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1年月目次1. 引言 (4)2. 设计依据文件和规范 (4)3. 基本资料 (4)4. 水库泥沙冲淤计算 (6)5. 专题研究 (9)6. 应提供的设计成果 (9)附件A (10)附件B (11)附件C (14)1 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)[echidi1][1]；(2) 《泥沙手册》(中国水利学会泥沙专业委员会主编)；2(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(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(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3(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/s4 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4.1.2 水库泥沙冲淤计算的主要内容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。

45(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4.3 计算成果及成果分析 4.3.1计算成果4.3.2 计算成果分析4.4.1 观测目的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。

4.4.3 测验方法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。

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4.4.4.4 观测人员与观测经费64.5 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m 3，水面面积 km 2，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。

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m 3，水面面积 km 2，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。

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m 3，水面面积 km 2。

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、悬移质泥沙输沙量水文站(3) 入库推移质沙量(4) 泥沙颗粒特性表 B3 水文站悬移质泥沙颗粒级配表78表B4 河 河段河床质泥沙颗粒级配统计表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(6) 泥沙的干密度水库泥沙冲淤分析计算悬移质泥沙淤积物干密度采用 t/m 3；推移质泥沙淤积物采用 t/m 3；冲泻质泥沙淤积物采用 t/m 3. (7) 糙率 B2 岸边库(或弯道库)的入库水沙岸边库(或弯道库)通常是引水式的，其入库水沙资料除执行B1条款外，还需统计河道大于某级含沙量出现的天数，见表B6。

表 B6 河 水文站大于某级含沙量出现天数B3 台坪库的入库水沙水库泥沙冲淤分析计算附件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=Q×S v，其中S v为悬移质含水量；用于计算悬移质冲淤时，G=B×g s，其中g s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=QS v+B×g s；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。

表 C1 有限差法计算水库淤积过程表9C1.2 岸边库C2.1 河道库(1) 水库泥沙淤积纵横断面成果表及水库泥沙冲淤过程纵断面图。

表 C2 水库不同年限淤积纵断面表(2) 不同方案坝前淤积高程与蓄能电站进/出水口门前淤积高程表。

水库泥沙冲淤分析计算10表 C3 坝前及蓄能电站进/出水口淤沙高程(3) 水库冲淤计算成果表表 C4 抽水蓄能电站水库泥沙冲淤成果表(4) 水库容积演变曲线图及水库泥沙淤积后库容变化表表 C5 抽水蓄能电站水库泥沙淤积后库容变化表C3 计算成果分析C3.1 河道库(1) 水库泥沙淤积对库容的影响；(2) 阐明选择正常蓄水位、汛期限制水位、排沙水位、保证发电水位、死水位过程中，不同方案的泥沙淤积对工程效益、安全运行的影响，对上游或下游梯级的影响，对航运的影响。

阐明方案比较结果，提出推荐方案；(3) 阐明推荐的正常蓄水位、汛期限制水位、排沙水位、保证发电水位、死水位的冲淤计算成果；(4) 分析水库泥沙淤积对坝前、蓄能电站进/出水口口门的影响，必要时，分析过机泥沙(包括含沙量与粒径)对电站(或上水库)的影响。

C3.2 岸边库、弯道库、滞洪库、台坪库水库泥沙冲淤分析计算11[1]一旦本标准正式发布，应移入2.2条。

[echidi1]水库泥沙冲淤分析计算1 水库概况万两河水利枢纽工程位于吉林省桦甸市红石镇境内, 水库坝址建在第二松花江上游左岸支流万两河上。

万两河发源于桦甸市南乡龙岗山北侧, 流经桦甸市的王家店、治安屯等地, 流向由南向北, 于红石镇任家店东测汇入第二松花江。

万两河属山区性河流, 流域地势南高北低, 水系发育较好, 河道坡度较陡, 高差大, 沿河两岸为岩石陡壁, 生长灌木杂草。

流域植被较好, 河道稳定, 河底由砾石和卵石组成。

万两河水利枢纽建成后, 由于改变了天然河道的泥沙输移特性, 河流中一定量的泥沙将在水库淤积。

为此要分析建库后泥沙淤积问题, 并提出相应措施, 使泥沙淤积其对工程的影响降到最低程度, 更好的发挥工程的正常效益。

2 水文特性2.1 水库上游来沙万两河水利枢纽坝址处无水文观测站, 年输沙量计算根据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 a , 推移质输沙量占悬移质输沙量的15 % , 综合侵蚀模数为57.5t/ km2 a 。

万两河水利枢纽坝址年输沙量成果表见表1.1 。

表1 万两河水利枢纽坝址年输沙量成果12万两河邻近流域的金沙河上有民立水文站,该站有1958 4/1988 年31 年泥沙观测资料, 且该流域与万两河所在流域植被等情况比较相似,可认为万两河泥沙的年内、年际变化情况与民立站类似, 所以本次以民立水文站为参证站, 分析万两河水利枢纽坝址的泥沙情况。

民立站历年各月平均悬移质输沙量统计见表4.2 。

表2 民立站输沙量年内分配表通过民立站实测的多年平均输沙量年内分配表可以看出, 来沙量较少, 且泥沙主要来自于汛期, 汛期占多年来沙量的89 % , 非汛期只占来沙量的11 %。