回水分析计算大纲范本

1FCD12040 FCD水利水电工程 初步设计阶段回水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2水电站初步设计阶段回水分析计算大纲主 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 : 回水计算时应采用洪水水面线推求各河段综合糙率，分析水库泥沙冲淤后河段糙率的变化；勘测设计研究院年 月3目 次1. 引 言 42. 设计依据文件和规范 43. 基本资料 44. 水库回水计算75. 应提供的设计成果.116. 1 库容和年输沙量之比（以下简称库沙比）小于 30 的电站，应根据水库形态、河流输沙特性、泄流规模以及泥沙淤积对环境的影响等因素，拟定排沙减淤的水库运行方式。当库沙比大于 30 时，拟定水库运行方式可不计人库泥沙淤积的影响。 2 高水头电站应分析过机含沙量、泥沙级配及硬度。 3 水库泥沙冲淤计算，应根据泥沙特性、水库运行方式、资料条件等，可选用类比法或经验法，也可采用数学模型。 4 水库泥沙淤积预测年限为工程投入运行后的 1020 年。 当水库冲淤相对平衡年限小于 10 年时，水库泥沙淤积预测年限为水库冲淤相对平衡年限。5 水库回水计算应根据河道条件、水库特性、水库运用方式，按满足设计要求的流量，推求建库前天然水面线及建库后泥沙淤积预测年限的库区回水水面线。回水计算时应采用洪水水面线推求各河段综合糙率，分析水库泥沙冲淤后河段糙率的变化；计算断面应能反映河道基本特性及淤积后河床特性。 Comment echidi1: 页码: 441 引 言工程位于 河 游，行政区划隶属 省 县，水库控制流域面积 km2。本工程以 为主，兼顾 、 等。最大坝高 m，正常蓄水位 m，总库容 万 m3，电站总装机 MW，灌溉面积 km2。提示: 简述枢纽布置形式，主要泄洪排沙设施与泄流规模，水库运行方式，上下游梯级衔接情况、水库调节性能与设计、校核洪水等。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的要求;2.2 主要设计规范(1) DL 5021-93 水利水电工程初步设计编制规程；(2) SDJ 11-77 水利水电工程水利动能设计规范( 试行);(3) SD 130-84 水利水电工程水库淹没处理设计规范;(4) SL 44-93 水利水电工程设计洪水计算规范;(5) SL 104-95 水利工程水利计算规范。2.3 主要参考资料(1) 水力计算手册(武汉水利电力学院水力学教研室编 )；(2) 水力学(上册 )(成都科学技术大学水力学教研室编)；(3) 水利水电工程泥沙设计规范( 报批稿) 1。3 基本资料3.1 水库概况(1) 水库概况水 库 为 型 水 库 。 水 库 由 河 和 主 要 支 流 、 、 等 组 成 。正 常 蓄 水 位 m， 相 应 库 容 万 m3， 水 库 面 积 km2， 水 面 宽 m m，库区长度为 km，河道纵比降为 %，为 河床。库区平面形态如图 所示。1 一旦本标准正式发布，应移入 2.2条。5(2) 库周概况提示: 简述两岸城镇居民点和重要工程的分布、位置、高程以及公路、铁路、跨河(沟) 桥等。必要时，概述上游梯级枢纽情况(含枢纽布置图) 。3.2 地形资料(1) 水库 地形图；(2) 库区纵、横断面表(必要时表列断面特征线 )。提示: 河道分段与断面布设参考水力计算手册第八篇第一章第三节及水库水文泥沙观测试行办法第五章第三节。测设断面时，应注意断面高程系统(即基面) 与大坝高程系统一致，必要时应与上下游梯级的高程系统一致。对于横断面中的深潭或翼水，一般应扣除后再进行水力因素计算。3.3 水能资料正 常 蓄 水 位 m， 死 水 位 m， 防 洪 限 制 水 位 m， 设 计 洪 水 位 m， 校核洪水位 m， 以及水库运行方式(必要时给出年内、年际的月水位变化过程线)。(1) 水库水位容积、面积曲线及表表 1 水 库 水 位 容 积、面 积 表高 程， m库容，万 m3水平年 原 库 容近 期 淤积后保留库容远 景 淤积后保留库容面 积，km 2(2) 水库调洪成果表 2 水 库 调 洪 计 算 成 果 表P=5% P=20%起调水位m最 高库水位m最大下泄流 量m3/s最大入流量相应库水位m最 高库水位m最大下泄流 量m3/s最大入流量相应库水位m3.4 水文资料(1) 坝址、主要支流、入库站、主要控制站的洪水频率与流量( 含主汛期与后汛期或非汛期洪水)。6表 3 坝 址 洪 水 频 率 与 流 量洪水频率， %流 量，m 3/s(2) 坝址、库区及进、出库水文站的水位流量关系曲线，必要时收集上游梯级坝址(或电站尾水 )水位流量关系曲线。表 4 水 位 流 量 关 系 表水 位， m进库水文位库 区坝 址流 量m3/s出库水文站(3) 库区同时水面线或洪水调查水迹线。表 5 水 迹 线洪水发生时间年 月 日地 名或 断 面起 点 距m洪迹高程m洪峰流量m3/s3.5 泥沙资料3.5.1 水库泥沙淤积纵断面图及表表 6 水 库 不 同 年 限 淤 积 纵 断 面 表不同年限淤积河床高程，m断 面编 号地 名距坝里程km原河床高程m 10 年 15 年 20 年 3.5.2 河道及水库糙率(1) 河道糙率提示: 河道糙率估算与选择的方法较多，以下介绍几种供选择：(1) 利用附近水文站实测资料点绘水位(或流量) 糙率关系，并加以延长拟定；(2) 根据河床组成及床面特性、河段平面形态及水流流态、岸壁及植被情况查糙率表选定；(3) 利用库区同时水面线或洪水调查水迹线资料，采用试算法或其他方法反求糙率。应注意，采用那种方法反求糙率，就应用同种方法推算回水线。(2) 水库糙率提示: (1) 确定水库糙率，当一个河段在不同水位的糙率有一定差别时，应按水位分别采7用不同的数值。当河床为复式断面时，主槽与边滩糙率数据，应分别考虑。(2) 水库糙率可参照泥沙手册第九章第七节设计。以下介绍两种常用的确定水库糙率方法，供选用。 推算淤积回水的糙率一般应进行上下游水库或类似河道上已建工程调查分析后确定。适当考虑河床细化、糙率减小的影响。以下提供盐锅峡等已成水库的实测资料，供参考。已建水库建库前后糙率比值表库 段 常年回水区 回水变动区 备 注建库前后糙率比值(n/n 0) 0.951.13 0.0630.96 盐锅峡、丹江口等水库 利用高水(洪水) 的河道糙率作边壁糙率 n1，已建水库淤积面的实测糙率(或采用张友龄公式 计算，式中粒径 d50 的单nd19506()/位为 m)作床面糙率 n2，采用阻力叠加公式(爱因斯坦公式) 推算：P)/13232式中：P 1、P 2分别为边壁湿周及床面湿周；n断面总糙率。 nd19506()/P/132323.6 枢纽资料(1) 枢纽布置图；(2) 枢纽泄流曲线。表 7 泄 流 能 力 汇 总 表 单位: m 3/s 库 水 位， m建 筑 物表孔：孔数 ，尺寸 m m中孔：孔数 ，尺寸 m m底孔：孔数 ，尺寸 m m排沙孔：孔数 ，尺寸 m m机组：单机流量 ，台数总 计 泄 流 能 力注：表中库水位包括各典型库水位。总计泄流能力应满足各典型库水位的泄量要求4 水库回水计算4.1 水库回水计算的任务与主要内容84.1.1 水库回水计算的任务提示: 水库回水计算的任务是计算建库后未淤积情况和淤积一定年限后的库区回水水面线，并视需要，进行施工期的不同洪水标准的回水水面线计算。4.1.2 水库回水计算的主要内容提示: 水库回水计算的主要内容：(1) 不同淹没及标准( 洪水) 的库区沿程最高水位连线(回水曲线)和回水终点位置；(2) 库区相应航运、给水、灌溉等要求的水位高程；(3) 必要时计算库区防护区一定防洪标准的水位过程线及淹没历时；(4) 若上梯级处于回水末端，必要时应计算上梯级坝址(或电站尾水)的水位流量关系曲线；(5) 分期蓄水的工程，根据需要应计算分期蓄水的回水线。4.2 回水计算4.2.1 洪水标准与流量(1) 洪水标准提示: 根据防护对象的重要性，现有防洪能力及受淹后对国民经济的影响，按水利水电工程水库淹没处理设计规范表 2.0.3 及相关规范拟定。 (2) 坝址洪水流量由相应标准的频率确定，支流洪水与坝址同频，必要时按洪水频率遭遇论证成果确定。库区沿程流量可按距离或面积分配。梯级水库的回水计算，其入库流量须考虑上游梯级调节的影响。提示: 入库断面至坝址的沿程流量，若库区水面宽度沿程变化不大，按计算断面至坝址的距离直线分配断面流量；若河宽沿程变化较大，按水库水面面积比分配沿程流量；若沿程水库槽蓄量变化较大，可按河段楔形库容比分配沿程流量。有较大支流汇入处，应根据实测水文资料或控制流域面积分配其上下段流量。每一河段的流量可采用上、下断面的平均值。4.2.2 坝前水位与支流河口水位(1) 坝前水位表 8 坝 前 计 算 水 位 表汛 期 后汛期或非汛期洪水频率 20% 5% 20% 5% 坝址流量, m 3/s项 目 天然 回水 天然 回水 天然 回水 天然 回水坝前水位, m提示: 按各种设计任务要求的各种设计标准的调洪成果，确定相应回水计算的起始水位和流量组合方案，即(1) 最大入库流量，相应水位；9(2) 最高库水位( 调洪最高水位或汛期限制水位) ，相应泄量；(3) 后汛期( 或非汛期)洪水，正常蓄水位。(2) 支流河口水位采用干流水面线推算至该河口处的水位。4.2.3 淤积水平年提示: 多沙河流回水淹没范围应考虑一定年限的泥沙淤积影响，其淤积水平年可根据工程具体情况，按 SD 130-84 第 2.0.5 条拟定。4.2.4 计算方法提示: 回水曲线计算方法基本上分为试算法和图解法两类。图解法计算简便，宜用于定床和无流速水头项；试算法手算繁琐，但电算简易，宜用于考虑流速水头项和动、定床计算。 4.2.4.1 逐段试算法(1) 基本方程式伯努力方程对伯努力方程变换得如下方程：ZilgVhff fvj21212()()式中： iQKCARnRf 226,/上式中各符号的意义见表 9，其起始断面的 Z1、i fi、V 1 各值为已知，终端断面 Z2、i-f2、V 2 各值为未知，需试算确定。提示: 复式断面，应根据糙率的不同，将断面分为两或三个不同部分(即左右滩地部分和主槽部分)，发别求出各部分的流量模数 ，并总和求得整个过水断面的kARniii23/流量模数 。断面上的水力坡度为 。KkiQkf()2(2) 试算：先假定 Z2，由各断面的水位面积、水位水力半径相关曲线求得if2、 V2 后代入上式，如左右两端相符，满足精度要求，则所假定的 Z2 值即为所求值。否则另行假定，重新计算，直到基本相符为止，可列表计算。表 9 水 库 回 水 曲 线 计 算 表断面编号假定水位断面面积水力半径平均流速摩 阻比 率平 均比 率断面间距摩 阻水 头流 速水 头流 速水头差局部水头损 失所 求水 位10CSZ1mAm2RmVm/sif10-6if210-6Lkmhi=ifLmVgv2mhgv12mhj=-hvmZ2m(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)提示: 若本单位具有回水计算程序，则按程序计算。4.2.4.2 图解法提示: (1) 回水曲线( 含河道水面线) 图解法很多，归纳起来分两大类型，一种类型是考虑了流速水头和局部损失的图解法；另一种类型是忽略流速水头和局部损失的图解法。后一种类型主要有艾斯考夫图解法和控制曲线法。鉴于目前随着微机应用增多，电算日益普及，试算法应用增多，图解法应用减少，因此不再列图解法的基本方程、断面函数及图解方法，可参看水力计算手册。(2) 决 定 回 水 计 算 的 开 始 断 面 ： 无 泥 沙 淤 积 或 淤 积 不 严 重 的 水 库 ， 临 近 坝 址一 段 横 断 面 很 大 ， 水 面 又 几 乎 是 水 平 的 ， 因 此 ， 无 须 作 水 面 线 计 算 。 水 面 曲 线 究竟 从 那 个 断 面 开 始 ， 一 般 可 用 下 式 大 致 确 定 ， 。在离坝址ZQLACR22/()为 L 处任取一个断面，在设计流量和设计水位下，此断面与坝址断面的平均值代入上式，求Z；如不超过 10cm，即从该断面开始计算回水曲线，否则，ACR， ，向坝址再移近一些，使Z10cm；有泥沙淤积时，视三角洲前端向坝前延伸程度，可用三角洲前端断面作为开始断面。由于淤积影响，该段水面线变化较为剧烈，应多取几个断面。如整个水库淤满，应从坝址断面推算回水曲线。(3) 梯级水库的回水计算，基本同常规水库，但其入库流量须考虑上游已建梯级调节的影响。若上梯级处于回水的末端，必要时应计算上梯级坝址(或电站尾水) 的水位流量关系曲线。若坝前水位变幅较大，则需建立以坝前水位为参数的几组上梯级电站尾水位流量关系曲线。4.3 河道水面线计算河道水面线计算的洪水标准与流量、计算方法均同回水计算，但其坝址处的计算起始水位则查坝址水位流量关系曲线而得。提示: 当已建水库大坝加高，不具备河道天然水面线时，可对某一频率洪水，不同的起始水位(23 个) 进行回水计算，在库尾某段河道上这些水面线一致时，即可作为河道天然水面线使用，以供确定回水末端之用。4.4 计算成果及成果分析114.4.1 计算成果应提供不同频率洪水、淤积设计水平的库区回水曲线和天然水面线图及表。表 10 水库 库区回水计算成果表河床高程,m 水 位， mQ20%= m3/s Q5%= m3/s 断面编号CS地名距坝里程km原始淤某年后天然 淤积前 淤某年后天然 淤积前 淤某年后 4.4.2 成果分析(1) 对推算的各种回水计算成果，应进行仔细的合理性检查分析，其内容包括回水曲线与天然水面线趋势，不同设计标准在同一断面及沿程各断面回水高程的变化规律，各设计水平回水曲线相应关系等方面。提示: 分析各种坝前水位及库区流量组合条件下的回水曲线变化趋势的合理性，其规律大致如下：(1) 建库后，库区回水位应高于天然情况下同一流量的水位，而水面比降则较平缓 。(2) 同一坝前水位，较小的库区流量的水面线应低于较大的库区流量的水面线；流量越大，坡降越陡，回水末端越近；流量越小，坡降愈平，回水末端愈远。(3) 同一库区流量，坝前水位较低的水面线应低于较高坝前水位的水面线；坝前水位越高，坡降越缓，回水末端越远。(4) 库区同一断面以不同坝前水位的两个设计流量的水位差相比较时，较高坝前水位的水位差， 应小于较低坝前水位的水位差。 库区两个断面在同一流量的两个不同坝前水位时，上断面的水位差应小于(或等于)下断面的水位差。(5) 在同一坝前水位和流量时，一般回水水面线离坝址越近越平缓，越远越急陡，并以坝前水位水平线和同一流量天然水面线相交线为其渐近线。(2) 阐明库区回水对主要淹没对象的淹没高程及影响；确定回水淹没范围与终点。提示: 水库回水淹没范围与终点可根据 SD 130-84 第 2.05 条确定。对于在原已建低坝基础上加高成新坝者，新坝的水库回水终点建议根据新库回水与原库回水比较确定。(3) 梯级电站应阐明工程对上游梯级尾水的影响。5 应提供的设计成果提供的设计成果，主要是水库回水计算报告及计算书、附表及附图等。(1) 报告书12(2) 报告附表天然与回水纵断面表。格式参看表 10。(3) 报告附图不同频率洪水、淤积设计水平的回水纵断面图(同时绘入天然水面线) 。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: 13勘测设计研究院年 月目 次1. 引 言 . 42. 设计依据文件和规范 . 43. 基本资料 . 44. 水库泥沙冲淤计算. 65. 专题研究. 96. 应提供的设计成果. 9附件 A 10附件 B. 11附件 C. 141 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提示: (1) 抽水蓄能电站的水库类型，下水库主要有河道库、岸边库和弯道库；上水库主要有河道(沟)库、湖泊库和台坪库，应根据工程具体情况，选择相应的类型。(2) 河道库指在河道上修建的水库；岸边库指在河边的宽阔地形上围堤而成的水库；弯道库指利用河湾由上、下两坝及河岸围成的水库，并设置适当的泄洪建筑物宣泄洪水，其上坝的上游形成滞洪水库；台坪库指在山顶台坪上围堤而成的水库。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；14(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 水库概况提示: 应根据所设计工程的条件，从附件 A 中选择相应的水库类型，对水库概况进行描述。本范本附件 A 给出了建议的河道库、岸边库、弯道库及台坪库水库概况描述格式。3.2 水文泥沙提示: 根据水库类型，收集相应的水文泥沙资料，附件 B 给出了建议的河道库、岸边库、弯道库及台坪库水文泥沙资料描述格式。如果上水库为河道库，则其来沙量应为河道来沙量与从下水库抽水挟带来的泥沙量之和。3.3 地形资料(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 表高 程， m Z1 Z2 Z3 Z4 总 库容，万 m3 干流 支流 面 积，km 2 提示: (1) 应注意所用库区地形资料与枢纽设计采用的地形资料的地形图高程系统一致；(2) 应注意地形法库容与断面法库容的一致性。3.4 水能水利资料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 m 3/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 值项 目 下 水 库 上 水 库 备 注校核洪水位(P= %),m 设计洪水位(P= %),m 正常蓄水位，m 汛期限制水位，m 保证发电水位，m 死水位，m 库底高程，m 总库容，万 m3 调节库容，万 m3 其中蓄能发电所占库容，万 m3 死库容，万 m3 3.4.2 水利计算成果(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 水位频率，% 入库流量，m 3/s 出库流量， m 3/s 坝前水位，m15(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提示: 应注意径流调节采用的水文系列与泥沙计算采用的水沙系列的一致性。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：m 3/s建 筑 物 库 水 位， mZ1 Z2 Z3 Z4 Z5 表孔数 ，尺寸 m m 中孔数 ，尺寸 m m 底孔数 ，尺寸 m m 排沙孔数 ，尺寸 m m 机组：单机流量 ，台数： 总计泄流能力 注：(1) 表中库水位包括各典型库水位。总计泄流量应满足各典型库水位的泄量要求。(2) 建筑物尺寸以宽高表示。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提示: 主要任务有：估计淤积形态、淤积分布及数量，在建库后一定年限内的规律。4.1.2 水库泥沙冲淤计算的主要内容提示: 主要内容(可根据工程具体情况取舍)：(1) 水库淤积年限：估算建库后泥沙淤积达到冲淤平衡的年限，预测水库的使用寿命。(2) 水库淤积部位：计算泥沙在库区一定年限的淤积分布，研究淤积对库区淹没以及对航运、引水口、水库有效容积和库区防护对象防洪能力等的不利影响。(3) 坝前(或蓄能电站进/出水口)淤积高程：预估不同年限坝前(或蓄能电站进/出水口)的淤沙高程及其极限高程，为水工建筑物布置提供依据。(4) 估算水库排沙量和排沙过程的历时变化。(5) 估算过机泥沙含量、级配。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。提示: (1) 泥沙问题不严重的工程，其水库泥沙调度方式，一般可按防洪，发电等利用任务要求确定；(2) 泥沙问题严重的工程，应通过不同特征水位方案的泥沙冲淤计算来确定水库泥沙调度方式。(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 计算方法提示: 可根据工程的水库类型，按附件 C-C1 选择相应的泥沙冲淤计算方法。164.3 计算成果及成果分析4.3.1 计算成果提示: 可根据水库类型，按附件 C-C2选择相应的泥沙冲淤计算成果表达格式。4.3.2 计算成果分析提示: 可根据水库类型，按附件 C-C3的要求对计算成果进行分析。4.4 水库泥沙观测规划4.4.1 观测目的提示: (1) 掌握水库库容变化以便及时修改库容曲线；(2) 了解泥沙在库内的冲淤数量、形态和变化，为水库合理运用提供依据；(3) 监测蓄能电站抽(放)水含沙量。过机组泥沙的颗粒级配、进/出水口处的含沙浓度分布及冲淤形态变化，为指导蓄能电站的合理运用并及时采取必要的电站防沙措施提供预报；(4) 研究水库泥沙和蓄能电站的泥沙问题，并为其他水库工程的规划设计提供参考资料。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。提示: 必要时增加水库水流泥沙运动观测。(2) 观测蓄能电站进/出水口处的含沙浓度分布和冲淤形态变化，以及过电站机组的含沙量和泥沙颗粒分析。4.4.3 测验方法提示: (1) 各项目的测验方法、精度与整编要求，参照水文测验试行规范的补充文件水库水文泥沙观测试行办法的有关规定执行。(2) 库区淤积测验方法可采用断面法，对库区布设的固定横断面进行测量，绘制出各横断面和纵断面，以反映库区淤积形态的变化并计算库容、冲淤数量和分布。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。提示: 断面布设原则与布设可参照水库水文泥沙观测试行办法第五章第三节设计。“绘制泥沙观测断面示意图”。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 观测设备及其经费提示: 观测设备及经费列算格式参照水利水电工程泥沙设计规范(报批稿)条文说明的表 7.0.5-17.0.5-4。4.4.4.4 观测人员与观测经费提示: (1) 水库泥沙测验人员及观测经费应纳入“大坝原型观测”项目中。水库泥沙淤积测验工作，应纳入电厂的水工、水库观测工作中。观测人员定员可根据具体情况，参照中华人民共和国能源部水力发电厂编制定员标准拟定。(2) 岸边库、弯道库及台坪库可根据工程具体情况，参照河道库设计。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175 专 题 研 究提示: 专题的选择应根据水库淤积情况与影响对象而定。一般可供参考选择的专题有：(1) 水库泥沙淤积对蓄能电站进/出水口(或本枢纽)的影响；(2) 蓄能电站过机泥沙分析及其对机组磨损的影响；(3) 水库长期使用研究；(4) 水库泥沙淤积与回水对上游梯级的影响。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 m3，水面面积 km2，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。提示: 尚应简述库周区植被与水土保持情况，库区滑坡、塌岸、泥石流的分布、数量及进入水库的数量，风沙入库情况。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 m3，水面面积 km2，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。提示: 尚应简述引水枢纽与渠道(或抽水站)情况。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 m3，水面面积 km2。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 m3，水面面积 km2，死水位 m，相应库容 万 m3。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18(2) 干支流入库与坝址的流量、悬移质泥沙输沙量提示: 应考虑已建工程拦沙(含上游梯级水库调水调沙)或引沙对本工程入库沙量的影响。表 B1 水文站(或坝址)多年平均各月流量、沙量统计表月 份项 目 年6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5m3/s 流量 占年% 万 t 沙量 占年% 表 B2 水文站(或坝址)径流、悬移质泥沙特征值表径流量，亿 m3 流量，m 3/s 悬移质沙量，万 t 含沙量，kg/m 3 汛期 (69 月) 78 月 汛期 (69 月) 78 月 最大一日 占年百分 数%占年百分 数%占年百分 数%占年百分 数%年月日占年百分 数%提示: 无悬移质实测资料时，可查本流域输沙量模数(或称侵蚀模数)图(多年平均输沙量=输沙量模数设计流域面积)；或利用附近已建水库、淤地坝淤积调查资料求取(多年平均输沙量)=(淤积量+排沙量)/淤积年限);或经验公式估算。 (3) 入库推移质沙量提示: 无实测资料时，可采用有关公式计算推移质输沙率(应注意公式适用条件)或采用经验法估算。有条件时，可采用模型试验方法推算推移质输沙量。(4) 泥沙颗粒特性表 B3 水文站悬移质泥沙颗粒级配表粒径，mm 0.007(0.005)0.01 0.025 0.05 0.10 0.25 0.5 1.0 最大粒径mm平均粒径mm中数粒径mm小于某粒径沙量百分数，%表 B4 河 河段河床质泥沙颗粒级配统计表小于某粒径(mm)沙重百分数，%取 样地 点 0.15 0.3 0.6 1.2 2.5 5 10 20 30 40 80 150最大粒径mm平均粒径mm中数粒径mm绘制悬移质与河床质泥沙颗粒级配图。(5) 悬移质矿物成分19表 B5 河段悬移质各粒径组硬矿物含量表颗粒形状(各占比值)粒径组mm0.1 0.5 1.0 2.0 5.0 10 20 50 100 最大一日含沙量年 月 日出现天数, d kg/m3提示: 根据工程具体情况，必要时应统计河道大于某级流量出现的天数。B3 台坪库的入库水沙水库泥沙冲淤分析计算提示: 台坪库一般系蓄能电站的上水库，其入库水沙来自下水库。目前还未见到估算从下水库抽水挟带到上水库的泥沙计算方法，这里介绍一种方法供参考。(1) 从下水库抽水到上水库的水量 W，一般等于上水库的有效库容 V 有 。(2) 每日从下水库抽水挟带到上水库的泥沙量可按下式计算：Ws 日 =WS=V 有 S式中：S过机含沙量，kg/m 3。(3) 年沙量按下式计算：Ws 年 =Ws 日 T式中：T年均泥沙过机历时，d。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20提示: (1)水库泥沙冲淤计算方法，一般可分为类比法、经验法(形态法、经验面积减少法、沙莫夫法等)、数学模型(有限差法等)。我国应用较多的泥沙数学模型见水利水电工程泥沙设计规范(报批稿)条文说明。可根据具体情况选择。常用计算方法有形态法与有限差法。(2) 三角洲(形态)法适用湖泊型水库或河流含沙量高、入库水流呈超饱和状态的水库, 或者是推移质较多的水库；有限差法适用于河道型且河道含沙量不饱和的水库。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。G1、G 2分别为进出口断面输沙率；用于计算悬移质冲淤时，G=QS v，其中 Sv为悬移质含水量；用于计算悬移质冲淤时，G=Bg s，其中 gs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=QSv+Bgs；B、H分别为计算河段的平均河宽和平均水深；B1、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。提示: 根据基本方程可编制水库泥沙冲淤计算程序。(2) 计算表格表 C1 有 限 差 法 计 算 水 库 淤 积 过程 表计算断面断面间距m库水位Zm平均河宽Bm过水面积Am2水力半径Rm平均流速m/s含沙量Skg/m3含沙量差DSkg/m3淤积量DW万 t淤积体积DV万 m3平 均淤积厚Dhm备注1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13(3) 计算步骤(略)水库泥沙冲淤分析计算C1.2 岸边库提示: 岸边库通常是引水式水库，其泥沙淤积计算方法可采用沉沙池的计算方法。C1.3 弯道库提示: 弯道库通常也是引水式水库，其泥沙淤积计算方法同岸边库，即可采用沉沙池的计算方法。而且弯道库的上坝址的上游壅水形成滞洪水库，它的泥沙淤积计算方法基本同河道库，但应考虑水库泄空冲刷的影响。C1.4 台坪库21提示: 台坪库通常为抽水蓄能电站的上水库，其泥沙主要来自下水库。目前未见现成的泥沙淤积计算方法，这里引用静水沉降法供参考。(1) 沉降速度 w=H/t 静式中：H沉降水深；t 静 静水沉降历时，t 静 =t 天 -t 发电 -t 抽水 。(2) 落淤泥沙最小粒径 dmin根据 w 与水温查“不同温度下泥沙粒径 D 与沉速 w 的关系表”得相应的颗粒粒径。即为落淤泥沙最小粒径 dmin。当 ddmin，泥沙淤积；d 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 ; h 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 0.04 为 三 角 洲 淤 积 ; 当 5.3 为 锥 体 淤 积 ;3.94 1.1 为 带 状 淤 积 ;1.75 0.777 为 三 角 洲 淤 积 。式 中 : Ws 为 水 库 多 年 平 均 入 库 沙 量 ( t ) ; h 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 , 1 = 1.68 , 2 = 1.78 。 一 期 和 二 期 的 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 。27其 中 K、 m 值 按 下 列 条 件 选 取 : 0.5 , 或 无 底 孔 情 况 , K = m = 1 ; 0.5 0.08 , K = 1.04/ 0.6 及 m =1.04/0.95 (内 插 取 值 ) ; = 0.08 左 右 , K = 0.6 , m = 0.95 ; 0.08 0.03 , K = 0.6 4/0.4 及 m =0.95 4/0.90 (内 插 取 值 ) ; 0.03 , K = 0.4 , m = 0.9 。蓄 水 年 后 的 总 淤 积 量式 中 : 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 ) ; WS 为 多 年 平 均 淤 积 量(m3 ) ; W 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 : 1043.4 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28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 。296 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