劉家富,李和平

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

西藏雅魯藏布江藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量推算

劉家富,李和平

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量是預(yù)測(cè)一個(gè)水庫(kù)泥沙淤積嚴(yán)重與否的前提，直接關(guān)系到工程的樞紐布置和運(yùn)行方式。為了合理推算雅魯藏布江藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量，本文對(duì)羊村水文站實(shí)測(cè)資料的可靠性進(jìn)行了深入研究，同時(shí)通過(guò)建立奴各沙水文站～羊村水文站同步月平均輸沙率相關(guān)關(guān)系y=2.503x0.912 5，對(duì)羊村水文站懸移質(zhì)泥沙資料系列進(jìn)行了插補(bǔ)延長(zhǎng)和修正。由此推算藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量約為1 590萬(wàn)t，年平均含沙量為0.527 kg/m3，屬于泥沙問(wèn)題嚴(yán)重的水庫(kù)。

輸沙量；雅魯藏布江；羊村水文站；藏木水電站

0 前 言

藏木水電站是雅魯藏布江中游規(guī)劃建設(shè)的第一座大型水電站，藏木水電站庫(kù)容較小，雅魯藏布江的懸移質(zhì)輸沙量大小直接關(guān)系到工程的樞紐布置和運(yùn)行方式。因此，合理推算藏木水電站的入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量顯得尤其重要。

入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量是指進(jìn)入水庫(kù)周界的懸移質(zhì)輸沙總量，一般我們根據(jù)水文站的泥沙測(cè)驗(yàn)資料進(jìn)行入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量的推算[1]。但由于歷史原因和測(cè)驗(yàn)技術(shù)的問(wèn)題，水文站的泥沙資料往往不連續(xù)，或者精度有問(wèn)題，給入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量的推算帶來(lái)一定的困難[2]。本文充分利用了雅魯藏布江流域上下游水文站的實(shí)測(cè)資料，根據(jù)天然河流上下游水沙過(guò)程的變化規(guī)律，對(duì)羊村水文站測(cè)驗(yàn)資料的可靠性進(jìn)行了深入研究，同時(shí)采用相關(guān)性分析方法對(duì)羊村水文站的泥沙資料進(jìn)行了插補(bǔ)和修正，在此基礎(chǔ)上，推算出了藏木水電站的入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量。

1 工程概況

藏木水電站壩址位于西藏自治區(qū)山南地區(qū)加查縣藏木鄉(xiāng)，距加查縣城約17 km。藏木水電站采用堤壩式開(kāi)發(fā)，最大壩高116 m。水庫(kù)正常蓄水位3 310.00 m，死水位為3 305.00 m，正常蓄水位以下庫(kù)容8 660萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容1 310萬(wàn)m3，水庫(kù)回水長(zhǎng)度約12.4 km。藏木水電站為日調(diào)節(jié)電站，裝機(jī)容量51萬(wàn)kW。

2 流域概況

雅魯藏布江發(fā)源于喜馬拉雅山北麓的杰馬央宗冰川，在中國(guó)境內(nèi)(河源～巴昔卡)全長(zhǎng)2 057 km，流域面積為240 480 km2。雅魯藏布江流域由西向東橫貫西藏南部，該流域支流眾多，其中集水面積大于10 000 km2的有5條，分別為多雄藏布、年楚河、拉薩河、尼洋河、帕隆藏布。藏木水電站位于雅魯藏布江中游河段，該河段徑流補(bǔ)給以降雨為主，地下水和融雪水也占較大比重。上游拉孜～奴各沙河段平緩，叉流發(fā)達(dá)，為西藏的主要農(nóng)產(chǎn)區(qū)，人類活動(dòng)頻繁，加之自然條件較差，植被稀疏，是雅魯藏布江的主要產(chǎn)沙區(qū)。雅魯藏布江流域水系見(jiàn)圖1。

圖1 雅魯藏布江流域水系

3 泥沙基本資料復(fù)核

3.1 泥沙基本資料合理性分析

羊村水文站站址控制集水面積占藏木水電站壩址集水面積的97.2%，為推算藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量，選擇其上游約72 km的羊村水文站作為設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)選擇上游約320 km的奴各沙水文站和下游約361 km的奴下水文站作為參證站。根據(jù)收集到的羊村、奴各沙和奴下水文站實(shí)測(cè)懸移質(zhì)泥沙基本資料，三站具有1961年、1964～1965年、1976～2004年共32年的同期懸移質(zhì)實(shí)測(cè)資料，分析三站同期懸移質(zhì)年輸沙量關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 羊村、奴各沙和奴下水文站同期懸移質(zhì)年輸沙量關(guān)系

由圖2可知：羊村、奴各沙和奴下水文站懸移質(zhì)年輸沙量變化趨勢(shì)基本相同，三站懸移質(zhì)輸沙量年際間呈現(xiàn)同時(shí)增大、同時(shí)減小的變化規(guī)律。其中，1961年、1964～1965年、1976～1998年的三站同期懸移質(zhì)輸沙量大小關(guān)系基本上為S奴各沙

進(jìn)一步分析比較1999～2004年羊村、奴各沙和奴下水文站逐日平均含沙量過(guò)程，部分年份三站汛期(6～9月)逐日平均含沙量過(guò)程線見(jiàn)圖3。由圖3可知：1999～2004年羊村水文站與奴各沙水文站、奴下水文站相比較年內(nèi)沙峰不對(duì)應(yīng)，尤其是2000年和2001年羊村含沙量過(guò)程出現(xiàn)饅頭峰，與奴各沙水文站和奴下水文站同期的含沙量過(guò)程均為鋸齒狀變化相比較，含沙量數(shù)據(jù)不甚合理。

3.2 羊村水文站懸移質(zhì)資料系列的插補(bǔ)延長(zhǎng)和修正

羊村水文站實(shí)測(cè)懸移質(zhì)系列不連續(xù)，且1999～2004年的泥沙測(cè)驗(yàn)資料不甚合理。為推算藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量，需對(duì)羊村水文站懸移質(zhì)資料進(jìn)行插補(bǔ)延長(zhǎng)，并對(duì)1999～2004年的資料進(jìn)行修正。羊村水文站懸移質(zhì)泥沙資料的插補(bǔ)延長(zhǎng)和修正可采用下列兩種方法進(jìn)行：

(1)建立羊村水文站本站的月平均流量～月平均含沙量相關(guān)關(guān)系，用月平均流量插補(bǔ)缺測(cè)的月平均含沙量，并對(duì)1999～2004年的泥沙資料進(jìn)行修正，可得羊村水文站1956～2004年共49年的懸移質(zhì)資料系列，以此統(tǒng)計(jì)得羊村水文站多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為1 770萬(wàn)t。

圖3 羊村、奴各沙和奴下水文站逐日平均含沙量過(guò)程線

(2)建立奴各沙水文站～羊村水文站同步月平均輸沙率相關(guān)關(guān)系y= 2.503x0.912 5，見(jiàn)圖4。根據(jù)該關(guān)系插補(bǔ)羊村水文站缺測(cè)的月平均輸沙率，并對(duì)1999～2004年的月平均輸沙率進(jìn)行修正，可得羊村水文站1956～2004年共49年懸移質(zhì)資料系列，以此統(tǒng)計(jì)得羊村水文站多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為1 550萬(wàn)t。

圖4 奴各沙水文站、羊村水文站月平均輸沙率關(guān)系

根據(jù)天然河流上下游懸移質(zhì)輸沙量平衡的原則，三站懸移質(zhì)輸沙量存在規(guī)律：S奴各沙

4 壩址懸移質(zhì)輸沙量推算

藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量采用插補(bǔ)延長(zhǎng)和修正后的羊村水文站月平均含沙量與相應(yīng)的藏木壩址月平均流量進(jìn)行推算。經(jīng)計(jì)算，藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量為1 590萬(wàn)t，年平均含沙量0.527 kg/m3。輸沙量年內(nèi)分配不均勻，主要集中在汛期(6～9月)，占全年輸沙量的97.5%。藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量、含沙量見(jiàn)表1。

庫(kù)沙比是判別水庫(kù)泥沙問(wèn)題嚴(yán)重與否的一個(gè)重要指標(biāo)。藏木水庫(kù)總庫(kù)容8 860萬(wàn)m3，每年入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量1 590萬(wàn)t，庫(kù)沙比僅為7，遠(yuǎn)小于藏木水電站的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期100年。因此，藏木水電站屬于泥沙問(wèn)題嚴(yán)重的水庫(kù)，在進(jìn)行電站設(shè)計(jì)時(shí)需要制定合適的泥沙防治措施。

表1 藏木水電站入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量、含沙量

5 結(jié) 論

(1)藏木水電站庫(kù)容較小，入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量大小直接關(guān)系到工程的樞紐布置和運(yùn)行方式，合理推算藏木水電站的入庫(kù)懸移質(zhì)輸沙量顯得尤其重要。

(2)1999～2004年三站同期懸移質(zhì)輸沙量關(guān)系為S奴各沙

(3)通過(guò)建立奴各沙水文站～羊村水文站同步月平均輸沙率相關(guān)關(guān)系(y=2.503x0.912 5)，對(duì)羊村水文站懸移質(zhì)泥沙資料系列進(jìn)行插補(bǔ)延長(zhǎng)，并對(duì)1999～2004年泥沙資料進(jìn)行了修正。

(4)經(jīng)推算，藏木電站壩址多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為1 590萬(wàn)t，多年平均含沙量0.527 kg/m3。藏木水電站庫(kù)沙比僅為7，屬于泥沙問(wèn)題嚴(yán)重的水庫(kù),在進(jìn)行電站設(shè)計(jì)時(shí)需要制定合適的泥沙防治措施以保證電站的效益。

[1] 朱鑒遠(yuǎn).水利水電工程泥沙設(shè)計(jì)1版.[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2010.

[2] 林秀芝,郭彥,侯素珍.內(nèi)蒙古十大孔兌輸沙量估算[J].泥沙研究,2014(2):15-20.

2016-08-23

劉家富(1987-)，男，湖北鄂州人，碩士，工程師，從事水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)工作。

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