堵河流域黄龙滩水库泥沙淤积分析

堵河流域黄龙滩水库泥沙淤积分析卢金波;姜有雪;鲍吉敏;陈海燕【摘要】Accordingtothecross-sectionsurveydataoftheriverbedinthereservoirarea,thecomingsedimentiscalcu-latedbybackcalculationmethod.ThesedimentationtendofHuanglongtanReservoirisjudgedbyanalyzingthedeltadepositionbodyandtheinfluenceoftheconstructionofPankouHydropowerStationintheupstream.Resultsshowthatthesedimentationdoesnotaffectthelifeofthereservoirandthefloodcontrolstandard.%依据库区河床横断面测量数据，用反算法计算来沙量；通过对三角洲淤积体的分析和上游潘口水电站兴建后的影响，判断黄龙滩水库泥沙淤积趋势。经分析认为，淤积泥沙不影响水库寿命和防洪标准。【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷)，期】2013(000)004【总页数】3页(P33-35)【关键词】横断面测量;三角洲淤积体;淤积趋势;水库寿命【作者】卢金波;姜有雪;鲍吉敏;陈海燕【作者单位】湖北黄龙滩水力发电厂，湖北十堰442000;湖北黄龙滩水力发电厂，湖北十堰442000;湖北黄龙滩水力发电厂，湖北十堰442000;湖北黄龙滩水力发电厂，湖北十堰442000【正文语种】中文【中图分类】TV145.11工程概况黄龙滩水利枢纽工程位于鄂西北汉江支流堵河下游，十堰市黄龙镇上游4km峡谷出口处，是一个以发电为主，兼有蓄洪、工业及生活供水、改善航运、发展渔业等综合效益的大(2)型水利水电工程，为堵河末级电站，坝顶高程252m，正常蓄水位247m，为季调节水库。堵河系山溪性河流，为汉江流域多沙河流之一，流域面积11725km2，河源分西、南两支，西支泗河集雨面积4278km2，南支官渡河集雨面积2898km2。属副热带季风气候区，气候温和，雨量丰沛。径流主要来自降雨，据黄龙滩水文站1950~1974年实测径流资料统计，多年平均流量191m3/s，年径流总量60.2亿m3。径流年内分配不均，每年4~10月为汛期，年最大洪水在汛期各月均可出现，尤以7、9两月出现机会为最多，汛期径流量占年径流总量的85%左右。泥沙主要来源于竹山县以上河段，以悬移质泥沙为主。坝址多年平均输沙量858万t,年平均输沙率1.37kg/s，水蚀模数717t/(km2・a)。泥沙年内分配主要集中于汛期，4~10月来沙量占全年的98.2%。2淤积现状黄龙滩水库自1974年1月下闸蓄水至今，现已正常运行38a，泥沙淤积状况如下。2.1淤积量黄龙滩库区淤积由中南勘测设计院在大坝蓄水前，于1971、1974年进行了两次从坝前至竹山的河床横断面测量，并在主河道上建立了40多个横断面桩;蓄水后，1986、1992年由观测班进行了自竹山至坝前的河床横断面测量;2008年由湖北省水文水资源局对库区进行了库容、泥沙淤积量复测，测量结果如表1。根据1974、1986、1992、2008年4次实测各河床最低点高程统计数据，计算出坝前实际淤沙高程，如表2。表1实测多年库区淤沙量亿m3时段死水位以下淤积量死水位以上淤积量期间累计淤沙量淤沙总量1974~1985年0.46600.23540.70141986~1992年0.13350.09690.23042.42071993~2008年0.60660.88231.4889表2实测多年坝前淤沙高程淤积年代1974198619922008坝前淤沙高程/m160.00168.28168.50168.43计算可知，1974至2008年间，坝前泥沙淤积年均抬高0.24m。3淤积对水库防洪影响泥沙淤积在水库内，引起库区河床抬高，减少水库容量和蓄洪能力，使相同流量下的水位抬高，防洪标准降低，如表3和图1所示。表3黄龙滩水库特征库容对比成果表亿m3备注:黄龙滩水库由于历史原因，其正常高蓄水位与汛限水位一致，均为247.0m。年份项目--0.116-0.2704.2783.1272.934扩机后死水位226m对应库容5.0073.6653.441正常蓄水位247m对应库容10.2858.3837.873校核洪水位251.7m对应库容11.9589.9419.276防洪库容1.6731.5571.403防洪库容差值197420012008原始死水位222m对应库容从2008年实测的库容曲线成果来看，与1974年相比，黄龙滩水库运行30多年间，泥沙淤积，侵占了防洪、发电库容，其中防洪库容减少0.27亿m3,较最初1.673亿m3的防洪库容，缩减幅度为16.1%。图1黄龙滩水库库容曲线对比图4淤积态势分析4.1来沙量计算根据沙量平衡原理，河流、湖泊、水库等水域在某一时段内，泥沙的输入量与输出量之差等于该水域在同一时段内泥沙的变量。沙量平衡是质量守恒原理在泥沙运动中的具体应用，根据黄龙滩水库多年实测淤沙资料(表1)以及水库下游的出库控制站——黄龙水文站的多年实测水文资料(表4)，结合沙量平衡原理，即可计算出1974-2008年间黄龙滩水库的总来沙量，如表4。表4黄龙水文站多年实测水库排沙量时段径流量/亿m3实测河流含沙量/(kg-m-3)排沙量/亿t1974~1985年834.970.0350.0292750.050.0770.05781986~1992年362.320.0240.00871993~2008年根据表4计算可知，1974~2008年间黄龙滩水库来沙情况如表5。表5多年水库来沙量时段排沙量/亿t淤积量/亿t总入库沙量/亿t总入库水量/亿m3入库水流含沙量/(kg-m-3)1974-1985年0.05780.70140.7592750.051.011986-1992年0.00870.23040.2391362.320.661993-2008年0.02921.48891.5181834.971.821974-2008年0.09572.42072.51641947.341.294.2淤积体形态水库泥沙淤积的纵向形态决定于来水来沙特性、水库壅水程度、坝前运用水位变幅以及水库地形条件等，其中最主要的是来水来沙特性和水位变幅。当水库汛期来水时间相对集中时，入库洪水中携带的泥沙易在水库中形成三角洲淤积形态［1］。根据1974、1986、1992、2008年实测各河床最低点高程统计数据，点绘出黄龙滩水库库区河床纵断面高程，如图2所示。图2黄龙滩水库库区河床纵断面图从图2可以看出，4次实测的深泓线在231.0m高程以上变化不大，淤积主要发生在231.0m高程以下。这说明黄龙滩水库连续运行37a来，在水库231.0m高程以上的河床淤积变化不大。这主要是因为黄龙滩水库为季调节水库，水库消落水位较大，水位247.0-231.0m处在水位消落区，高水位淤积的泥沙在水位消落过程中，容易被水流携带至下游，从而淤积在低水位区域内，这对避免库尾淤积引起回水抬高，增加库尾淹没损失有利。由图2还可看出，在4次实测过程中，黄龙滩水库由于汛期来水较集中，汛期径流量占年径流量的85%，导致泥沙淤积呈明显的三角洲形态，即淤积体顶点随着水库运行调度的影响以及时间的推移，不断向近坝区移动。4.3淤积趋势堵河上游还将陆续修建若干座水电站，这将改变黄龙滩水库原有的水沙条件，对水库未来的泥沙淤积造成影响，其中以同处堵河干流的潘口水电站影响最大，下面分析该电站的投运对黄龙滩水库泥沙淤积的影响。投产发电后的潘口水电站多年平均出库含沙量约为0.086kg/m3，而根据表5计算出黄龙滩水库多年平均入库含沙量为1.29kg/m3，以黄龙滩水库多年平均来水量54.0亿m3进行计算，结果如表6。表6潘口水电站建成前后黄龙滩水库来沙量对比表时间阶段年均入库含沙量/(kg-m-3)年均入库流量/亿m3年均来沙量/亿t潘口水电站建成前1.29054.00.070潘口水电站建成后0.08654.00.005由上可知，潘口水电站建成投运后，黄龙滩水库年均入库沙量将由以往的700万t,缩减为现在的50万t,年均入库沙量将减少650万t。可见，潘口水电站将在下游黄龙滩水库的泥沙拦蓄工作中发挥巨大作用，黄龙滩水库的泥沙淤积速度将大大减缓。同时，潘口水电站的清水下泄还有助于推动黄龙滩水库库尾淤积泥沙向坝前死库容移动，使水库内被泥沙淤积的0.27亿m3防洪库容逐渐恢复，水库防洪能力将进一步提升。5结语目前黄龙滩水库淤沙情况基本反映了河道淤积的客观规律，主要淤积在坝前上游45-66km的腹部地段，占总淤积量的51.3%，这部分的淤积泥沙对黄龙滩水库的寿命不构成影响。根据表2中计算的结果可知，1974-2008年间，坝前泥沙淤积年均抬高0.24m。截止2008年，坝前实测淤沙高程为168.43m,远低于50a设计淤沙高程198.2m,且离发电机组进水口底板高程208.0m尚有39.57m的距离。若水沙条件不变，仍以此速度淤积，坝前泥沙要淤至发电进水口理论上需要164a。汛期在条件允许的情况下，可采用泄洪排沙的方法，即以低水位迎汛，使挟带大量泥沙的洪水，经水库调泄，使泥沙来不及大量落淤，通过泄水孔下泄出库;或者放空水库，利用泄空过程产生的沿程