西藏雅魯藏布江藏木水電站入庫懸移質輸沙量推算

2017-03-23 07:51:18劉家富李和平

水電站設計 2017年1期

劉家富,李和平

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都 610072)

劉家富,李和平

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都 610072)

入庫懸移質輸沙量是預測一個水庫泥沙淤積嚴重與否的前提，直接關系到工程的樞紐布置和運行方式。為了合理推算雅魯藏布江藏木水電站入庫懸移質輸沙量，本文對羊村水文站實測資料的可靠性進行了深入研究，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關系y=2.503x0.912 5，對羊村水文站懸移質泥沙資料系列進行了插補延長和修正。由此推算藏木水電站入庫懸移質輸沙量約為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劃建設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輸沙量大小直接關系到工程的樞紐布置和運行方式。因此，合理推算藏木水電站的入庫懸移質輸沙量顯得尤其重要。

入庫懸移質輸沙量是指進入水庫周界的懸移質輸沙總量，一般我們根據水文站的泥沙測驗資料進行入庫懸移質輸沙量的推算[1]。但由于歷史原因和測驗技術的問題，水文站的泥沙資料往往不連續，或者精度有問題，給入庫懸移質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測資料，根據天然河流上下游水沙過程的變化規律，對羊村水文站測驗資料的可靠性進行了深入研究，同時采用相關性分析方法對羊村水文站的泥沙資料進行了插補和修正，在此基礎上，推算出了藏木水電站的入庫懸移質輸沙量。

1 工程概況

藏木水電站壩址位于西藏自治區山南地區加查縣藏木鄉，距加查縣城約17 km。藏木水電站采用堤壩式開發，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，調節庫容1 310萬m3，水庫回水長度約12.4 km。藏木水電站為日調節電站，裝機容量51萬kW。

2 流域概況

雅魯藏布江發源于喜馬拉雅山北麓的杰馬央宗冰川，在中國境內(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，叉流發達，為西藏的主要農產區，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沙區。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輸沙量，選擇其上游約72 km的羊村水文站作為設計依據，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。根據收集到的羊村、奴各沙和奴下水文站實測懸移質泥沙基本資料，三站具有1961年、1964～1965年、1976～2004年共32年的同期懸移質實測資料，分析三站同期懸移質年輸沙量關系見圖2。

圖2 羊村、奴各沙和奴下水文站同期懸移質年輸沙量關系

由圖2可知：羊村、奴各沙和奴下水文站懸移質年輸沙量變化趨勢基本相同，三站懸移質輸沙量年際間呈現同時增大、同時減小的變化規律。其中，1961年、1964～1965年、1976～1998年的三站同期懸移質輸沙量大小關系基本上為S奴各沙

進一步分析比較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沙峰不對應，尤其是2000年和2001年羊村含沙量過程出現饅頭峰，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，含沙量數據不甚合理。

3.2 羊村水文站懸移質資料系列的插補延長和修正

羊村水文站實測懸移質系列不連續，且1999～2004年的泥沙測驗資料不甚合理。為推算藏木水電站入庫懸移質輸沙量，需對羊村水文站懸移質資料進行插補延長，并對1999～2004年的資料進行修正。羊村水文站懸移質泥沙資料的插補延長和修正可采用下列兩種方法進行：

(1)建立羊村水文站本站的月平均流量～月平均含沙量相關關系，用月平均流量插補缺測的月平均含沙量，并對1999～2004年的泥沙資料進行修正，可得羊村水文站1956～2004年共49年的懸移質資料系列，以此統計得羊村水文站多年平均懸移質年輸沙量為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關系y= 2.503x0.912 5，見圖4。根據該關系插補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行修正，可得羊村水文站1956～2004年共49年懸移質資料系列，以此統計得羊村水文站多年平均懸移質年輸沙量為1 550萬t。

圖4 奴各沙水文站、羊村水文站月平均輸沙率關系

根據天然河流上下游懸移質輸沙量平衡的原則，三站懸移質輸沙量存在規律：S奴各沙

4 壩址懸移質輸沙量推算

藏木水電站入庫懸移質輸沙量采用插補延長和修正后的羊村水文站月平均含沙量與相應的藏木壩址月平均流量進行推算。經計算，藏木水電站入庫懸移質輸沙量為1 590萬t，年平均含沙量0.527 kg/m3。輸沙量年內分配不均勻，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輸沙量、含沙量見表1。

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