藏木水电站工程勘察设计
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2.6 工程泥沙

2.6.1 正常蓄水位选择的水库泥沙冲淤计算

预可研设计阶段,初拟3280.00m、3290.00m、3300.00m、3310.00m及3320.00m共5个正常蓄水位方案进行研究比较,其相应的死水位分别为3275.00m、3285.00m、3295.00m、3305.00m及3215.00m。各方案汛期排沙运用水位初拟与死水位一致。

通过水库泥沙冲淤计算,分析了水库泥沙淤积演进过程。正常蓄水位3320.00m、3310.00m、3300.00m、3290.00m和3280.00m方案水库泥沙淤积平衡时间为14年、12年、9年、7年和5年。由于汛期排沙运用水位与死水位一致,水库泥沙大部分落淤在死库容内,方案间水库调节库容损失率差较小。水库运用50年,调节库容损失率在7.4%~8.4%。

上游梯级街需水电站厂房位于藏木水库回水变动区,通过水库回水计算分析了各方案遭遇藏木水电站最大发电流量、街需水电站设计洪水(Q0.5%=12400m3/s)和校核洪水(Q0.2%=13600m3/s)时,藏木水电站库区回水对上游梯级街需水电站的影响。其中,3280.00~3300.00m方案回水水位较天然水位基本无影响,3310.00m和3320.00m方案影响相对较大。经技术经济综合比较,预可研设计阶段推荐藏木电站正常蓄水位为3310.00m。

可研设计阶段,正常蓄水位方案初拟为3305.00m、3310.00m、3315.00m及3320.00m四个方案,其相应的死水位分别为3300.00m、3305.00m、3310.00m及3315.00m。各方案初拟汛期排沙运行控制水位与死水位一致。

水库泥沙冲淤计算结果表明,正常蓄水位3305.00m、3310.00m、3315.00m和3320.00m方案悬移质淤积洲头到达坝前的时间分别为8年、11年、13年和15年。水库运用50年,正常蓄水位3305.00m、3310.00m、3315.00m和3320.00m方案的调节库容损失率分别为7.0%、6.7%、6.5%和6.3%。对各方案遭遇藏木水电站最大发电流量、街需水电站设计洪水(Q0.5%=12400m3/s)和校核洪水(Q0.2%=13600m3/s)时,藏木水电站库区回水对上游梯级街需水电站的影响进行了水库回水计算。结果显示,正常蓄水位越高,藏木库区回水对街需水电站尾水的影响越大。其中,对3310.00m方案,当入库流量为藏木电站最大发电流量时,非汛期(10月至次年5月)街需水电站尾水处回水水位比天然水位抬高值分别1.52m,汛期(6—9月)回水水位比天然水位抬高0.60m。当遭遇街需水电站厂房设计洪水和校核洪水时,街需电站尾水处回水水位比天然水位抬高约2.25m、2.33m。

从电站引水防沙,长期满足水库所需要调节库容、对街需水电站厂房洪水水位的影响以及动能经济综合比较等因素考虑,可研设计阶段仍推荐正常蓄水位3310.00m。

2.6.2 汛期排沙运行控制水位选择的水库泥沙冲淤计算

预可研设计阶段,藏木电站初选正常蓄水位为3310.00m,死水位为3305.00m。根据藏木水电站取水要求,水位不能低于3305.00m,初拟汛期排沙运行控制水位3305.00m、3307.00m、3310.00m三个方案进行比较。

水库泥沙冲淤及回水计算结果表明,三个汛期排沙运用水位方案,水库在运行12年、13年、14年泥沙淤积就分别达到平衡状态。汛期排沙运用水位抬高,库尾泥沙淤积高程随之抬高,库区总的淤积量随之增加,剩余调节库容相应减少。对街需电站厂房洪水水位的影响分析,较低的汛期排沙运用水位对街需电站厂房防洪的影响也较小。从电站引水防沙,长期满足水库所需要调节库容、对街需电站厂房洪水水位的影响等因素考虑,预可研设计阶段推荐汛期排沙运行控制水位3305.00m。

可研设计阶段,推荐正常蓄水位3310.00m,死水位3305.00m,汛期排沙运行控制水位仍初拟3305.00m、3307.00m、3310.00m三个方案进行比较。通过水库泥沙冲淤及回水计算,综合其他因素考虑,可研设计阶段推荐的汛期排沙运行控制水位与预可研设计阶段一致。

2.6.3 推荐方案的水库泥沙冲淤计算

藏木水电站可研设计阶段推荐方案正常蓄水位3310.00m,汛期排沙运行控制水位3305.00m,死水位3305.00m。技施设计阶段,水库各特征水位未做调整。该方案水库泥沙冲淤计算成果如下:

入库泥沙以三角洲形式向坝前推进,由于藏木电站水库库容小,沙量大,正常蓄水位3310.00m以下库容与沙量之比仅为7.0,水库泥沙淤积速率快。

水库运行5年,悬移质洲头距坝约2.84km,库区累积淤积量3670万m3,其中调节库容内淤积37万m3,调节库容损失率2.8%,坝前平均淤积高程3258.80m,水库悬移质出库率49.6%,出库年平均含沙量0.248kg/m3

水库运行11年,悬移质洲头到坝前。库区累积淤积量4090万m3,其中调节库容内淤积52万m3,调节库容损失率4.0%,坝前平均淤积高程3298.70m,水库悬移质出库率72.3%,出库年平均含沙量0.362kg/m3

水库运行16年后,库区悬移质淤积基本达平衡,悬移质出库率为91.9%,水库总淤积量5800万m3,其中调节库容内淤积62万m3,调节库容损失率4.7%,坝前平均淤积高程3299.50m,出库年平均含沙量0.460kg/m3

2.6.4 水库回水计算

为确定藏木水电站泥沙淤积后水库淹没影响范围,在泥沙淤积20年的床面上,分别计算藏木库区汛期和非汛期遭遇5年、20年一遇洪水时的水库回水水面线。

汛期5年、20年一遇洪水流量分别为6560m3/s、8870m3/s,非汛期5年、20年一遇洪水流量分别为1870m3/s、2380m3/s。汛期(6—9月)回水计算坝前水位为汛期排沙运行控制水位,非汛期(10月至次年5月)回水计算相应坝前水位为正常蓄水位。天然河道糙率根据藏木实测水面线和藏木下坝址、上坝址、街需电站厂房尾水及街需电站坝址处的水位-流量关系推求。回水计算时,水库悬移质淤积段的糙率采用0.035,推移质淤积段及天然河道则采用天然河道综合糙率值。

技施设计阶段,为满足街需水电站施工总布置专题报告编制要求,受华东院委托,在考虑街需水电站施工场地影响的条件下,对藏木库区回水进行了补充计算。