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水库泥沙冲淤分析计算抽水蓄能电站 初步设计阶段水库泥沙冲淤分析计算大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1996年10月 抽水蓄能电站初步设计阶段水库泥沙冲淤分析计算大纲 主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员: 勘测设计研究院 年 月目 次1. 引 言 . 42. 设计依据文件和规范 . 43. 基本资料 . 44. 水库泥沙冲淤计算. 65. 专题研究. 96. 应提供的设计成果. 9附件A . 10附件B. 11附件C. 141 前 言项目概况 抽水蓄能电站位于 省 县 乡境内，总装机 MW。抽水蓄能电站由上水库、水道系统、厂房及下水库组成。水库泥沙冲淤分析计算提示: (1) 抽水蓄能电站的水库类型，下水库主要有河道库、岸边库和弯道库；上水库主要有河道(沟)库、湖泊库和台坪库，应根据工程具体情况，选择相应的类型。 (2) 河道库指在河道上修建的水库；岸边库指在河边的宽阔地形上围堤而成的水库；弯道库指利用河湾由上、下两坝及河岸围成的水库，并设置适当的泄洪建筑物宣泄洪水，其上坝的上游形成滞洪水库；台坪库指在山顶台坪上围堤而成的水库。2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程(或专业)的文件(1) 可行性研究报告;(2) 可行性研究报告审批文件;(3) 初步设计任务书和项目卷册任务书，以及其它专业对本专业的要求;(4) 泥沙专题报告。2.2 设计规范(1) DL 5021-93 水利水电工程初步设计报告编制规程；(2) SDJ 11-77 水利水电工程水利动能设计规范(试行);(3) SDJ 214-83 水利水电工程水文计算规范(试行);(4) SL 104-95 水利工程水利计算规范;(5) 水库水文泥沙观测试行办法。2.3 主要参考资料(1) 水利水电工程泥沙设计规范(报批稿)echidi11；(2) 泥沙手册(中国水利学会泥沙专业委员会主编)；(3) 水库泥沙(陕西省水利科学研究所河渠研究室、清华大学水利工程系泥沙研究室合编)；(4) 河流泥沙工程学(武汉水利电力学院)。3 基本资料3.1 水库概况提示: 应根据所设计工程的条件，从附件A中选择相应的水库类型，对水库概况进行描述。本范本附件A给出了建议的河道库、岸边库、弯道库及台坪库水库概况描述格式。3.2 水文泥沙提示: 根据水库类型，收集相应的水文泥沙资料，附件B给出了建议的河道库、岸边库、弯道库及台坪库水文泥沙资料描述格式。如果上水库为河道库，则其来沙量应为河道来沙量与从下水库抽水挟带来的泥沙量之和。3.3 地形资料(1) 水库地形图，施测时间 ；(2) 库区纵、横断面表，需要时给出横断面特征线；(3) 水库水位容积、面积曲线图及表(包括总库容与干支流库容)。表 1 水 库 水 位 容 积、面 积 表高 程， mZ1 Z2 Z3 Z4 总库容，万m3干流支流面 积，km2提示: (1) 应注意所用库区地形资料与枢纽设计采用的地形资料的地形图高程系统一致； (2) 应注意地形法库容与断面法库容的一致性。3.4 水能水利资料 抽水蓄能电站装机容量 MW(共 台)，一般每日发电 h( 点至 点)；每日抽水 h( 点至 点)。水泵最大扬程抽水流量 m3/s，最小扬程抽水流量 m3/s；水轮机额定水头发电流量 m3/s。3.4.1 水库水位、库容特征值，见表2。表 2 库 水 位、库 容 特 征 值项 目下 水 库上 水 库备 注校核洪水位(P= %),m设计洪水位(P= %),m正常蓄水位，m汛期限制水位，m保证发电水位，m死水位，m库底高程，m总库容，万m3调节库容，万m3其中蓄能发电所占库容，万m3死库容，万m33.4.2 水利计算成果(1) 各设计频率洪水的坝前水位 表 3 各 设 计 频 率 洪 水 的 坝 前 水位频率，%入库流量，m3/s出库流量， m3/s坝前水位，m(2) 历年各径流调节时段平均(时段末)坝前水位和进出库流量提示: 应注意径流调节采用的水文系列与泥沙计算采用的水沙系列的一致性。3.5 枢纽资料(1) 抽水蓄能电站枢纽平面布置图；水库泥沙冲淤分析计算(2) 工程枢纽布置(含排沙设施)图；(3) 蓄能电站进/出水口布置图；(4) 水库泄流曲线。表 4 泄 流 能 力 汇 总 表 单位：m3/s 建 筑 物库 水 位， mZ1 Z2 Z3 Z4 Z5 表孔数 ，尺寸 m m中孔数 ，尺寸 m m底孔数 ，尺寸 m m排沙孔数 ，尺寸 m m机组：单机流量 ，台数： 总计泄流能力注：(1) 表中库水位包括各典型库水位。总计泄流量应满足各典型库水位的泄量要求。 (2) 建筑物尺寸以宽高表示。4 水库泥沙冲淤计算4.1 水库泥沙冲淤计算的任务与内容4.1.1 水库泥沙冲淤计算任务提示: 主要任务有：估计淤积形态、淤积分布及数量，在建库后一定年限内的规律。4.1.2 水库泥沙冲淤计算的主要内容提示: 主要内容(可根据工程具体情况取舍)： (1) 水库淤积年限：估算建库后泥沙淤积达到冲淤平衡的年限，预测水库的使用寿命。 (2) 水库淤积部位：计算泥沙在库区一定年限的淤积分布，研究淤积对库区淹没以及对航运、引水口、水库有效容积和库区防护对象防洪能力等的不利影响。 (3) 坝前(或蓄能电站进/出水口)淤积高程：预估不同年限坝前(或蓄能电站进/出水口)的淤沙高程及其极限高程，为水工建筑物布置提供依据。 (4) 估算水库排沙量和排沙过程的历时变化。 (5) 估算过机泥沙含量、级配。4.2 水库泥沙冲淤计算4.2.1 水库运用方式(1) 下水库运用方式根据工程任务、综合利用要求、河流输沙特性及库区地形特点，经分析拟采用 泥沙调度方式。提示: (1) 泥沙问题不严重的工程，其水库泥沙调度方式，一般可按防洪，发电等利用任务要求确定； (2) 泥沙问题严重的工程，应通过不同特征水位方案的泥沙冲淤计算来确定水库泥沙调度方式。(2) 上水库及蓄能电站的运用方式水库泥沙冲淤分析计算每日发电 h( 点至 点)，每日抽水 h( 点至 点)，上水库水位变幅 m。4.2.2 计算方法提示: 可根据工程的水库类型，按附件C-C1 选择相应的泥沙冲淤计算方法。4.3 计算成果及成果分析4.3.1 计算成果提示: 可根据水库类型，按附件C-C2选择相应的泥沙冲淤计算成果表达格式。4.3.2 计算成果分析提示: 可根据水库类型，按附件C-C3的要求对计算成果进行分析。4.4 水库泥沙观测规划4.4.1 观测目的提示: (1) 掌握水库库容变化以便及时修改库容曲线； (2) 了解泥沙在库内的冲淤数量、形态和变化，为水库合理运用提供依据； (3) 监测蓄能电站抽(放)水含沙量。过机组泥沙的颗粒级配、进/出水口处的含沙浓度分布及冲淤形态变化，为指导蓄能电站的合理运用并及时采取必要的电站防沙措施提供预报； (4) 研究水库泥沙和蓄能电站的泥沙问题，并为其他水库工程的规划设计提供参考资料。4.4.2 测验项目(1) 库区淤积测量、淤积泥沙颗粒分析和干密度测定。提示: 必要时增加水库水流泥沙运动观测。(2) 观测蓄能电站进/出水口处的含沙浓度分布和冲淤形态变化，以及过电站机组的含沙量和泥沙颗粒分析。4.4.3 测验方法提示: (1) 各项目的测验方法、精度与整编要求，参照水文测验试行规范的补充文件水库水文泥沙观测试行办法的有关规定执行。 (2) 库区淤积测验方法可采用断面法，对库区布设的固定横断面进行测量，绘制出各横断面和纵断面，以反映库区淤积形态的变化并计算库容、冲淤数量和分布。4.4.4 实施计划4.4.4.1 断面布设(1) 水库蓄水前应在库区布设横断面(含高程与平面控制)；(2) 断面布设原则与布设。提示: 断面布设原则与布设可参照水库水文泥沙观测试行办法第五章第三节设计。“绘制泥沙观测断面示意图”。4.4.4.2 测验时间(1) 库区淤积测验时间，一般每年施测一次，必要时增加测次。(2) 蓄能电站进/出水口处的含沙浓度分布和冲淤形态、泥沙过机含沙量和粒径，根据水库淤积与入库水沙情况，每年观测 次。4.4.4.3 观测设备及其经费提示: 观测设备及经费列算格式参照水利水电工程泥沙设计规范(报批稿)条文说明的表7.0.5-17.0.5-4。4.4.4.4 观测人员与观测经费提示: (1) 水库泥沙测验人员及观测经费应纳入“大坝原型观测”项目中。水库泥沙淤积测验工作，应纳入电厂的水工、水库观测工作中。观测人员定员可根据具体情况，参照中华人民共和国能源部水力发电厂编制定员标准拟定。 (2) 岸边库、弯道库及台坪库可根据工程具体情况，参照河道库设计。4.5 确定保库防沙措施4.5.1 保库防沙设计4.5.2 水库泄流规模拟定4.5.3 电站防沙5 专 题 研 究提示: 专题的选择应根据水库淤积情况与影响对象而定。一般可供参考选择的专题有： (1) 水库泥沙淤积对蓄能电站进/出水口(或本枢纽)的影响； (2) 蓄能电站过机泥沙分析及其对机组磨损的影响； (3) 水库长期使用研究； (4) 水库泥沙淤积与回水对上游梯级的影响。6 应提供的设计成果6.1 水库泥沙冲淤计算书6.2 设计报告6.2.1 设计报告6.2.2 报告附表(1) 年、月输沙量系列表；(2) 淤积计算纵断面成果表(格式参看表C2)。6.2.3 报告附图(1) 泥沙颗粒级配曲线(包括悬移质与河床质)；水库泥沙冲淤分析计算(2) 水库水位面积、容积曲线(包括天然与淤积后)；(3) 不同淤积年限的淤积纵断面图。附件A 水库概况描述的基本格式本附件给出了抽水蓄能电站几种典型水库概况描述的基本格式，设计人员可根据工程具体情况选择、调用。A1 河道库概况 水库位于 河 游，开发任务是以 为主，兼顾 、 等综合利用要求。水库由 河和主要支流 、 、 等组成。水库为 型水库，正常蓄水位 m，相应库容 万m3，水面面积 km2，水面宽 m至 m，库区长度 km，河道纵比降 ，为 河床。库区平面形态如图 所示。提示: 尚应简述库周区植被与水土保持情况，库区滑坡、塌岸、泥石流的分布、数量及进入水库的数量，风沙入库情况。A2 岸边库概况水库位于 河岸的宽阔地块上，正常蓄水位 m，相应库容 万m3，水面面积 km2，其引水设施一般由引水枢纽与渠道(或抽水站)组成，平面形态如图 所示。提示: 尚应简述引水枢纽与渠道(或抽水站)情况。A3 弯道库概况 水库位于 河的弯道上，正常蓄水位 m，相应库容 万m3，水面面积 km2。其上坝址形成滞洪水库，最高滞洪水位 m，水库长度 km，平面形态如图 所示。A4 台坪库概况 水库位于 山的台坪上，正常蓄水位 m，相应库容 万m3，水面面积 km2，死水位 m，相应库容 万m3。水库平面形态如图 所示。附件B 水文泥沙特性的描述本附件给出了抽水蓄能电站几种典型水库水文泥沙特性描述的基本格式，设计人员可根据工程具体情况选择、调用。B1 河道库的入库与坝址水文泥沙特性(1) 水文测站情况及入库水沙系列水库泥沙冲淤分析计算(2) 干支流入库与坝址的流量、悬移质泥沙输沙量提示: 应考虑已建工程拦沙(含上游梯级水库调水调沙)或引沙对本工程入库沙量的影响。表 B1 水文站(或坝址)多年平均各月流量、沙量统计表项 目年月 份678910111212345流量m3/s占年%沙量万t占年% 表 B2 水文站(或坝址)径流、悬移质泥沙特征值表径流量，亿m3流量，m3/s悬移质沙量，万t含沙量，kg/m3汛期 (69月)78月汛期 (69月)78月最大一日占年百分 数%占年百分 数%占年百分 数%占年百分 数% 年 月 日占年百分 数%提示: 无悬移质实测资料时，可查本流域输沙量模数(或称侵蚀模数)图(多年平均输沙量=输沙量模数设计流域面积)；或利用附近已建水库、淤地坝淤积调查资料求取(多年平均输沙量)=(淤积量+排沙量)/淤积年限);或经验公式估算。 (3) 入库推移质沙量提示: 无实测资料时，可采用有关公式计算推移质输沙率(应注意公式适用条件)或采用经验法估算。有条件时，可采用模型试验方法推算推移质输沙量。(4) 泥沙颗粒特性表 B3 水文站悬移质泥沙颗粒级配表粒径，mm0.007(0.005)0.010.0250.050.100.250.51.0最大粒径mm平均粒径mm中数粒径mm小于某粒径沙量百分数，%表B4 河 河段河床质泥沙颗粒级配统计表取 样地 点小于某粒径(mm)沙重百分数，%最大粒径mm平均粒径mm中数粒径mm0.150.30.61.22.551020304080150绘制悬移质与河床质泥沙颗粒级配图。(5) 悬移质矿物成分表B5 河段悬移质各粒径组硬矿物含量表粒径组mm0.10.51.02.05.0102050100最大一日含沙量 年 月 日出现天数, d kg/m3提示: 根据工程具体情况，必要时应统计河道大于某级流量出现的天数。B3 台坪库的入库水沙水库泥沙冲淤分析计算提示: 台坪库一般系蓄能电站的上水库，其入库水沙来自下水库。目前还未见到估算从下水库抽水挟带到上水库的泥沙计算方法，这里介绍一种方法供参考。 (1) 从下水库抽水到上水库的水量W，一般等于上水库的有效库容V有。 (2) 每日从下水库抽水挟带到上水库的泥沙量可按下式计算： Ws日=WS=V有S 式中：S过机含沙量，kg/m3。 (3) 年沙量按下式计算： Ws年=Ws日T 式中：T年均泥沙过机历时，d。附件C 水 库 泥 沙 冲 淤 计 算本附件给出了抽水蓄能电站几种典型水库泥沙冲淤计算的方法，建议的计算成果表述格式以及计算成果分析的建议，可根据工程具体情况选择、调用。C1 抽水蓄能电站几种典型水库泥沙冲淤计算的方法C1.1 河道库提示: (1)水库泥沙冲淤计算方法，一般可分为类比法、经验法(形态法、经验面积减少法、沙莫夫法等)、数学模型(有限差法等)。我国应用较多的泥沙数学模型见水利水电工程泥沙设计规范(报批稿)条文说明。可根据具体情况选择。常用计算方法有形态法与有限差法。 (2) 三角洲(形态)法适用湖泊型水库或河流含沙量高、入库水流呈超饱和状态的水库, 或者是推移质较多的水库；有限差法适用于河道型且河道含沙量不饱和的水库。以下例举有限差法：(1) 基本方程 采用有限差法联解水流连续方程、挟沙水流运动方程和泥沙连续方程。其简化形式： (C1) (C2)式中：Dx计算河段长度； Dt计算时段；水库泥沙冲淤分析计算 DZ计算河段的平均河床冲淤厚度，正值为淤，负值为冲； 注：一般情况下，每一计算时段的冲淤厚度，以控制等于或 小于深的 较为合适。 G1、G2分别为进出口断面输沙率； 用于计算悬移质冲淤时，G=QSv，其中Sv为悬移质含水 量； 用于计算悬移质冲淤时，G=Bgs，其中gs为推移质单宽 输沙率； 若悬移质和推移质要同时考虑时，则G=QSv+Bgs； B、H分别为计算河段的平均河宽和平均水深； B1、B2、H1、H2分别为进出口断面上的平均河宽和平均水深。联解式(C1)和式(C2)即可求得水库冲淤的发展过程。 提示: 根据基本方程可编制水库泥沙冲淤计算程序。(2) 计算表格表 C1 有 限 差 法 计 算 水 库 淤 积 过程 表计算断面断面间距m库水位Zm平均河宽Bm过水面积Am2水力半径Rm平均流速m/s含沙量Skg/m3含沙量差DSkg/m3淤积量DW万t淤积体积DV万m3平 均淤积厚Dhm备注12345678910111213(3) 计算步骤(略)水库泥沙冲淤分析计算C1.2 岸边库提示: 岸边库通常是引水式水库，其泥沙淤积计算方法可采用沉沙池的计算方法。C1.3 弯道库提示: 弯道库通常也是引水式水库，其泥沙淤积计算方法同岸边库，即可采用沉沙池的计算方法。而且弯道库的上坝址的上游壅水形成滞洪水库，它的泥沙淤积计算方法基本同河道库，但应考虑水库泄空冲刷的影响。C1.4 台坪库提示: 台坪库通常为抽水蓄能电站的上水库，其泥沙主要来自下水库。目前未见现成的泥沙淤积计算方法，这里引用静水沉降法供参考。 (1) 沉降速度w=H/t静 式中：H沉降水深； t静静水沉降历时，t静=t天-t发电-t抽水。 (2) 落淤泥沙最小粒径dmin 根据w与水温查“不同温度下泥沙粒径D与沉速w的关系表”得相应的颗粒粒径。即为落淤泥沙最小粒径dmin。当ddmin，泥沙淤积；d 100 时, 泥沙淤积问题不严重。根据对民立站多年输沙量的分析, 泥沙主要来自于汛期, 汛期输沙量占年输沙量的89 %。按万两河水利枢纽调度原则, 当来水小于泄流能力时, 来多少放多少, 来水大于泄流能力时, 按泄流能力泄流。因此水库在汛期的悬移质随着水库泄洪, 流到下游去, 只有部分悬移质和推移质在库内淤积, 所以初步判定泥沙对水库运行影响不大。3.2 淤积形态判别1) 由于万两河是一条少沙河流, 采用泥沙设计手册中的陈文彪、谢葆玲(适用于少沙河流) 公式进行分析计算。式中:为库水位变化程度, 表征水库运用方式; h 为水库历年平均坝前水位变幅(m) h 为水库历年平均坝前水深(m) ;为表征入库水沙条件;为多年平均年入库悬移质输沙量(104 m3 ) ;为多年平均年入库水量(104 m3 ) 。当 0.04 为三角洲淤积; 当 5.3 为锥体淤积; 3.94 1.1为带状淤积;1.75 0.777 为三角洲淤积。式中: Ws 为水库多年平均入库沙量( t ) ; h 为水库历年平均坝前水位变幅(m) ; r0 为淤积物干容重( t/ m3 ) ; V 为正常高水位以下库容(m3 ) 。表6经计算, 1 = 1.68 , 2 = 1.78 。一期和二期的取值结果符合带状淤积形态。用以上两种淤积形态判别方法判别后, 万两河水利枢纽建成后, 水库的泥沙淤积形态初步分析确定属于带状淤积。3.3 淤积量计算根据1984 年版吉林省地表水资源成果中多年平均悬移质输沙模数分区图查算。本地区悬移质侵蚀模数每年为50 t/ km2 , 推移质输沙量占悬移质输沙量的15 % , 综合侵蚀模数为57.5 t/ km2 。万两河水利枢纽多年平均入库沙量为7 705t , 其中悬移质为6 700t , 推移质为1 005t 。本次水库淤积量计算采用清华大学水利系和西北水利科学研究所方法, 即多年平均库容淤损率方法计算。其中K、m 值按下列条件选取: 0.5 , 或无底孔情况, K = m = 1 ;0.5 0.08 , K = 1.04/ 0.6 及m =1.04/0.95 (内插取值) ;= 0.08 左右, K = 0.6 , m = 0.95 ;0.08 0.03 , K = 0.6 4/0.4 及m =0.95 4/0.90 (内插取值) ; 0.03 , K = 0.4 , m = 0.9 。蓄水年后的总淤积量式中: 为多年平均库容淤损率( %) ; R 为多年平均入库沙量(m3 ) ; V 正为正常高水位以下库容(m3 ) ; V 总为总库容(m3 ) ; WS 为多年平均淤积量(m3 ) ; W为多年平均入库径流量(m) 。本次淤积泥沙的稳定干容重为1.3t/ m3 。经计算, 50 年的淤积量为25.92 104 m3。 表7 单位: 1043.4 坝前淤积高程计算通过以上对万两河的泥沙分析与计算, 万两河泥沙淤积初步判断属于带状淤积形态, 但随着水库的运行, 一些库区流域特性的改变, 水库淤积形态也在发生变化, 并逐渐过渡到水库淤积平衡后的锥体淤积。本次设计从工程安全方面考虑, 仍采用可研阶段的方法, 假定水库中泥沙淤积呈水平状增长。所以本次设计将50 年的淤积量淤积至坝前。经计算, 一期工程, 坝前淤积高程为293.3 , 二期工程, 坝前淤积高程为293.5m。4 水库淤积的影响万两河水利枢纽建成蓄水后, 将形成4.5km的库区, 由于水库的作用改变了水沙的特性, 使泥沙在库中淤积。当正常高水位为317.1m时, 每年的淤积量只占正常高水位下库容的0.048 % , 设计50 年后的泥沙淤积体积占死库容的31.2 % , 占正常高水位以下库容的2.55 %。当正常高水位为319.6m时, 每年的淤积量只占正常高水位下库容的0.046 5 % , 设计50 年后的泥沙淤积体积占死库容的34.4 % , 占正常高水位以下库容的2.33 %。5 防治泥沙、淤积的措施5.1 加强水土保持水土保持是防治水库淤积的根本途径, 它既能保土保水, 又可起到减沙、阻沙的作用, 从根本上解决水库淤积问题。5.2 合理调度、排沙5.2.1 泄洪排沙, 蓄清排浑根据水库的具体情况, 河流的水量及沙量高度集中于汛期的特点, 充分利用汛期大洪水能携带大量泥沙自然传吐的性能, 洪水一到就及时开启闸门放水, 以达到排沙清淤的效果, 将大部分泥沙排出库外, 实行蓄清排浑运用。5.2.2 异重流排沙在水库蓄水情况下, 当供水挟带大量的泥沙入库时, 由于清水与浑水的比重不同, 二者基本不相混掺, 而是浑水潜入清水底部并沿库底向坝前运行, 此时及时打开底孔的闸门, 将浑水排出库外, 可减少水库淤积量。5.2.3 人工排沙在水库泄空期间, 人工将主槽两侧的淤泥推向主槽, 或将水流导入在滩地上预先挖好的新主槽内, 依靠清水、基流或洪水冲刷作用, 将泥沙排出库外。5.2.4 合理调度结合发电合理的调度运用, 增大排沙效果。6 结语影响水库泥沙淤积的因素可分为自然因素和人类活动影响因素两方面, 自然因素是水库泥沙淤积发生、发展的潜在条件, 人类活动是水库泥沙淤积发生和发展的主导因素, 人类活动可以通过改变某些自然因素来改变侵蚀力和抗蚀力大小的对比关系, 得到水库泥沙淤积加剧或者减小两种截然不同的结果。必须在流域内加大力度进行水土保持工作,尊重自然规律, 切实治理水土流失, 恢复良好生态, 使之形成新的良性的水沙循环。由此可见,在水库设计和管理运用时, 研究如何用水库操作减轻泥沙淤积是一个重要的课题, 需要在今后的设计实践中不断探索、总结和完善。作者简介 焦恩东(1966 - ) 男, 吉林省敦化市人, 大学毕业, 助理工程师, 现从事水利工程设计工作。金沙江白鹤滩水电站水库泥沙淤积计算分析蔺秋生 万建蓉 黄 莉（长江科学院， 湖北 武汉 430010）摘要：白鹤滩水电站是金沙江下游四个梯级电站中的第二级，上接乌东德梯级，下游为溪洛渡梯级和向家坝梯级，是我国实施“西电东送”战略部署的重点骨干工程。 本文根据不平衡输沙原理，通过建立一维全沙河床冲淤数学模型，计算分析了工程建成后水库泥沙淤积情况，分析电站建成后不同时期库区泥沙淤积量、淤积分布、坝前淤积高程及出库沙量等。 计算分析结果表明：（1）水库运用至100年末，泥沙总淤积量37.17亿m3，其中悬移质泥沙35.99亿m3，推移质泥沙1.182亿m3，防洪库容保留94.4，调节库容保留90.4；（2）水库运用至100年末，库区泥沙淤积尚未达到淤积平衡，泥沙淤积部位主要在库区中段，库尾和坝前淤积较少，干流库区淤积以三角洲淤积形态为主；（3）由于水库库容较大（正常蓄水位以下库容为185.32亿m3），泥沙淤积并不严重，至水库运用100年末，坝前平均淤积高程为674.7m（黄海高程系统），仍低于电站进水口底板高程728.0m，对电站进水影响不大；（4）水库运用1100年内，拦蓄了大量悬移质泥沙和全部的推移质泥沙，极大地减少了进入下游河道的泥沙量，水库排沙比在43.0744.80，悬移质出库平均含沙量0.1620.220kg/m3。关键词：金沙江;白鹤滩水电站;水库淤积;数学模型1 概况 金沙江是长江的上游河段，上起青海省玉树县直门达，下至四川省宜宾市，全长3464km。白鹤滩水电站是金沙江下游四个梯级电站中的第二级，上接乌东德梯级，下游为溪洛渡梯级和向家坝梯级，工程以发电为主，兼有防洪、拦沙、航运等综合效益，是我国实施“西电东送”战略部署的重点骨干工程（见图1）。 白鹤滩水电站坝址位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，控制流域面积43.03万km2，占金沙江流域面积的91，多年平均流量4110m3/s，多年平均径流量1297亿m3（统计年份19582000年）。白鹤滩水库为河道型水库，在正常蓄水位825m（黄海高程基准，下同）时，水库长约190km，水面宽200400m，总库容185.32亿m3。库区内主要入汇支流有黑水河、普渡河、小江及以礼河。 白鹤滩坝址多年平均含沙量1.46kg/m3，多年平均悬移质年输沙量1.853亿t，推移质输沙量202万t，输沙量约占屏山站的75.0%，约占长江寸滩站的40.5%，约占宜昌站35.3%，控制金沙江产沙区的大部分来沙量。白鹤滩水库汛期69月入库径流量占全年的63.7%，汛期平均输沙量占全年的89.17%，汛期月平均含沙量为1.662.41kg/m3，因此，汛期流量大、含沙量大、输沙量集中是入库水沙的主要特点。 本文根据不平衡输沙原理，通过建立一维全沙河床冲淤数学模型，计算分析工程建成后水库 泥沙淤积情况，分析电站建成后不同时期库区泥沙淤积量、淤积分布、坝前淤积高程及出库沙量等。由于白鹤滩库区位于长江金沙江重点产沙区，本次研究工作对于水库的长期使用问题研究及相关工程设计工作具有重要的意义。 2 数学模型 数模计算采用长江科学院自主开发的水库泥沙冲淤数学模型软件“HELIU-2”，模型采用的基本方程经简化后如下： 该数学模型经过了多次率定、验证计算，并已成功应用于三峡工程、丹江口水库等大型水利工程库区泥沙淤积计算分析，计算成果均通过了专家评审。3 计算条件与计算方案3.1 入库典型系列年选择 本文以距离白鹤滩坝址较近的巧家（华弹）水文站作为白鹤滩水库干流入库泥沙分析计算的代表站，该站控制流域面积429500km2。按照“代表系列的多年平均径流量、输沙量应接近多年平均值”的原则，对巧家站19582000年的长系列水沙资料进行分析，选择19611970年10年作为水库泥沙冲淤计算的代表系列年。该系列年平均流量4180m3/s，年平均含沙量1.3kg/m3，悬移质输沙量1.75亿t，基本能反映多年平均情况。数学模型计算时段为100年。3.2 水库调度方案与调度方式 本文白鹤滩水电站调度方案为825m-795m-765m（正常蓄水位-汛期限制水位-死水位）。水库调度方式为，汛期6月开始电站以保证出力运行，蓄水至汛期限制水位后，水库维持汛期限制水位运行，9月份水库开始蓄水至正常蓄水位，12月或次年1月水库开始供水，水位下降，至5月水库水位消落至死水位。3.3 库区干、支流入库水沙条件 本次水