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水库坝前淤积高程确定的探讨

2017-10-19田根友

水能经济 2017年6期
关键词:淤积泥沙高程

田根友

【摘要】在水库设计中,坝前淤积高程是死水位的选择制约因素之一。坝前淤积高程的确定,不仅涉及到取水的保证问题,更重要涉及到工程规模大小的确定问题,本文结合观音岩水库的坝前淤积高程和死水位选择,分析比较了0.67淤积法(贵州省内的类比法)、经验面积减少法两种方法的差异,指出在今后工作中应该注意的问题。

【关键词】坝前淤积高程;0.67淤积法;经验面积减少法;死水位的选择

前言

水库死水位的选择,首先需计算出水库使用年限的坝前淤积高程,再根据其他要求确定死水位,不同计算方法坝前淤积高程差异很大。在观音岩水库的坝前淤积高程和死水位的选择计算中,分别采用0.67经验淤积法和经验面积减少法,最后推荐采用经验面积减少法的成果。本文结合观音水库坝前淤积分析和死水位选择,分析比较这两种方法成果的差异,提出在今后工作中多使用经验面积法。

1、水库概况

观音岩水库位于贵州省水城县阿嘎乡,坝址以上集水面积97.2km2,多年平均来水量6780万m3,水库正常蓄水位1430m,正常蓄水位以下库容1979万m3,死水位1382.5m,死库容为251万m3。悬移质输沙模数为1000t/km2,推移质输沙模数按悬移质输沙模数20%计算。坝址多年平均悬移质输沙量9.72万t,悬移质泥沙含量1.42kg/m3,推移质输沙量1.94万t,年输沙总量11.66万t。

观音岩水库是以工业用水、灌溉用水和农村人畜用水为供水任务的综合型水库,灌区主要分布在阿嘎乡和蟠龙乡境内,海拔高程较低,对死水位限制较小,人畜饮水为次要任务,根据死水位确定供水范围,工业分布与水库下游沿河两岸,不影响死水位的选择,本阶段确定死水位的主要因素是泥沙淤积 。

2、水库坝前淤积高程的确定

本工程采用0.67淤积法和经验面积减少法计算坝前淤积高程

2.1 0.67经验淤积法

本法为根据我省一个已运行多年水利工程的泥沙淤积情况进行总结,得出的结论是水库坝前淤积厚度为水平淤积厚度的0.67(简称0.67经验法),水平淤积厚度为水库设计年限的淤积量平铺在库内的坝前淤积厚度(虚拟值),死库容不小于设计淤积量。泥沙淤积按50年计算,淤积量采用“多年平均排沙比法”计算。

V沙=(1-η)G·F·T/γs

式中:V沙-水库泥沙T年淤积库容(万m3);

1-η-水库拦沙率;

G-多年平均输沙模数(t/km2);

F-集雨面积(km2);

T-泥沙淤积年限(年);

γs-泥沙容重(t/m3)。

根据径流计算成果,水库多年平均径流量6830万m3,查《泥沙设计手册》中的“拦沙率”经验关系曲线,观音岩水库拦沙率为95.6%。多年平均悬移质输沙量9.72万t,推移质输沙量1.94万t,输沙总量11.66万t,50年泥沙淤淤积体积426万m3。平铺后水平淤积高程为1392.4m,按0.67折算,坝前淤沙高程为1375.09m,死水位不低于水平淤积高程取1392.5m,死库容429万m3。

2.2 经验面积减少法

该方法根据水库多年实测泥沙淤积资料建立经验关系,通过分析水库不同高程淤积面积,最终确定坝前淤积高程和淤积后的水位面积容积曲线。

一般认为水库形态为影响淤积分布的主要因素,水库形态可用V=khm来表示,采用双数纸点绘水深h与库容V,求出m值,根据m值判断水库形态,各水库形态和对应的公式见表1。

利用(1-Vr)/a0=(Vs-V0)/HA0,Vr為坝前淤积面以下相对淤积体积,Vs为总淤积量。假定一个坝前淤积深度反复试算,使两边的数据相等。即可求出不同高程的淤积面积,从而得到淤积后的库容曲线。

(1)确定水库淤积分布的类型

利用双对数纸点绘水深与库容的关系曲线,根据本水库的天然水位面积容积

曲线得出水深在30m以下m=2.3,水深在30~60m,m=2.4,水深在60~80m,m=2.7,属于泛滥平原—丘陵型(Ⅱ)。

(2)确定坝前淤积深度h0

假定几个坝前淤积深度,分别计算相应的V0、A0和(Vs-V0)/HA0的值,然后将其与坝前淤积深度计算的辅助曲线点绘在同一纸上,并连成直线,它与Ⅱ线交点的横标P0=0.37即为要求的坝前相对淤积深度,从而h0=0.37*88.5=32.7m,相应高程为1374.2m。

(3)淤积分布计算

不同高程的相对面积α可根据相对深度P查图所得,相对面积乘以比例常数得到淤积面积,这样即可求出相应高程淤积后的面积,淤积后的库容曲线就可求得。原始库容及淤积后库容计算成果见表2及图1。

水库坝前淤沙高程为1374.5m,根据水工建筑物布置要求和兴利要求,选择死水位为1382.5m。

3、死水位选择比较及对规模的影响

按0.67法分析,平铺后水平淤积高程为1392.4m,坝前淤沙高程为1375.09m,死水位不低于水平淤积高程取1392.5m,死库容429万m3。正常蓄水位为1432.5m,经验面积减少法分析,死水位为1382.5m,死库容 251万m3,正常蓄水位为1430m。死水位相差10m,正常蓄水位相差2.5m,投资相差近6000万元。

4、结论

0.67淤积法为我省泥沙淤积类比法,其根据我省已调节性能较差的电站泥沙淤积情况总结得出,为我省中小型工程的设计做出了贡献,由于资料有限,以点带面难以实用于其他类型,特别是调节性能高的水利工程。经验面积减少法是根据不同类型的水库运行多年后总结出的方法,具有一定的理论依据,实用于不同类型的水库泥沙淤积计算。因此,建议在以后的工程泥沙淤积计算中实用多种方法进行分析比较。

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