西藏雅魯藏布江藏木水電站入庫懸移質(zhì)輸沙量推算

劉家富,李和平

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

西藏雅魯藏布江藏木水電站入庫懸移質(zhì)輸沙量推算

劉家富,李和平

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

入庫懸移質(zhì)輸沙量是預(yù)測一個水庫泥沙淤積嚴(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懸移質(zhì)輸沙量，本文對羊村水文站實(shí)測資料的可靠性進(jìn)行了深入研究，同時通過建立奴各沙水文站～羊村水文站同步月平均輸沙率相關(guān)關(guān)系y=2.503x0.912 5，對羊村水文站懸移質(zhì)泥沙資料系列進(jìn)行了插補(bǔ)延長和修正。由此推算藏木水電站入庫懸移質(zhì)輸沙量約為1 590萬t，年平均含沙量為0.527 kg/m3，屬于泥沙問題嚴(yán)重的水庫。

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懸移質(zhì)輸沙量顯得尤其重要。

入庫懸移質(zhì)輸沙量是指進(jìn)入水庫周界的懸移質(zhì)輸沙總量，一般我們根據(jù)水文站的泥沙測驗(yàn)資料進(jìn)行入庫懸移質(zhì)輸沙量的推算[1]。但由于歷史原因和測驗(yàn)技術(shù)的問題，水文站的泥沙資料往往不連續(xù)，或者精度有問題，給入庫懸移質(zhì)輸沙量的推算帶來一定的困難[2]。本文充分利用了雅魯藏布江流域上下游水文站的實(shí)測資料，根據(jù)天然河流上下游水沙過程的變化規(guī)律，對羊村水文站測驗(yàn)資料的可靠性進(jìn)行了深入研究，同時采用相關(guān)性分析方法對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發(fā)，最大壩高116 m。水庫正常蓄水位3 310.00 m，死水位為3 305.00 m，正常蓄水位以下庫容8 660萬m3，調(diào)節(jié)庫容1 310萬m3，水庫回水長度約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，在中國境內(nèi)(河源～巴昔卡)全長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)計依據(jù)，同時選擇上游約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)測資料，分析三站同期懸移質(zhì)年輸沙量關(guān)系見圖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)年輸沙量變化趨勢基本相同，三站懸移質(zhì)輸沙量年際間呈現(xiàn)同時增大、同時減小的變化規(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程，部分年份三站汛期(6～9月)逐日平均含沙量過程線見圖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)沙峰不對應(yīng)，尤其是2000年和2001年羊村含沙量過程出現(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)延長和修正

羊村水文站實(shí)測懸移質(zhì)系列不連續(xù)，且1999～2004年的泥沙測驗(yàn)資料不甚合理。為推算藏木水電站入庫懸移質(zhì)輸沙量，需對羊村水文站懸移質(zhì)資料進(jìn)行插補(bǔ)延長，并對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)缺測的月平均含沙量，并對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)計得羊村水文站多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為1 770萬t。

圖3 羊村、奴各沙和奴下水文站逐日平均含沙量過程線

(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，見圖4。根據(jù)該關(guān)系插補(bǔ)羊村水文站缺測的月平均輸沙率，并對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)計得羊村水文站多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為1 550萬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

藏木水電站入庫懸移質(zhì)輸沙量采用插補(bǔ)延長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)計算，藏木水電站入庫懸移質(zhì)輸沙量為1 590萬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%。藏木水電站入庫懸移質(zhì)輸沙量、含沙量見表1。

庫沙比是判別水庫泥沙問題嚴(yán)重與否的一個重要指標(biāo)。藏木水庫總庫容8 860萬m3，每年入庫懸移質(zhì)輸沙量1 590萬t，庫沙比僅為7，遠(yuǎn)小于藏木水電站的設(shè)計基準(zhǔn)期100年。因此，藏木水電站屬于泥沙問題嚴(yán)重的水庫，在進(jìn)行電站設(shè)計時需要制定合適的泥沙防治措施。

表1 藏木水電站入庫懸移質(zhì)輸沙量、含沙量

5 結(jié) 論

(1)藏木水電站庫容較小，入庫懸移質(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)，對羊村水文站懸移質(zhì)泥沙資料系列進(jìn)行插補(bǔ)延長，并對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t，多年平均含沙量0.527 kg/m3。藏木水電站庫沙比僅為7，屬于泥沙問題嚴(yán)重的水庫,在進(jìn)行電站設(shè)計時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1版.[M].北京:中國水利水電出版社,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)及河流動力學(xué)工作。

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1003-9805(2017)01-0040-03