥沙调度方式。
(2) 上水库及蓄能电站的运用方式水库泥沙冲淤分析计算
每日发电 h( 点至点),每日抽水 h( 点至点),上水库水位变幅 m。
4.2.2 计算方法
4.3 计算成果及成果分析 4.3.1
计算成果
4.3.2
计算成果分析
4.4.1 观测目的
4.4.2 测验项目
(1) 库区淤积测量、淤积泥沙颗粒分析和干密度测定。
4.4.3 测验方法
4.4.4 实施计划 4.4.4.1 断面布设
(1) 水库蓄水前应在库区布设横断面(含高程与平面控制); (2) 断面布设原则与布设。
4.4.4.2
测验时间
(1) 库区淤积测验时间,一般每年施测一次,必要时增加测次。
(2) 蓄能电站进/出水口处的含沙浓度分布和冲淤形态、泥沙过机含沙量和粒径,根据水库淤积与入库水沙情况,每年观测 次。
4.4.4.3 观测设备及其经费
4.4.4.4 观测人员与观测经费
4.5 确定保库防沙措施 4.
5.1 保库防沙设计 4.5.2 水库泄流规模拟定
4.5.3 电站防沙
5 专 题 研 究
6 应提供的设计成果
6.1 水库泥沙冲淤计算书 6.2 设计报告 6.2.1 设计报告 6.2.2 报告附表
(1) 年、月输沙量系列表;
(2) 淤积计算纵断面成果表(格式参看表C2)。
6.2.3 报告附图
(1) 泥沙颗粒级配曲线(包括悬移质与河床质);水库泥沙冲淤分析计算 (2) 水库水位面积、容积曲线(包括天然与淤积后); (3) 不同淤积年限的淤积纵断面图。
附件A 水库概况描述的基本格式
本附件给出了抽水蓄能电站几种典型水库概况描述的基本格式,设计人员可根据工程具体情况选择、调用。
A1 河道库概况
水库位于 河 游,开发任务是以 为主,兼顾 、 等综合利用要求。
水库由 河和主要支流 、 、 等组成。
水库为 型水库,正常蓄水位 m ,相应库容 万m 3,水面面积 km 2,水面宽
m 至 m ,库区长度 km ,河道纵比降 ‰,为 河床。
库区平面形态如图 所示。
A2 岸边库概况
水库位于
河岸的宽阔地块上,正常蓄水位 m ,相应库容 万m 3,水面面积 km 2,其引水设施一般由引水枢纽与渠道(或抽水站)组成,平面形态如图 所示。
A3 弯道库概况
水库位于 河的弯道上,正常蓄水位 m ,相应库容 万m 3,水面面积 km 2。
其上坝址形成滞洪水库,最高滞洪水位 m ,水库长度 km ,平面形态如图 所示。
A4 台坪库概况
水库位于 山的台坪上,正常蓄水位 m ,相应库容 万m 3,水面面积 km 2,死水位 m ,相应库容 万m 3。
水库平面形态如图 所示。
附件B 水文泥沙特性的描述
本附件给出了抽水蓄能电站几种典型水库水文泥沙特性描述的基本格式,设计人员可根据工程具体情况选择、调用。
B1 河道库的入库与坝址水文泥沙特性
(1) 水文测站情况及入库水沙系列水库泥沙冲淤分析计算
(2) 干支流入库与坝址的流量、悬移质泥沙输沙量
水文站
(3) 入库推移质沙量
(4) 泥沙颗粒特性
表 B3 水文站悬移质泥沙颗粒级配表
表B4 河河段河床质泥沙颗粒级配统计表
绘制悬移质与河床质泥沙颗粒级配图。
(5) 悬移质矿物成分
表B5 河段悬移质各粒径组硬矿物含量表
(6) 泥沙的干密度水库泥沙冲淤分析计算
悬移质泥沙淤积物干密度采用 t/m3;推移质泥沙淤积物采用 t/m3;冲泻质泥沙淤积物采用 t/m3.
(7) 糙率
B2 岸边库(或弯道库)的入库水沙
岸边库(或弯道库)通常是引水式的,其入库水沙资料除执行B1条款外,还需统计河道大于某级含沙量出现的天数,见表B6。
表 B6 河水文站大于某级含沙量出现天数
B3 台坪库的入库水沙水库泥沙冲淤分析计算
附件C 水库泥沙冲淤计算
本附件给出了抽水蓄能电站几种典型水库泥沙冲淤计算的方法,建议的计算成果表述格式以及计算成果分析的建议,可根据工程具体情况选择、调用。
C1 抽水蓄能电站几种典型水库泥沙冲淤计算的方法 C1.1 河道库
以下例举有限差法:
(1) 基本方程 采用有限差法联解水流连续方程、挟沙水流运动方程和泥沙连续方程。
其简化形式:
(C1)
(C2)
式中:Dx ––––计算河段长度;
Dt ––––计算时段;水库泥沙冲淤分析计算
DZ ––––计算河段的平均河床冲淤厚度,正值为淤,负值为冲; 注:一般情况下,每一计算时段的冲淤厚度,以控制等于或 小于深的 较为合适。
G 1、G 2––––分别为进出口断面输沙率;
用于计算悬移质冲淤时,G=Q×S v ,其中S v 为悬移质含水 量;
用于计算悬移质冲淤时,G=B×g s ,其中g s 为推移质单宽 输沙率;
若悬移质和推移质要同时考虑时,则G=QS v +B×g s ; B
、H ––––分别为计算河段的平均河宽和平均水深;
B 1、B 2、H 1、H 2––––分别为进出口断面上的平均河宽和平均水深。
联解式(C1)和式(C2)即可求得水库冲淤的发展过程。
表 C1 有 限 差 法 计 算 水 库 淤 积 过程 表
C1.2 岸边库
C2.1 河道库
(1) 水库泥沙淤积纵横断面成果表及水库泥沙冲淤过程纵断面图。
表 C2 水库不同年限淤积纵断面表
(2) 不同方案坝前淤积高程与蓄能电站进/出水口门前淤积高程表。
水库泥沙冲淤分析计算
表 C3 坝前及蓄能电站进/出水口淤沙高程
(3) 水库冲淤计算成果表
表 C4 抽水蓄能电站水库泥沙冲淤成果表
(4) 水库容积演变曲线图及水库泥沙淤积后库容变化表
表 C5 抽水蓄能电站水库泥沙淤积后库容变化表
C3 计算成果分析
C3.1 河道库
(1) 水库泥沙淤积对库容的影响;
(2) 阐明选择正常蓄水位、汛期限制水位、排沙水位、保证发电水位、死水位过程中,不同方案的泥沙淤积对工程效益、安全运行的影响,对上游或下游梯级的影响,对航运的影响。
阐明方案比较结果,提出推荐方案;
(3) 阐明推荐的正常蓄水位、汛期限制水位、排沙水位、保证发电水位、死水位的冲淤计算成果;
(4) 分析水库泥沙淤积对坝前、蓄能电站进/出水口口门的影响,必要时,分析过机泥沙(包括含沙量与粒径)对电站(或上水库)的影响。
C3.2 岸边库、弯道库、滞洪库、台坪库
水库泥沙冲淤分析计算
[1]一旦本标准正式发布,应移入2.2条。
[echidi1]
水库泥沙冲淤分析计算
1 水库概况
万两河水利枢纽工程位于吉林省桦甸市红石镇境内, 水库坝址建在第二松花江上游左岸支流万两河上。
万两河发源于桦甸市南乡龙岗山北侧, 流经桦甸市的王家店、治安屯等地, 流向由南向北, 于红石镇任家店东测汇入第二松花江。
万两河属山区性河流, 流域地势南高北低, 水系发育较好, 河道坡度较陡, 高差大, 沿河两岸为岩石陡壁, 生长灌木杂草。
流域植被较好, 河道稳定, 河底由砾石和卵石组成。
万两河水利枢纽建成后, 由于改变了天然河道的泥沙输移特性, 河流中一定量的泥沙将在水库淤积。
为此要分析建库后泥沙淤积问题, 并提出相应措施, 使泥沙淤积其对工程的影响降到最低程度, 更好的发挥工程的正常效益。
2 水文特性
2.1 水库上游来沙
万两河水利枢纽坝址处无水文观测站, 年输沙量计算根据1984 年版《吉林省地表水资源》成果中多年平均悬移质输沙模数分区图查算。
本地区悬移质侵蚀模数每年为50 t/ km2 a , 推移质输沙量占悬移质输沙量的15 % , 综合侵蚀模数为57.5t/ km2 a 。
万两河水利枢纽坝址年输沙量成果表见表1.1 。
表1 万两河水利枢纽坝址年输沙量成果
万两河邻近流域的金沙河上有民立水文站,该站有1958 4/1988 年31 年泥沙观测资料, 且该流域与万两河所在流域植被等情况比较相似,可认为万两河泥沙的年内、年际变化情况与民立站类似, 所以本次以民立水文站为参证站, 分析万两河水利枢纽坝址的泥沙情况。
民立站历年各月平均悬移质输沙量统计见表4.2 。
表2 民立站输沙量年内分配表
通过民立站实测的多年平均输沙量年内分配表可以看出, 来沙量较少, 且泥沙主要来自于汛期, 汛期占多年来沙量的89 % , 非汛期只占来沙量的11 %。
统计民立站1958 4
/ 1988 年共计31 年输沙量资料, 民立站年最大输沙量为88.9 万t , 年最小输沙量为0.51 万t , 最大输沙量为最小输沙量的173.3 倍, 年最大输沙量为多年平均输沙量的6.75 倍。
汛期月最大输沙量为61.6 万t , 月最小输沙量为1.4 万t , 汛期月最大输沙量为最小输沙量的44 倍。
民立站水沙关系见表1.3 。
表3 民立站水沙关系表
从水沙关系表中可以看出, 基本上发生大水的月份, 来沙量也最大, 说明水沙关系基本对应。
3 水库坝区泥沙淤积计算
万两河水利枢纽工程分两期修建, 对应不同的正常高水位。
一期工程2015 年, 正常高水位为317.1m , 二期工程2020 年, 正常高水位为319.6m 。
本次对以上两种情况分别进行泥沙分析计算。
3.1 淤积程度判断
本次设计采用库沙比指标Kt
的方法判别淤积程度。
式中: Kt 为库沙比; V 为正常高水位下的库容(m3 ) ; W S 为水库年入库沙
量的体积(m3 ) 。
表4
经计算, 万两河水利枢纽一期和二期的库沙比Kt 分别为1718 和2075 。
当
Kt > 100 时, 泥沙淤积问题不严重。
根据对民立站多年输沙量的分析, 泥沙主要来
自于汛期, 汛期输沙量占年输沙量的89 %。
按万两河水利枢纽调度原则, 当来水小
于泄流能力时, 来多少放多少, 来水大于泄流能力时, 按泄流能力泄流。
因此水库
在汛期的悬移质随着水库泄洪, 流到下游去, 只有部分悬移质和推移质在库内淤积,
所以初步判定泥沙对水库运行影响不大。
3.2 淤积形态判别
1) 由于万两河是一条少沙河流, 采用《泥沙设计手册》中的陈文彪、谢葆玲(适
用于少沙河流) 公式进行分析计算。
式中:为库水位变化程度, 表征水库运用方式; Δh 为水库历年平均坝前
水位变幅(m) h 为水库历年平均坝前水深(m) ;
为表征入库水沙条件;为多年平均年入库悬移质输沙量(104 m3 ) ;为多年平均年入库水量(104 m3 ) 。
当φ> 0.04 为三角洲淤积; 当φ< 0.04
为带状淤积。
表5
经计算为φ小于0.04 , 属于带状淤积形态。
2) 采用罗敏逊公式计算:
43.8 ≥α> 5.3 为锥体淤积;
3.94 ≥α> 1.1为带状淤积;
1.75 ≥α> 0.777 为三角洲淤积。
式中: Ws 为水库多年平均入库沙量( t ) ; Δh 为水库历年平均坝前水位变幅(m) ; r0 为淤积物干容重( t/ m3 ) ; V 为正常高水位以下库容(m3 ) 。
表6
经计算, α1 = 1.68 , α2 = 1.78 。
一期和二期的α取值结果符合带状淤积形态。
用以上两种淤积形态判别方法判别后, 万两河水利枢纽建成后, 水库的泥沙淤积形态初步分析确定属于带状淤积。
3.3 淤积量计算
根据1984 年版《吉林省地表水资源》成果中多年平均悬移质输沙模数分区图
查算。
本地区悬移质侵蚀模数每年为50 t/ km2 , 推移质输沙量占悬移质输沙量的
15 % , 综合侵蚀模数为57.5 t/ km2 。
万两河水利枢纽多年平均入库沙量为7 705t ,
其中悬移质为6 700t , 推移质为1 005t 。
本次水库淤积量计算采用清华大学水利系和西北水利科学研究所方法, 即多
年平均库容淤损率方法计算。
其中K 、m 值按下列条件选取:
① > 0.5 , 或无底孔情况, K = m = 1 ;
②0.5 > > 0.08 , K = 1.04/ 0.6 及m =1.04
/0.95 (内插取值) ; ③= 0.08 左右, K = 0.6 , m = 0.95 ;
④0.08 > > 0.03 , K = 0.6 4/0.4 及m =0.95 4
/0.90 (内插取值) ; ⑤< 0.03 , K = 0.4 , m = 0.9 。
蓄水年后的总淤积量
式中: αν为多年平均库容淤损率( %) ; R 为多年平均入库沙量(m3 ) ; V 正
为正常高水位以下库容(m3 ) ; V 总为总库容(m3 ) ; ΔWS 为多年平均淤积量(m3 ) ;
W λ为多年平均入库径流量(m) 。
本次淤积泥沙的稳定干容重为1.3t/ m3 。
经计算, 50 年的淤积量为25.92 ×
104 m3。
表7 单位:
104
3.4 坝前淤积高程计算
通过以上对万两河的泥沙分析与计算, 万两河泥沙淤积初步判断属于带状淤
积形态, 但随着水库的运行, 一些库区流域特性的改变, 水库淤积形态也在发生变
化, 并逐渐过渡到水库淤积平衡后的锥体淤积。
本次设计从工程安全方面考虑, 仍
采用可研阶段的方法, 假定水库中泥沙淤积呈水平状增长。
所以本次设计将50 年
的淤积量淤积至坝前。
经计算, 一期工程, 坝前淤积高程为293.3 , 二期工程, 坝
前淤积高程为293.5m 。
4 水库淤积的影响
万两河水利枢纽建成蓄水后, 将形成4.5km 的库区, 由于水库的作用改变了水
沙的特性, 使泥沙在库中淤积。
当正常高水位为317.1m 时, 每年的淤积量只占正常
高水位下库容的0.048 % , 设计50 年后的泥沙淤积体积占死库容的31.2 % , 占
正常高水位以下库容的2.55 %。
当正常高水位为319.6m 时, 每年的淤积量只占正
常高水位下库容的0.046 5 % , 设计50 年后的泥沙淤积体积占死库容的34.4 % ,
占正常高水位以下库容的2.33 %。
5 防治泥沙、淤积的措施
5.1 加强水土保持
水土保持是防治水库淤积的根本途径, 它既能保土保水, 又可起到减沙、阻沙
的作用, 从根本上解决水库淤积问题。
5.2 合理调度、排沙
5.2.1 泄洪排沙,
蓄清排浑
根据水库的具体情况, 河流的水量及沙量高度集中于汛期的特点, 充分利用
汛期大洪水能携带大量泥沙自然传吐的性能, 洪水一到就及时开启闸门放水, 以达
到排沙清淤的效果, 将大部分泥沙排出库外, 实行蓄清排浑运用。
5.2.2 异重流排沙
在水库蓄水情况下, 当供水挟带大量的泥沙入库时, 由于清水与浑水的比重
不同, 二者基本不相混掺, 而是浑水潜入清水底部并沿库底向坝前运行, 此时及时
打开底孔的闸门, 将浑水排出库外, 可减少水库淤积量。
5.2.3 人工排沙
在水库泄空期间, 人工将主槽两侧的淤泥推向主槽, 或将水流导入在滩地上
预先挖好的新主槽内, 依靠清水、基流或洪水冲刷作用, 将泥沙排出库外。
5.2.4 合理调度
结合发电合理的调度运用, 增大排沙效果。
6 结语
影响水库泥沙淤积的因素可分为自然因素和人类活动影响因素两方面, 自然
因素是水库泥沙淤积发生、发展的潜在条件, 人类活动是水库泥沙淤积发生和发展
的主导因素, 人类活动可以通过改变某些自然因素来改变侵蚀力和抗蚀力大小的对
比关系, 得到水库泥沙淤积加剧或者减小两种截然不同的结果。
必须在流域内加大力度进行水土保持工作,尊重自然规律, 切实治理水土流失, 恢复良好生态, 使之形成新的良性的水沙循环。
由此可见,在水库设计和管理运用时, 研究如何用水库操作减轻泥沙淤积是一个重要的课题, 需要在今后的设计实践中不
断探索、总结和完善。
[作者简介] 焦恩东(1966 - ) 男, 吉林省敦化市人, 大学毕业, 助理工程师, 现从事水利工程设计工作。
金沙江白鹤滩水电站水库泥沙淤积计算分析
蔺秋生万建蓉黄莉
(长江科学院,湖北武汉 430010)
摘要:白鹤滩水电站是金沙江下游四个梯级电站中的第二级,上接乌东德梯级,下游为溪洛渡梯级和向家坝梯级,是我国实施“西电东送”战略部署的重点骨干工程。
本文根据不平衡输沙原理,通过建立一维全沙河床冲淤数学模型,计算分析了工程建成后水库泥沙淤积情况,分析电站建成后不同时期库区泥沙淤积量、淤积分布、坝前淤积高程及出库沙量等。
计算分析结果表明:(1)水库运用至100年末,泥沙总淤积量37.17亿m3,其中悬移质泥沙35.99亿m3,推移质泥沙1.182亿m3,防洪库容保留94.4%,调节库容保留90.4%;(2)水库运用至100年末,库区泥沙淤积尚未达到淤积平衡,泥沙淤积部位主要在库区中段,库尾和坝前淤积较少,干流库区淤积以三角洲淤积形态为主;(3)由于水库库容较大(正常蓄水位以下库容为185.3 2亿m3),泥沙淤积并不严重,至水库运用100年末,坝前平均淤积高程为674.7m(黄海高程系统),仍低于电站进水口底板高程72 8.0m,对电站进水影响不大;(4)水库运用1~100年内,拦蓄了大量悬移质泥沙和全部的推移质泥沙,极大地减少了进入下游河道的泥沙量,水库排沙比在43.07%~44.80%,悬移质出库平均含沙量0.162~0.220kg/m3。
关键词:金沙江;白鹤滩水电站;水库淤积;数学模型
1 概况
金沙江是长江的上游河段,上起青海省玉树县直门达,下至四川省宜宾市,全长3464km。
白鹤滩水电站是金沙江下游四个梯级电站中的第二级,上接乌东德梯级,下游为溪洛渡梯级和向家坝梯级,工程以发电为主,兼有防洪、拦沙、航运等综合效益,是我国实施“西电东送”战略部署的重点骨干工程(见图1)。
白鹤滩水电站坝址位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内,控制流域面积43.03万km2,占金沙江流域面积的91%,多年平均流量4110m3/s,多年平均径流量1297亿m3(统计年份1958~2000年)。
白鹤滩水库为河道型水库,在正常蓄水位825m(黄海高程基准,下同)时,水库长约190km,水面宽200~400m,总库容185.32亿m3。
库区内主要入汇支流有黑水河、普渡河、小江及以礼河。
白鹤滩坝址多年平均含沙量1.46kg/m3,多年平均悬移质年输沙量1.853亿t,推移质输沙量202万t,输沙量约占屏山站的7 5.0%,约占长江寸滩站的40.5%,约占宜昌站35.3%,控制金沙江产沙区的大部分来沙量。
白鹤滩水库汛期6~9月入库径流量占全年的63.7%,汛期平均输沙量占全年的89.17%,汛期月平均含沙量为1.66~2.41kg/m3,因此,汛期流量大、含沙量大、输沙量集中是入库水沙的主要特点。
本文根据不平衡输沙原理,通过建立一维全沙河床冲淤数学模型,计算分析工程建成后水库
泥沙淤积情况,分析电站建成后不同时期库区泥沙淤积量、淤积分布、坝前淤积高程及出库沙量等。
由于白鹤滩库区位于长江金沙江重点产沙区,本次研究工作对于水库的长期使用问题研究及相关工程设计工作具有重要的意义。
2 数学模型
数模计算采用长江科学院自主开发的水库泥沙冲淤数学模型软件“HELIU-2”,模型采用的基本方程经简化后如下:
该数学模型经过了多次率定、验证计算,并已成功应用于三峡工程、丹江口水库等大型水利工程库区泥沙淤积计算分析,计算成果均通过了专家评审。
3 计算条件与计算方案
3.1 入库典型系列年选择
本文以距离白鹤滩坝址较近的巧家(华弹)水文站作为白鹤滩水库干流入库泥沙分析计算的代表站,该站控制流域面积429500km2。
按照“代表系列的多年平均径流量、输沙量应接近多年平均值”的原则,对巧家站1958~2000年的长系列水沙资料进行分析,选择1961~1970年10年作为水库泥沙冲淤计算的代表系列年。
该系列年平均流量41悬移质输沙量1.75亿t,基本能反映多年平均情况。
数学模型计算时段为100年。
3.2 水库调度方案与调度方式
本文白鹤滩水电站调度方案为825m-795m-765m(正常蓄水位-汛期限制水位-死水位)。
水库调度方式为,汛期6月开始电站以保证出力运行,蓄水至汛期限制水位后,水库维持汛期限制水位运行,9月份水或次年1月水库开始供水,水位下降,至5月水库水位消落至死水位。
3.3 库区干、支流入库水沙条件
本次水库泥沙淤积计算考虑的入库水沙条件包括库区干流入库水沙和泥沙相对较多的黑水河、小江支流入库水沙。
干流入库水沙条件考虑了上游干流金安桥水电站、观音岩水电站、乌东德水电站及支流二滩是在考虑上述水库拦沙影响的基础上,通过数学模型计算得到1~100年乌东德水库出库水沙资料作为其下游白鹤滩水库的入库水沙条件。
4 库区泥沙淤积计算成果分析
4.1 库区泥沙淤积量
由于考虑了白鹤滩水利枢纽上游干支流多个在建、拟建及已建水库的拦沙作用,所以,白鹤滩水库在1~100年运用期间,入库泥沙大量减少,水库运用前10年,入库悬沙总量仅为6.9804亿t,占坝址10年悬沙总量的39.9%。
而且,由于上游水库拦沙作用显著,进入白鹤滩水库的悬移质泥沙不仅量少,且粒径变细。
(1)悬移质泥沙淤积量
库区泥沙淤积计算成果列于表1。
经分析可知,水库运用至100年末,泥沙总淤积量37.17亿m3,其中悬移质泥沙35.99亿m3,推移质泥沙1.182亿m3,防洪库容保留94.4%,调节库容保留90.4%,水库运用1~100年间仍属初期运行阶段,库区泥沙淤积对库容损失不大。
(2)推移质泥沙淤积量
白鹤滩水库年入库推移质202万t,在水库运用1~100年间,入库推移质泥沙均淤积于库内,无推移质泥沙出库。
4.2 库区泥沙淤积分布
水库泥沙淤积部位主要在库区中段,库尾和坝前淤积较少,随着水库运用年份的增加,淤积泥沙逐渐向库尾和坝前推进,水库运用至100年末,库区泥沙淤积尚未达到淤积平衡。
干流库区淤积以三角洲淤积形态为主(图2),黑水河支流库区在水库运用100年末时,泥沙淤积量为1.27亿m3,而小江支流库区由于其坡陡流急,泥沙在年内有冲有淤,但在水库运用1~100年间无累积性淤积。