金沙江溪洛渡水库变动回水区冲淤分析

2020-07-30平妍容徐洁

水利水电快报 2020年7期

平妍容　徐洁

摘要：依据实测资料，对比了溪洛渡水库蓄水后变动回水区各年间冲淤变化情况，分析了影响该河段冲淤演变的相关因素，并比较了溪洛渡水库与三峡水库变动回水区冲淤情况的异同。结果表明：溪洛渡水库蓄水后，受上游水沙条件及坝前水位影响，变动回水区年际间以淤积为主，年内11月至次年5月变动回水区有少量淤积或冲刷，5～6月间有较明显冲刷，6～11月淤积;空间冲淤分布规律与三峡水库变动回水区相似，均表现为、上段冲刷、下段淤积，且以防洪限制水位下淤积为主，但淤积程度明显大于三峡水库变动回水区。

关键词：泥沙冲淤;淤积强度;变动回水区;溪洛渡水电站;金沙江

中图法分类号：TV145 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2O20.07.008

溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县境内金沙江千流上，下距宜宾190km，拦河坝坝顶高程610m，最大坝高278m。水库正常蓄水位600m，防洪限制水位560m，死水位540m，水库总容量115.7亿m，调节库容64.6亿m，死库容51.1亿m，具有不完全年调节功能。工程于2003年开始筹建，2013年5月开始蓄水，2014年9月正式蓄水至600。

[1]。

在项目可研阶段，开展了溪洛渡水库泥沙冲淤模拟预测研究叫。近年来，朱玲玲等[以基于2014年水沙、2013～2014年固定断面观测资料，计算分析了溪洛渡水电站自运用以来的库区泥沙淤积量及分布特征。结果表明，溪洛渡水库蓄水至2014年底，库区河道共淤积泥沙16100万m'，以主槽平淤为主要形式。黄仁勇等[4-51采用长江上游梯级水库联合调度泥沙数学模型，开展了考虑千支流水库群拦沙影响的长江上游梯级水库联合调度泥沙冲淤500a长期预测计算。计算结果表明，在1991～2000年水沙条件下，各水库淤积平衡时间均比原设计有较大延长。

目前，溪洛渡库区的冲淤分析多为数模计算预测分析，且多以分析库区整体冲淤量为主，基于实测资料的分析较少。变动回水区的累积性淤积可能会导致洪水位拾高，增大库尾防洪风险，该问题需要通过优化水库调度来缓解。现结合最新的水沙觀测资料，重点分析溪洛渡水库变动回水区河段冲淤特性，并结合水沙条件，初步分析冲淤规律，对优化水库运行调度方案、减轻库尾淤积具有较大意义。研究区域概况及数据源.

溪洛渡水库千流库区从溪洛渡坝址至白鹤滩坝址，河道全长195km"，该区域水系发达，支流较多。右岸有牛栏江等支流汇入;左岸有西苏角河、美姑河、金阳河、西溪河、尼姑河等支流汇入。水库正常蓄水位600m水位回水末端位于白鹤滩附近，汛期560m水位回水末端位于对坪镇附近，对坪镇至白鹤滩段为水库变动回水区，河道长全36km{"，该段左岸有西溪河及尼姑河人汇。溪洛渡库区变动回水区河段见图1。

受构造运动和岩性变化影响，变动回水区河道沿程蜿蜒曲折、宽窄相间。在正常蓄水位600m的水面线条件下，溪洛渡水库变动回水区平均水面宽为239m，水面宽在133～426m之间，相差达3倍。库区千流河段平均水深为33.28m，河床最大、最小断面平均水深分别为49.09m和17.78m。

溪洛渡水库库区上游千流主要控制站为白鹤滩站，水位分析采用变动回水区下游附近的春江水位站资料。库区河道固定断面观测资料均来源于长江水利委员会水文局。

白鹤滩水文站于2014年4月设立，位于云南省巧家县大寨乡哆车村，是金沙江千流河段重要控制站，集水面积430308kikmn。白鹤滩水文站的主要测验项目有水位、流量、降水、悬移质含沙量、悬移质颗分、蒸发和水温等。白鹤滩水文站主要是为替代原华弹水文站功能而设立。春江水位站于2009年4月设立，2014年1月下迁8.4km，现位于四川省金阳县春江乡春江村，距溪洛渡坝址约144km。

2水沙情况

2.1径流量

白鹤滩水文站位于白鹤滩坝址下游、溪洛渡库区尾部。2015～2018年白鹤滩站年均径流量为1296亿m，其中2018年水量最大，为1471亿m';2015年水量最小，为1101亿m'（见图2）。年内1～4月流量多在2000m'/s左右波动，5月起流量开始有所上涨，多于6月下旬开始，流量有较明显涨幅，洪峰多出现于7～9月，汛期6～10月水量占全年的67%以上，进入10月后流量开始逐渐减小，至12月又保持在2000m'/s左右波动。

2.2输沙量

2015～2018年白鹤滩站年均输沙量为9048万t，其中2016年沙量最大，为9740万t，2018年沙量最小，为8180万t（见图3）。年内1～5月中旬含沙量多在0.4kg/m'以下，5月下旬含沙量开始逐渐增大，汛期6～10月输沙量占全年的88%以上，进入10月后含沙量逐渐减小，此后又多保持在0.4kg/m以下（见图4）。

2.3水位

从春江水位站水位对比（见图5）可以看出，溪洛渡水库库区1～6月水位逐步消落，其中5月消落速度最快，汛后水库开始蓄水，库区水位逐渐上涨，多于9月底蓄至最高水位，进人11月后，水位开始逐渐消落。

3冲淤情况

2008年2月至2018年10月间，溪洛渡水库千、支流共淤积55583万m。其中干流库区共淤积53272万m？，主要支流淹没区淤积2311万mm3[1]。

3.1冲淤量

根据库区河道固定断面观测资料，计算变动回水区河段各年间冲淤量（见表1）。水库蓄水前2008年2月至2013年6月间，溪洛渡水库变动回水区共淤积345万m;蓄水后2013年6月至2019年6月间，其变动回水区共淤积2013万m。其中，蓄水初期2013年6月至2014年11月淤积幅度最大，共淤积1174万m;其次为2015年11月至2016年11月，淤积量为650万m3。

从年内不同时段冲淤情况来看（见表2），11月至次年5月间，变动回水区河段在经历前2a的淤积后已转为冲刷，其中2017年11至2018年5月间冲刷量最大，为219万m'。沿程表现为下游段淤积，上游段冲刷。

每年5～6月间，变动回水区河段内均有明显冲刷，其中2017年冲刷量最大，为714万m'。沿程表现为全河段冲刷，下游段冲刷强度更大。

每年6～1l1月间，变动回水区河段内均有明显淤积，其中2018年淤积量最大，为1080万m'。沿程表现为全河段淤积，下游段淤积强度也更大。

从淤积沿程分布来看，下游段对坪镇-碉堡河段淤积程度最大，2014年5月至2019年6月共淤积973.5万m，河段长8.15km，淤积强度为119.4万m/km。

变动回水区下游对坪镇一碉堡河段年际间以淤积为主，仅2016年11月至2017年11月略冲刷，冲刷强度为4.0万m'/km，2014年11月至2015年11月淤积强度最大，为50.0万m'/km。年内主要表现为11月至次年5月淤积，5～6月冲刷，6～11月淤积。

变动回水区中游碉堡一麻地坪河段年际间也主要表现为淤积，2017年11月至2018年11月淤积强度最大，为24.1万m'/km。年內11月至次年5月在经历前2a的淤积后已转为冲刷，5～6月冲刷，6～11月淤积。

变动回水区上游麻地坪-白鹤滩河段年际间冲淤相间。年内主要表现为11月至次年5月冲刷，5～6月冲刷，6～11月淤积。

3.2深泓纵剖面变化

溪洛渡库区以峡谷地形为主，变动回水区泓纵剖面形态呈锯齿形（见图6）。2019年6月深泓最高点高程为575m，距坝194.75km，最低点高程为532.6m，距坝171.55km，河床纵剖面最大落差为42.4m。

2014年5月至2019年6月，各断面深泓点变化以淤积抬高为主，深泓点平均抬高7.2m，最大抬高处距坝171.55km，抬高22.5m，仅河段最上游端深泓下降1.6m。深泓最高点、最低点年际间冲淤变化较小。

3.3典型横断面

从各典型断面变化图（图7～10）中可看出，溪洛渡库区变动回水区淤积主要发生在主槽内。下游断面淤积幅度较大，且表现为累积性淤积;中上游段淤积幅度较小，仅深槽处有明显淤积，且淤积主要发生在2014年5～11月。

4影响因素分析

影响库区内河道冲淤特性的因素较多，主要包括上游来水来沙条件、水位变化等。

（1）人库水沙条件。来水量与来沙量是影响河段冲淤的两个密不可分的因素。来沙量为河段的冲淤提供了基础条件，而来沙量与来水量的相对大小即含沙量则影响河段的冲淤走向，含沙量越高越容易产生淤积。溪洛渡水库变动回水区2014年11月至2015年5月淤积102万m？，2018年11月至2019年5月冲刷85万m'，两时段平均水位分别为582.42m和583.95m，两时段平均含沙量分别为0.221kg/m'和0.187kg/m'，可见2018年11月至2019年5月水流含沙量明显偏低，使河段发生冲刷。

（2）水位。除受上游来水来沙条件影响外，水位的高低也对变动回水区河段冲淤影响较大。2017年5～6月、2018年5～6月分别冲刷714万m？和365万m'，两时段平均含沙量分别为1.29kg/m'和0.995kg/m'，但2017年5～6月平均水位为547.92m，低于2018年5～6月平均水位553.06m，可见水位降低有利于该时段河段冲刷。同样，2014年11月至2015年5月、2015年11月至2016年5月分别淤积102万m和26万m'，两时段平均含沙量分别为0.221kg/m'和0.200kg/m'，两时段平均水位分别为582.42m和574.41m，可见2015年11月至2016年5月水位明显偏低，使得淤积量偏少。

5与三峡水库变动回水区对比分析

从冲淤分布来看，溪洛渡水库变动回水区河道宽阔处淤积强度更大，沿程来看上游段以冲刷为主，下游段以淤积为主，横向分布上受防洪限制水位控制，淤积主要发生在其以下高程。三峡水库变动回水区淤积也主要发生在宽阔段，沿程分布上表现为上段冲刷、下段淤积，横向分布上也以防洪限制水位以下淤积为主[6-，两库的冲淤分布规律相似。

从淤积程度上来看，三峡水库变动回水区（河段长185km）2008-2015年间年均淤积量为900万间，根据库区淤积物千容重值！换算，年均淤积量为923万m，故淤积强度为5.0万m/（km.a），从典型横断面来看，断面形态保持较好，无明显淤积处[6]。

溪洛渡水库变动回水区淤积幅度则明显大于三峡水库，淤积强度为12.0万m/（km.a），从典型横断面来看，多处主槽内有明显淤高。初步分析原因主要有两个方面：①溪洛渡库区变动回水区河段原始比降较大，蓄水后流速减小程度更明显，更易于泥沙落淤。溪洛渡水库蓄水前，对坪镇一白鹤滩段河道比降为1.4%o，而三峡水库蓄水前变动回水区比降仅为0.2%[6]。②溪洛渡水库入库水流含沙量高于三峡人库。统计时段内，溪洛渡入库（白鹤滩站）年均径流量为1296亿m3，年均输沙量为9048万t，三峡入库（朱沱+北碚）年均径流量为3163亿m，年均输沙量为14434万t。

从淤积发展进程来看，三峡水库175m蓄水初期，变动回水区表现为淤积[0]，但淤积量逐年趋于减少，2014年之后出现冲刷的情况，主要原因有上游大量梯级电站水库的拦沙、人为采砂活动以及产沙量减小等[8]。近年来，三峡水库上游来沙量呈减小趋势[6]，寸滩站输沙量2013～2016年较2002～2012年减少66.8%，朱沱站输沙量2013～2016年较2002～2012年减少76.5%[11]。

自溪洛渡水库蓄水以来，其变动回水区河段表现为累积性淤积，受入库水沙条件及坝前水位变化影响，各年间淤积量不等，但未表现出趋势性变化。结合人库水沙条件来看，人库输沙量未表现出明显趋势性变化，但黄仁勇4采用模型计算结果表明，其上游乌东德水库10a平均排沙比为91.01%，白鹤滩水库10a平均排沙比为85.41%，两库的投入使用将会显著减少溪洛渡水库入库沙量，也将会减少其变动回水区淤积。

6结论

（1）溪洛渡水库蓄水后，受上游水沙条件及坝前水位影响，变动回水区年际间以淤积为主，其中2014年淤积强度较大。从年内分布来看，11月至次年5月变动回水区有少量淤积或者发生冲刷，5～6月间有较明显冲刷，6～11月主要表现为淤积

（2）从沿程分布来看，溪洛渡水库变动回水区下游段淤积强度高于上游段，放宽段淤积强度更K。年内下游段冲淤变化幅度也较上游段强，5～6月间虽表现为全河段冲刷，但以冲刷下游段为主;6～11月间全河段淤积，也以淤积下游段为主;11月至次年5月期间则多表现为上冲下淤。

（3）溪洛渡水庫蓄水以来，变动回水区河段深泓多表现为淤积，2014年5月至2019年6月平均淤积抬高7.2m，其中下游段淤积幅度更大。但最高点及最低点相对较稳定，年际间无大幅变化。

（4）溪洛渡水库变动回水区空间冲淤分布规律三峡水库变动回水区相似，均表现为上段冲刷、下段淤积，且以防洪限制水位下淤积为主，但淤积程度明显大于三峡水库变动回水区。随着上游乌东德、白鹤滩水电站投入使用，溪洛渡入库沙量将会减少，也会减轻溪洛渡水库变动回水区淤积。

参考文献：

[1]长江水利委员会水文局.2018年度溪洛渡库区冲淤变化分析[R].武汉：长江水利委员会水文局，2019.

[2]中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.金沙江溪洛渡水电站可行性研究报告[R].成都：中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，2005.

[3]朱玲玲，董先勇，陈泽方.金沙江下游梯级水库淤积及其对三峡水库影响研究[J].长江科学院院报，2017，34（3）：1-7.

[4]黄仁勇，舒彩文，谈广鸣.长江上游梯级水库泥沙冲淤长期预测初步研究[J].应用基础与工程科学学报，2018，26（4）：737-745.

[5]黄仁勇.长江上游梯级水库泥沙输移与泥沙调度研究[D].武汉：武汉大学，2016.

[6]长江水利委员会水文局.2018年度三峡水库进出库水沙特性、水库淤积及坝下游河道冲刷分析[R].武汉：长江水利委员会水文局，2019.