泥沙数学模型助推塔吉克斯坦水电站未来长期运行.pdf

2 0 1 6年 6月 水 利 水 电 快 报 E WR H I 第 3 7卷第 6期 文章编号 ： 1 0 0 6 - 0 0 8 1 ( 2 0 1 6 ) 0 6 - 0 0 4 0 - 0 2 泥沙数学模型助推塔吉克斯坦 水电站未来长期运行 英国 J 泰勒 摘要： 水库泥沙淤积影响塔吉克斯坦努列克水库的库容， 威胁着该国重要水电站的长期运行。为协助 塔 吉克斯坦 国家电力公 司研 究制定水库 长期运行 方案 ， 英 国某水 力研 究公 司开展 了 1项水库 淤积分析 、 观 测与模拟的研究项 目。2 0 1 5年春季项 目小组从水库地形变化、 水库淤积物入手 ， 着力开展入库泥沙观测， 并进行模型数据集成等工作， 以期研究出水库长期运行的最佳对策， 并最大限度地延长水库使 用寿命， 从 而确保 水电站长期有效运行 。 关键词 ： 水库淤积； 泥沙淤积数学模型； 水电站运行； 水库使用寿命； 塔吉克斯坦水电站 中图法分类号 ： ，I 、 ， 6 9 7 3 1 文献标志码 ： A 瓦赫什 ( V a k h s h ) 河 高踞于塔吉克斯坦境 内帕 米尔高原高山之上 ， 集水面积大约与瑞士相当， 年径 流量约为 2 0 k m 。然 而随瓦赫什河下 泄的不 只是 河水 ， 还携带大量泥沙。泥沙减小 了水库库容 ， 损害 了水轮机组 ， 进而给建在该河流上 的水 电站带来一 系列问题 。 位于瓦赫什河上的努列克 ( N u r e k ) 大坝建于 2 0 世纪 6 0年代 ， 坝高 3 0 0 m， 是世界第 2大高坝。大 坝蓄水形成长 7 0 k m水库 ， 库容约为英 国最大水库 库容 的 5 0倍 以上 ， 电站装 有 9台机组 ， 装 机 约为 3 0 1 5 MW， 是该国单站发电量最大的水电站。 自大坝建成 以来 ， 泥沙淤积显著地减小 了水库 库容。1 9 7 2 2 0 0 1年 蓄水期 间， 大约损失 了 2 k m。 水库库容 ， 约 占水库初始库容 的 2 0 。如果不采取 有效的运行措施 ， 泥沙淤积很可能会对努列克水电 站 的发 电能力造成更大影响 ， 甚至可能导致无法满 足该国的电力需求 。 鉴于此 ， 在世界银 行资助下 ， 英 国 HR Wa l l i n g f 0 r d水力研究公司调查研究小组承担了该水库泥沙 问题 的定量评估工作 ， 并负责为该大坝的未来长期 运行提供对策。 1 水库淤 积治理 水库淤积治理对策措施包括旁侧输沙( 当入库 来沙较大 时 ， 降低库 水位 ) 、 冲沙和 主动疏浚 清淤 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 3 0 2 4 0 等 。为找到最适合的对策措施 ， 需要对流域产沙、 水 库淤积和库水位变化( 随入库水流季节性和水库运 行而改变) 等进行详细研究 。 目前 ， 努列克 大坝上游正在修建 罗贡 ( R o g u n ) 大坝 ， 这无疑将会减少努列克水库的入库沙量 ， 因此 需要对努列克水库 的现状运行方式进行修正 ， 以期 通过罗贡和努列克 2座水库 的联合调度 ， 使得两库 的泥沙淤积均得到控制。 努列克水库淤积研究项 目的立项 目标如下： 收集水库泥沙淤积资料； 研发泥沙数学模型； 评估不 同水库淤积治理措施的可行性 。 2 水库地形变化 努列克水库地形历史观测资料十分有限， 仅有 水库运行期 间 2 5个水 库横 断面的定期 观测数据 ， 1 9 7 2 2 0 1 5年期间的数据分析表 明， 努列克水 库蓄 水以来 ， 水库泥沙处于持续 淤积过程之 中( 详见 图 1 ) ； 水库淤积三角洲 已发展 到必须进行水库地形详 细观测的“ 关键点” 。为此 ， 项 目观测小组借助 于最 先进 的 G P S定位和双频回声技术 ， 对水库地形进行 了高分辨率观测 ， 并以此估算出水库库容。 观测小组将 G P S接受仪 安置在