淺談龍開口水電站首次庫區淤積測量方法及意義

石劍才　陸觀嬌

（華能龍開口水電廠云南鶴慶671505）

淺談龍開口水電站首次庫區淤積測量方法及意義

石劍才陸觀嬌

（華能龍開口水電廠云南鶴慶671505）

龍開口水電站壩址多年平均含沙量為0.808kg/m3，泥沙含量大，且無龍頭水庫，下閘蓄水后還未進行庫區淤積測量工作，為了解水庫運行狀況，科學調度，本次采用多波速法對水下地形及河道縱橫剖面進行測量，建立水庫泥沙淤積初始數據庫，研究電站運行至今水庫泥沙淤積與沖刷情況，準確計算水庫庫容量，水庫分段分層沖涮量、水庫分段分層淤積量、進行庫容損失分析，評價水庫運行質量，為電站管理提供決策依據。

淤積測量地形圖庫容計算水庫調度

1　工程概況

龍開口水電站是國家重點建設的大型水電站，電站位于金沙江中游、云南省大理州與麗江市交界的鶴慶縣龍開口鎮河段上，電站裝機規模為180萬千瓦（5×36萬千瓦），水庫正常蓄水位1298.00m，水庫庫面面積15.33km2，回水長度41.4km，總庫容5.58億m3，有效庫容1.13億m3，是金沙江中游河段規劃的第六個梯級電站，上接金安橋水電站，下鄰魯地拉水電站。

樞紐工程主要由混凝土重力攔河壩、河床泄洪建筑物、右岸壩后式引水發電廠房及沖沙底孔、兩岸壩頭灌溉取水口等建筑物組成。碾壓混凝土重力壩壩頂高程1303.00m，最大壩高116.0m，壩頂長768m。泄洪建筑物位于主河床，由5個溢流表孔和4個泄洪中孔組成。

2　淤積測量方法簡述

2.1平面控制網的布設

根據測區地形條件，結合GPS儀器性能和《水利水電工程測量規范》要求，GPS點分組布設。整個水庫共布置GPS點7組共24點，其中干流布置6組共20點，小莊河布設1組共4點，各組之間平均距離控制在7～8 km左右；每組4個GPS點，組內點與點之間的距離為500m～2000m，每點至少有兩個方向通視。根據四等GPS控制點的布設位置，五等電磁波測距導線布設采用附合導線布設形式，起閉于四等GPS控制點上以及龍開口水電站樞紐區施工控制網及金安橋水電站樞紐區施工控制網點上，共測量五等導線72點。

2.2高程控制網的布設

根據庫區地形條件和GPS控制點間距離，結合庫區已知高程控制點分布情況，四等電磁波測距三角高程布設采用附合路線布設形式，起閉于兩級電站的施工控制網點，整個庫區聯測2個施工控制網點，即四等電磁波測距三角高程路線把GPS控制點、五等電磁波測距導線點連接起來，形成四等電磁波測距三角高程網。

2.3庫區橫、縱剖面及深泓線測量

根據庫區地形情況，橫剖面的布置根據河道的走勢，能夠控制水庫地形，正確反映淤積部位和形態為原則進行布置；近壩區和大支流地段間距密，遠壩、地勢均勻區間距稀，橫斷面線垂直于河道走向,橫剖面布置與勘查階段布置剖面重合。龍開口水電站庫區共布置49條橫剖面，其中干流布置45條，小莊河支流布置4條。橫剖面測量采用常規極坐標測量方法和GPS-RTK實時動態定位相結合測量岸上部分，采用GPS-RTK配合水下多波速測深系統測量水下部分。河道縱剖面主要采用GPS-RTK實時動態定位法進行測量，全站儀極坐標法作配合測量。水庫深泓線測量采用GPS-RTK和多波速測深系統配合完成，測量水庫中最深點位置。

2.4庫區地形圖測量

為準確測量蓄水后的水庫淤積及庫容變化情況，水庫區水下地形測量整體采用1：2000比例尺精度，由于壩前段是庫區變化最頻繁、最敏感的部位，壩前2km段采用1：500比例尺精度。地形測量采用多波束測深系統采集水下高密度點云數據，對數據進行精確處理，形成三維點云、水下地形等深線圖、數字高程模型及三維立體模型。多波束測深系統采集的水下高密度點云數據精度高，密度大，現勢性強，構建的三維模型能夠準確、詳細的描繪出水下地形和地物的真實情況。

壩前段三維模型圖

2.5水庫庫容計算和沖刷淤積分析

為和勘查階段數據進行對比分析，本次測量采用等高線法進行計算，等高線法計算庫容方法簡單、容易實現且精度高。等高線法就是把水體按不同高程面微分成n層梯形體，依次量取各等高線所圍面積，按照多邊形體積計算公式計算庫容，然后采用線性內插法對兩層面間的庫容進行內插，求得每厘米高程差距的不同水位的庫容，具體步驟如下：

（1）同一層面面積利用MAPGIS軟件建立地形圖屬性數據庫。圖斑劃分以封閉等高線為邊界，計算機算得的各獨立圖斑塊的面積就是同一層面等高線所圍面積。

（2）若同一層面有多個圖斑，判別提取獨立的島圖斑、坑圖斑，島圖斑的面積為負值，坑圖斑面積為正值，求同一層面內所有圖斑面積之和。

（3）兩層面間的庫容按以下公式計算：

式中L為層間高(2m)，A為上層面積，B為下層面積。

通過勘查期剖面與本次實測剖面疊加計算泥沙沖刷淤積量，整個水庫沖刷量為333.3萬m3。從水庫泥沙淤積形態看，水庫壩前及庫尾表現為淤積，庫中表現為沖刷。

3　本次庫區淤積測量的意義

本次庫區淤積測量為龍開口水電站蓄水后首次測量，不僅可以與勘查階段數據進行分析對比，建立水庫泥沙淤積初始數據庫，作為今后測量比對的基礎性資料。另外，還可以及時了解水庫運行狀況，掌握水庫泥沙淤積與沖刷情況，優化運行方式，科學調度，為電站管理提供決策依據。

3.1本次測量結果與勘查階段數據差異分析

龍開口水電站規劃階段采用1:10000的比例尺進行水域測量，本次采用1:2000的比例尺進行復核，庫容計算方法均采用等高線法，比例尺的選取滿足《水利水電工程測量規范（SL197-2013）》中，第11.8條水域測量的要求，由于階段、精度的不同，本次庫容測量結果比項目規劃前期勘查的數據稍大，導致庫容及庫容曲線的差異。本次測量精度較項目前期精度高，測量結果更精確，可作為今后測量比對的基礎性資料和水庫調度的依據。所以，新投產的水電站有必要在下閘蓄水1至2年內開展一次庫區淤積測量工作。

3.2根據測量結果分析運行中應采取的措施

從測量結果看，整個水庫沖刷量為333.3萬m3，水庫壩前及庫尾表現為淤積，庫中表現為沖刷。淤積和沖刷量均較小，說明水庫運行較好，但為了減少沖刷和淤積，我們應分析原因采取措施，確保水庫運行質量。龍開口水電站水庫大部分河段植被稀疏，其泥沙主要來源為：1、上游泥沙進入水庫；2、五郎河及小莊河上游來沙；3、水庫區內植被覆蓋較少，水土流失產生的泥沙。針對以上原因提出兩點運行建議：1、按照大中型水電站水庫調度規范要求，在電站運行初期2年左右進行淤積橫剖面測量，5年左右進行地形圖測量。2、注重水土保持工作，繼續堅持“蓄清排渾”的水庫運行方式。

[1]《水利水電工程測量規范》，SL197-97.

[2]《全球定位系統（GPS）測量規范》，GB/T18314-2009.

[3]中國水電顧問集團華東勘測設計研究院，龍開口水電站可行性研究報告，2009.1.

[4]昆明勘測設計研究院有限公司，龍開口水電站水庫淤積測量工程技術總結報告，2014.7.

The Method and Significance of the First Measurement of Sediment in Longkaikou Reservoir

Shi Jiancai,Xie Yueming
(Huaneng Longkaikou Hydropower Plant,Yunnan,Heqing,671505)

The average annual sediment runoff at the Longkaikou damsite is 0.808kg/m3,and the sediment concentration is rather large.There is no leading reservoir upstream the station.The measurement of sediment in Longkaikou reservoir have not been carried out yet after the impoundment.In order to study and scientifically control the reservoir operation,we take multi-wave velocity method to measure the underwater terrain and the profile of the river,to establish the initial database,to research the status of sediment in the reservoir so far,and then to obtain accurate calculations of reservoir capacity,reservoir segment stratified charge rinse volume,segmentation layered reservoir siltation,loss of capacity analysis,etc.Finally,we conduct the evaluation of the quality of reservoir operation,and provide a basis for decisionmaking power management.

Sediment measurement；Topographicmap；Reservoir capacity calculation；Reservoir operation

P271[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-184-2