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1、P59备案号:40111999中华人民共和国电力行业标准水电水利工程泥沙设计规范DL/T50891999Specification for sediment design of hydropowerand water conservancy project 主编部门:国家电力公司水电水利规划设计总院 批准部门:中华人民共和国国家经济贸易委员会 批准文号:国经贸电力1999740号前 言 50年代以来,国内兴建了大量水电水利枢纽工程,在处理工程泥沙问题中积累了丰富的经验,为了总结经验和统一水电水利工程泥沙设计的技术要求而制定本规范。 本规范为原水利水电勘测设计技术标准体系中的一个行业标准。原水利
2、水电规划设计总院于1990年下达了编写任务。 目前尚未找到国外可以借鉴的工程泥沙设计规范,在国内本规范也是首次编制,因此只能通过大量调查和收集实测资料,进行专题研究和专家咨询,编制初稿,并广泛征求勘测设计、运行管理、科研院所和有关高校等单位的意见,经多次修改,形成了本规范。 本规范由国家电力公司水电水利规划设计总院提出并归口。 本规范负责起草单位:成都勘测设计研究院。 规范参加起草单位:西北勘测设计研究院。 本规范主要起草人:白荣隆、朱鉴远、王静远、许德凤、吴孝仁、杨赍斐、余厚政。本规范由国家电力公司水电水利规划设计总院负责解释。1 范 围1.0.1 本规范给出了水库泥沙设计要求、计算方法,水
3、电水利枢纽防沙设计,河道变形预测及泥沙观测规划等技术内容。1.0.2 本规范适用于大、中型水电水利枢纽工程可行性研究阶段工程泥沙设计,小型水电水利枢纽工程可参照执行。2 总 则2.0.1 水电水利工程泥沙设计必须重视基本资料和调查研究;应根据河流输沙特性和工程特点,研究水库泥沙调度方式,合理选用计算方法和有关参数,研究工程泥沙防治措施;通过方案比较,综合分析,提出合理的设计成果。2.0.2 水电水利工程的泥沙问题应根据泥沙对工程和环境的影响程度, 分为严重和不严重两类,区别对待。泥沙问题严重的水电水利工程,应对主要泥沙问题进行专题研究,必要时应进行泥沙模型试验。2.0.3 水电水利工程的泥沙设
4、计除应执行本规范外,尚应符合有关的现行国家标准和行业标准的规定。3 术语、符号3.1 术 语3.1.1 床沙:组成河床的泥沙。3.1.2 入库输沙量:进入水库周界的总输沙量。3.1.3 含沙量历时曲线:年内日平均含沙量大于等于某级含沙量出现天数与该级含沙量的关系。3.1.4 流量与累积输沙量曲线:年内日平均流量大于等于某级流量的输沙量累积值与该级流量的关系。3.1.5 水库泥沙调度:为控制入库泥沙在库内的淤积部位和高程,达到排沙减淤目的所进行的水库运行水位调度。3.1.6 排沙水位:水库在排沙期间允许的上限水位。3.1.7 调沙库容:水库中供泥沙冲、淤调节使用的库容。3.1.8 泥沙数学模型:
5、用来描述泥沙运动规律,反映其数量关系的数学公式和计算方法。3.2 符 号3.2.1 泥沙通用物理量的符号和法定单位列入表3.2.1。表3.2.1 泥沙通用物理量的符号和法定单位量量的符号单位名称单位符号含沙量第一章、 S千克每立方米克每立方米kg/mg/m水流挟沙力S *悬移质输沙率Qs吨每秒t/s推移质输沙率Qb千克每秒kg/s悬移质单宽输沙率gs千克每秒米kg/(sm)推移质单宽输沙率gb悬移质输沙量Ws吨t推移质输沙量Wb泥沙密度s吨每立方米t/m淤积物干密度s千克每立方米kg/m泥沙最大粒径dmax泥沙中数粒径d50毫米mm泥沙平均粒径dmdm泥沙沉速厘米每秒cm/s输沙模数Ms吨每平
6、方千米t/km24 基本资料的收集及评价4.1 基本资料的收集4.1.1 泥沙设计应了解工程所在流域的以下情况: 1)自然地理和社会经济概况。 2)气象、水文和河流特性。 3)水土流失概况。 4)人类活动和水土保持概况。4.1.2 应根据工程和泥沙设计的需要,收集以下基本资料: 1)库区和枢纽下游影响河段的地形图和纵、横断面资料。 2)库区城镇、工矿区和重要设施的位置和高程,枢纽下游影响河段内水电水利工程和重要设施的位置和高程。 3)库区和枢纽下游影响河段的天然水面线、床沙颗粒级配和河道演变资料。 4)库区和枢纽下游影响河段的大、中型滑坡、塌岸、泥石流沟的分布和活动性等资料。 5)设计依据水文
7、站历年逐月和逐日的平均流量、悬移质含沙量、输沙率,历年逐月颗粒级配、矿物组成和水温等资料。 6)工程所在流域有关水文站的水文、泥沙资料。 7)工程上、下游有关水利水电工程的特性、运行方式和水文、泥沙资料。4.1.3 泥沙问题严重的大、中型工程,所在河流或河段无泥沙测验资料时,应设站或在已有水文站进行泥沙测验。4.2 基本资料的评价4.2.1 对收集的基本资料应进行可靠性分析和评价。4.2.2 对收集的泥沙资料,应在了解测验、整编情况的基础上,进行合理性检查,对可疑或不合理的,应进行深入分析研究,作出处理。5 入库输沙量计算5.1 流域产沙分析5.1.1 应根据工程所在流域的泥沙资料,分析工程控
8、制流域的产沙地区分布、特性和成因。5.1.2 泥沙问题严重的大型水库应对重点产沙地区进行调查。5.1.3 上游有已建、在建水利水电工程时,应分析其对设计工程所在河段输沙特性的影响。5.2 悬 移 质5.2.1 设计依据水文站泥沙测验资料具有20年以上连续系列,可直接统计多年平均年输沙量;不足20年的,应进行插补延长。5.2.2 设计依据水文站控制流域内有下列情况,应对其泥沙测验资料进行处理: 1)滑坡堵江、溃决,使天然输沙特性发生重大改变; 2)上游有已建、在建水利水电工程,使设计工程所在河段输沙特性发生显著变化。5.2.3 坝(闸)址与设计依据水文站的集水面积相差小于3%且区间无多沙支流汇入
9、时,入库输沙量、含沙量可采用设计依据水文站测验资料计算。5.2.4 坝(闸)址与设计依据水文站的集水面积相差大于3%小于15%时,入库输沙量、含沙量应考虑区间来沙影响。区间输沙量可根据下列方法确定: 1)坝(闸)址到设计依据水文站区间为非主要产沙区,可采用设计依据水文站含沙量和区间流量计算,或用流域面积比推算。 2)坝(闸)址到设计依据水文站区间为主要产沙区,可采用区间输沙模数计算。 当两者集水面积相差大于15%时,入库输沙量应考虑含沙量沿程变化的影响,不能简单地用上述方法计算。对泥沙问题严重的工程,宜设站进行泥沙测验。5.2.5 实测最大含沙量、颗粒级配、含沙量历时曲线、流量与累积输沙量曲线
10、,应采用设计依据水文站的测验资料分析计算确定。矿物成分应根据洪水期沙样分析确定。5.2.6 应根据泥沙设计的需要和设计依据水文站测验资料,分析以下河流输沙特性: 1)输沙量、含沙量年际变化。 2)输沙量年内分配和集中程度。 3)含沙量和颗粒级配的年内变化。 4)洪峰与沙峰对应关系。 5)流量与含沙量关系。5.2.7 泥沙问题不严重的工程所在河流泥沙测验资料很少或无资料时, 入库输沙量和颗粒级配可采用下列方法分析确定: 1)根据邻近相似流域的测验资料,采用类比法推算。 2)根据工程所在地区输沙模数图估算。 3)根据工程所在地区悬移质输沙量经验公式估算。 4)取洪水期沙样,分析悬移质颗粒级配和矿物
11、组成。5.3 推 移 质5.3.1 入库推移质输沙量可采用以下方法分析确定: 1)根据设计依据水文站推移质测验资料计算。 2)通过推移质输沙试验推算。 3)采用推移质输沙率公式计算。 4)利用工程所在地区相似河流或水库的测验资料按推移质与悬移质输沙量比例关系估算。5.3.2 根据设计依据水文站测验资料计算输沙量时,必须经过采样器效率系数校正。5.3.3 卵石推移质问题严重的工程,推移质输沙量宜通过推移质输沙试验分析确定。5.3.4 采用推移质输沙率公式计算时,应根据公式的适用条件和范围选用。宜用工程所在河流或相似流域的水库实测资料或试验资料,检验和修正公式中的参数。5.3.5 进行泥沙冲淤计算
12、时,根据泥沙设计需要和资料条件,推移质输沙量系列可采用长系列、代表系列、或代表年。代表系列、代表年相应的平均年径流量应接近设计径流系列的平均值。5.3.6 应根据泥沙设计的需要,统计分析以下推移质输沙特性: 1)流量与推移质输沙率关系。 2)流量与推移质特征粒径关系。 3)输沙量年内分配和集中程度。6 水库泥沙设计6.1 水库泥沙设计要求6.1.1 应预测水库泥沙淤积部位、高程、淤积量,悬移质出库率和库容损失, 以及出库和过机含沙量、颗粒级配和矿物组成的过程。6.1.2 泥沙问题严重的工程应研究水库泥沙调度方式,提出对水库运行的要求和应采取的排沙措施。6.1.3 施工年限较长的工程应预测施工期
13、及初期低水位运行期的泥沙淤积,分析其对导流、枢纽布置和坝前淤积高程的影响,研究应采取的措施。6.1.4 当库区为分汊水库,或有较大的多沙支流汇入时,应研究汇口处干、支流能否形成拦门沙坎及处理措施。6.1.5 工程所在河流有已建、在建梯级水库时,泥沙设计应考虑上游梯级水库拦沙、排沙对设计工程的影响,以及设计工程拦沙、排沙对上、下游衔接梯级的影响。必要时应研究梯级水库泥沙联合调度方式。6.1.6 抽水蓄能电站的泥沙设计应按下列要求进行: 1)利用河道水库作为下库或上库时,应制定相应的泥沙调度方式,进行水库冲淤计算,提出代表年的过机含沙量过程、含沙量历时曲线、颗粒级配和矿物组成,研究抽水蓄能电站的防
14、沙措施。 2)上库为人工水池时,应控制入池沙量、提出减少淤积的措施。 3)不设置下库直接从天然河道抽水时,当过机含沙量较大时,应研究减少过机泥沙的措施。6.1.7 库区为已通航河道时,应研究变动回水区冲淤变化对航道的影响,并提出解决措施。6.1.8 岩溶地区的水库,应研究泥沙淤堵暗河的影响。6.2 水库泥沙调度方式6.2.1 水库泥沙调度方式应根据河流输沙特性、水库形态、调节性能、综合利用任务和上、下游环境要求等条件,按拦、排结合的方式,拟定比较方案,综合分析,合理确定。6.2.2 水库泥沙调度可采用以下方式: 1)以保持调节库容为主要目标的水库,宜在汛期或部分汛期控制库水位调沙,也可按分级流
15、量控制库水位调沙,或不控制库水位采用异重流或敞泄排沙等方式。 2)以引水防沙为主要目标的低水头枢纽、引水式枢纽,宜采用按分级流量控制库水位调沙或敞泄排沙等方式。6.2.3 采用按分级流量控制库水位调沙时,分级流量不宜多于3级。6.2.4 采用控制库水位调沙的水库,应设置排沙水位。担负防洪任务的水库, 排沙水位应结合防洪限制水位研究确定。排沙水位的泄洪能力,应不小于二年一遇洪峰流量。6.2.5 应根据水库泥沙调度的要求设置调沙库容。调沙库容应选择不利的入库水沙组合系列,结合水库泥沙调度方式通过冲淤计算确定。6.2.6 采用异重流排沙方式,应结合异重流形成和持续条件,提出相应的工程措施和水库运行规
16、则。6.2.7 梯级水库的泥沙联合调度应采用同步水文泥沙系统进行分析,通过泥沙联合调度,使梯级防沙总体效果最优。6.3 水库泥沙冲淤计算6.3.1 水库泥沙冲淤计算方法应根据水库类型、运行方式和资料条件等进行选择,可采用泥沙数学模型、经验法、类比法等。6.3.2 采用泥沙数学模型进行水库冲淤计算时,对数学模型及参数应使用本河流或相似河流已建水库的实测冲淤资料进行验证;缺乏水库实测冲淤资料时,可利用设计工程所在河段天然河道冲淤资料进行检验。6.3.3 采用经验法进行淤积计算时,应了解方法的依据和适用条件,并利用工程所在地区的水库淤积资料进行检验。6.3.4 采用类比法进行淤积计算时,应论证类比水
17、库的入库水沙特性、水库调节性能和泥沙调度方式与设计水库的相似性。6.3.5 对水库冲淤计算成果应进行合理性检查。泥沙问题严重的水库,宜采用多种方法进行计算,综合分析,合理确定。6.3.6 水库冲淤计算的泥沙系列,可根据计算要求和资料条件,采用长系列、代表系列、或代表年。采用代表系列的多年平均年输沙量、含沙量或代表年的平均年输沙量、含沙量应接近多年平均值。6.3.7 水库泥沙冲淤计算的期限,应按以下规定确定: 1)当水库冲淤相对平衡年限长于壅水建筑物结构的设计基准期时,计算到基准期。 2)当水库冲淤相对平衡年限短于壅水建筑物结构的设计基准期时,计算到相对平衡年限。6.3.8 水库冲淤相对平衡年限
18、,可根据悬移质年平均出库率大于90%,或库区冲淤量基本稳定等条件分析判定。7 枢纽防沙设计7.0.1 选择坝(闸)址和水电站厂房、尾水渠出口时,应避开活动性泥石流和易发生高含沙水流或推移质补给充分的溪沟。7.0.2 枢纽总体布置应考虑工程修建后天然河势变化对泥沙输移的影响。当泥沙淤积影响枢纽正常运行时,必须设置防沙、排沙设施,并制定相应的运用规则。7.0.3 枢纽防沙、排沙设施的布置、规模和型式应结合枢纽总体布置和防沙要求进行设计,必要时应进行泥沙模型试验。7.0.4 推移质严重、挡水建筑物较低的引水枢纽,取水口宜设置在凹岸;取水口前应设置导沙坎、排沙闸;取水口内应设置截沙槽、排沙廊道,并满足
19、能灵活运用的要求。7.0.5 拟定引水工程引用流量时,应考虑引水分流对枢纽排沙的影响,在不利的入库水沙条件下,应保持枢纽正常运行。7.0.6 泄洪排沙闸的底板高程应满足闸上、下游河床纵向变形相对稳定,并结合推移质过闸对建筑物的磨损等因素,综合分析拟定。7.0.7 上游围堰对枢纽排沙有影响时,应分析提出拆除高程的要求。7.0.8 位于通航河流上的工程,应研究船闸上、下游引航道的淤积问题和采取的防淤措施,必要时应进行泥沙模型试验。8 枢纽下游河道变形预测8.0.1 当水库调水拦沙明显改变天然来水来沙过程时,应分析、预测枢纽下游影响河段河道冲淤和形态的变化。若下游影响河段变形严重,影响本工程或下游重
20、要设施的安全或正常运行时,应进行专题研究。8.0.2 在冲积平原河流上修建大型引水工程时,应预测排水闸尾渠及其下游河道的泥沙冲淤变化,分析排水对河势的影响,制定合理的运用规则和采取必要的防淤措施。8.0.3 在水资源较丰富的河流河口修建挡潮闸时,应根据河川径流和潮汐特性,预测挡潮闸下泄水流的冲淤和顶浑作用,制定合理运用规则和泄流方式。建于水资源短缺的河流河口的挡潮闸,应预测闸下游河道的淤积趋势,并采取相应的防淤措施。9 泥沙观测规划9.0.1 沙泥问题严重的大、中型工程,应针对主要泥沙问题编制泥沙观测规划,提出观测内容、要求、观测设施、仪器设备及人员编制,估算所需经费。9.0.2 水库泥沙观测
21、宜在水库蓄水的当年开始进行,对围堰断流全年导流的工程,宜在截流后即进行观测。水电水利工程泥沙设计规范条文说明 主编部门:国家电力公司水电水利规划设计总院 批准部门:中华人民共和国国家经济贸易委员会1 范 围1.0.1 我国水电水利工程在泥沙设计方面已取得不少成功的经验,能够通过水库泥沙调度,改变入库泥沙在库内的淤积部位和高程,而达到排沙减淤的目的,并积极开展利用泥沙资源的研究。为了总结经验,统一水电水利工程泥沙设计的技术要求,结合泥沙学科发展水平,特制定水电水利工程泥沙设计规范。1.0.2 水电水利枢纽工程,指有拦河挡水建筑物的工程,泥沙研究的范围包括库区、坝区和下游影响河段。本规定未涉及灌溉
22、渠系、河床演变、海涂围垦等泥沙问题。2 总 则2.0.1 在水电水利工程设计中,泥沙设计的主要内容是分析工程泥沙问题,研究水库泥沙调度方式,采取必要的工程措施,制定解决泥沙问题的方案,达到工程长期兴利的目的。鉴于泥沙设计涉及的范围广,经验性较强,因此,规范强调在泥沙设计过程中,重视基本资料和对已建工程的调查研究。2.0.2 根据泥沙对工程和环境的影响程度,水电水利工程的泥沙问题分为严重、不严重两类,并在设计中区别对待,这样既可满足工程需要又可提高泥沙设计的质量和效率。 泥沙问题严重或不严重,可以参照下列九种情况进行判别,若符合下列情况之一,为泥沙问题严重,否则为不严重。 1)库容沙量比小于壅水
23、建筑物结构的设计基准期。淤积造成的库容损失是水电水利工程普遍存在的泥沙问题。根据我国56个水库实测资料分析统计,采用正常蓄水位以下的库容和入库年输沙量(体积)之比值(简称库沙比,符号Kt),作为判别。当水库分汊时,应以泥沙淤积主库的库沙比作判别。壅水建筑物结构的设计基准期应符合GB5019994水利水电工程结构可靠度设计统一标准的有关规定,一般为50年100年。 2)水库回水末端淤积上延,将涉及重要城市、工矿区、农业基地、交通干线等的安全,或影响已建或在建大、中型水电水利工程的正常运行。 3)分汊水库,泥沙淤积将出现“拦门沙坎”并影响水库调节功能。 4)在壅水建筑物结构的设计基准期内,坝(闸)
24、前泥沙淤积可能影响取水口或泄流建筑物的安全和正常运行。 5)枢纽下游河道冲淤变形,可能影响已建重要的防洪、取水、排水等水利工程, 或重要的交通干线、桥梁、港口、航道等的安全和正常运行。 6)低闸引水,推移质和悬移质泥沙将进入取水口和隧洞造成机组磨损,影响机组正常运行。 7)对已通航河流,水库的变动回水区或船闸上、下游引航道淤积对航运有明显影响。 8)抽水蓄能电站过机含沙量、颗粒级配大于机组所能承受的限度。 9)河口建闸,闸上河道淤积,闸下回淤将影响行洪和闸的输水能力。 工程泥沙问题严重,设计可能遇到一些复杂的泥沙问题,需要开展专题研究。专题研究内容、深度,由设计人员根据具体情况确定。重要的泥沙
25、问题除通过泥沙分析计算提出设计成果外,尚需进行泥沙模型试验。以相互验证,使设计成果更为合理可靠。如:坝(闸)前泥沙淤积形态,枢纽引水防沙设施的布置和排沙效果,局部库区的淤积形态和高程,确定推移质输沙量等。4 基本资料的收集及评价4.1 基本资料的收集4.1.1 本条规定需要了解的流域基本情况,主要用作产沙分析旁证资料。4.1.2 执行时,需要注意以下事项。 1)地形图比例尺不小于110000,纵、横断面图要包括水下部分。 3)天然水面线,主要用于推求天然河道综合糙率,不少于丰水、中水、枯水三条;库周主要城镇、交通干线、规划的衔接梯级,要设立水尺观测水位。床沙(又称河床质)颗粒级配, 是确定推移
26、质输沙量和预测工程下游河道变形的重要基本资料。由专业人员现场查勘,选择有代表性的河段,确定取样位置,并注意避开塌岸、冲沟、泥石流、人类活动等对床沙组成的影响。确定推移质输沙量的床沙颗粒级配,其取样位置,还须注意河床冲淤变化不大,易于获得相应的水位与流量、水位与面积关系等水力要素资料。当水库分汊时,干、支流要分别进行取样。预测工程下游河床变形的床沙颗粒级配,其取样范围,可根据计算范围确定;点位布置,以反映河床组成的纵向变化为原则。卵石河床,水下取样难度大,一般在边滩用坑测法取样,试坑要接近洪水期主流,并考虑在滩头、滩中、滩尾分别取样进行对比分析。试坑面积一般在1m,坑深约2倍最大粒径。沙质河床一
27、般用采样器,在河床横断面的左、中、右取样。 4)库区和下游影响河段内滑坡、塌岸、泥石流沟等资料,主要用于分析库区泥沙淤积,对坝(闸)址、引水线路、水电站厂房及尾水出口等可能产生的不利影响。 6)工程所在流域水文站的水文、泥沙资料主要用于:对比分析;产沙地区分布分析;枢纽下游河道变形预测。 7)条文中“有关水电水利工程”主要指已建、在建梯级;对已审批待建的梯级,涉及到上游拦沙、排沙的,使河流输沙特性发生显著变化的,或涉及到梯级衔接要求的,也要收集资料。4.2 基本资料的评价4.2.1、4.2.2 对基本资料进行可靠性、合理性检查和评价,一般通过对比分析。如:对比本站流量、含沙量过程线,上、下游水
28、文站含沙量、输沙率过程线等。对发现有重大问题的资料,要进行修正,无法修正的可以舍弃。当径流资料通过复核有修改时,相应的输沙率资料也要进行修正。 河道纵、横断面图要求同期施测,水面线同时观测,并有确切的观测时间和对应的流量,若施测年代久远,河床变形较大,需要重新施测。5 入库输沙量计算5.1 流域产沙分析5.1.1 工程以上流域内干、支流水文站有泥沙测验资料时,根据干、支流水文站的泥沙测验资料,分析计算流域产沙地区分布、特性和成因。若流域内开展泥沙测验的水文站较少,可以通过调查进行定性分析。5.1.2 重点产沙区的调查,着重了解水土流失情况,以及人类活动对水土流失程度的影响。库区内若有滑坡、塌岸
29、,则是潜在的泥沙来源,需对其可能滑入库内的数量及危害性作出估计。5.1.3 设计工程上游已建、在建水电水利工程的拦沙或引水分流分沙, 对下游河道输沙特性产生直接影响时,泥沙设计需根据本工程投产时间,考虑上游拦沙或引水分流分沙后的发展趋势,分析其影响程度。5.2 悬 移 质5.2.1 1984年试行的SDJ21483水利水电工程水文计算规范规定为10年连续系列,考虑现在又增加10年以上资料,因此本规范规定泥沙资料年限以20年连续系列作为最低标准。若资料虽有20年但系列不连续,且缺测年份中含有较大的丰水、丰沙年时,也要进行插补延长。 实测泥沙资料系列较短时,一般通过相关延长系列,条件是有较好的相关
30、关系及具有较长的插补资料。通常使用设计依据水文站流量与输沙量(输沙率)或流量与含沙量相关延长,流量、输沙量(输沙率)、含沙量可以为年、月、日平均值。山区卵石河床,河道冲淤变化小,若上(下)游水文站泥沙测验系列较长,且资料可靠,可以通过上(下)游站相关延长设计依据水文站的泥沙资料。5.2.2 1)我国山区易发生大型垮山、滑坡堵江。堵江后随之溃决,发生特大洪峰、沙峰,并沿程传播、扩散,下游一定范围内的河流水沙过程改变较大。受影响的水文站实测最大含沙量和含沙量过程,属非正常输沙,若不能修正可以舍弃。 2)考虑上游已建、在建水电水利工程拦沙作用,或引水分流分沙影响,目的在于确定设计工程的入库输沙量及相
31、应颗粒级配。其影响主要是入库输沙量、输沙过程和颗粒级配的改变。 上游工程系低坝或闸式枢纽,泥沙淤积年限短,或引水分流分沙回归入设计工程的库内时, 主要影响是输沙过程和颗粒级配。若设计工程同属低坝或闸式枢纽,研究水库泥沙调度方式时,需考虑其影响;若设计工程水库淤积年限长,可以不考虑其影响。 上游水库泥沙淤积年限长,或引水分流分沙不回归设计工程库内时,设计工程需考虑其影响。上游工程若有泥沙观测资料时,据以预测拦沙率的发展变化对设计工程的影响;若无泥沙观测资料时,需对原泥沙淤积预测成果进行分析,或补充计算,确定其拦沙率。5.2.3 本条与SDJ21483水利水电工程水文计算规范采用一致的规定。入库悬
32、移质输沙量、含沙量计算成果表参见表1表3。表1 工程历年入库流量及悬移质含沙量、输沙量特征值表年份年 统 计汛期 (月月)统计平均流量m3s平均含沙量kg/m3实测最大含沙量kg/m3输沙量万t输沙模数t/km2平均流量m3s平均含沙量kg/m3输 沙 量输沙量万t占年输沙量比值%多年表2 工程历年逐月入库悬移质输沙量系列表年月 份年123456789101112多年平均表3 工程历年逐月入库悬移质含沙量系列表年月 份年123456789101112多年平均5.2.4 当坝(闸)址与设计依据水文站的集水面积相差大于3%小于15%,入库输沙量、含沙量需考虑坝(闸)址与设计依据站的区间来沙影响时,
33、可以按下述情况处理。 1)若区间不是主要产沙区,且无大支流汇入,入库含沙量采用设计依据水文站含沙量,由入库流量与入库含沙量的乘积,求得入库输沙率、输沙量;若入库流量由面积比推算,则输沙量亦由面积比推算。 若区间有大支流汇入,入库含沙量可以按式(1)计算。入库输沙量由入库流量和入库含沙量推求。 (1) 式中:S入入库含沙量; Qs干、Qs支干、支流设计依据水文站的输沙率; Q干、Q支干、支流设计依据水文站的流量; “+”、“-”号视设计依据水文站与坝(闸)址相对位置确定。 2)区间是主要产沙区,可以按式(2)计算。 (2) 式中:Ws入、Ws设入库、设计依据水文站的输沙量; A坝(闸)址与设计依
34、据水文站的区间面积; Ms区间输沙模数。5.2.5 库区干、支流设计依据水文站实测最大含沙量,可以分别统计, 亦可以采用同时实测含沙量按流量加权计算;若支流年径流量和输沙量小于入库年径流和输沙量的10%,且支流汇入口远离坝区时,可以采用干流设计依据水文站成果。 悬移质颗粒级配、含沙量历时曲线、流量与累积输沙量曲线的统计系列,可以采用长系列、代表系列、代表年。若入库干、支流设计依据水文站在2个或2个以上时,采用干、支流相同时段加权合成后的计算成果。颗粒级配、含沙量历时曲线、流量与累积输沙量曲线成果表,参考表4表6。表4、5表6、7分析悬移质矿物成份的沙样,可以利用设计依据水文站已有的洪水期沙样;
35、亦可以采集坝址洪水期水样。矿物成分一般计算各粒径组中摩氏(F.Mohs)硬度大于5的硬矿物成分含量,成果表参考表7;若有特殊要求,可统计粒径组中的各类矿物成分含量。表4 工程悬移质颗粒级配表粒 径mm0.007(0.005)0.0100.0250.0500.1000.2500.5001.002.00最大粒径mm平均粒径mm中数粒径mm小于某级粒径的沙重百分数%表5 工程含沙量持续时间曲线表含 沙 量kg/m30.1000.2000.5001.002.005.0010.020.050.0最大日平均含沙量年月日大于等于某含沙量出现天数日占全年天数百分数%表6 工程流量与累计输沙量曲线表流 量m3s
36、最大一日输沙量年月日大于、等于某流量的累计输沙量万t占年输沙量百分数%表7 工程悬移质粒径组硬矿物含量表粒径组mm0.007(0.005)0.0070.0100.0100.0250.0250.0500.0500.1000.1000.2500.2500.5000.5001.001.002.00硬矿物含量%5.2.6 河流输沙特性,主要指输沙量的时程分配特性和水沙对应关系。 1)年际变化,主要统计多年平均输沙量、含沙量,最大、最小年输沙量、含沙量之间及其与多年平均值的关系,以及连续丰沙年与连续中沙年、少沙年在系列中的分布情况和所占比重等。 2)输沙量年内分配和集中程度,主要统计分析多年平均汛期、非
37、汛期、逐月输沙量占多年平均年输沙量的百分数,长系列、代表系列的年最大一日(或三日、七日)输沙量占该年输沙量百分数,也可以统计分析代表年洪峰过程输沙量占该年输沙量百分数,或用流量与累积输沙量曲线分析。 3)含沙量年内变化,主要统计分析多年平均汛期、非汛期、逐月含沙量、实测最大含沙量、含沙量历时曲线等。颗粒级配,主要统计分析丰沙、中沙、枯沙年,多年平均汛期、非汛期的特征粒径变化。 4)水沙关系主要分析流量与含沙量过程的对应关系、洪峰与沙峰对应关系以及流量与含沙量相关关系和含沙量历时曲线等。5.2.7 执行本条时要注意: 1)对流域水文气象、产沙等相似性进行分析。 2)了解制作输沙模数图或建立经验公
38、式采用的资料,分析输沙模数图或经验公式在本工程所在河流的代表性和可靠性。5.3 推 移 质5.3.2 采样器效率系数,需要通过率定试验确定。5.3.3 推移质输沙试验有两种: 1)模拟代表河段的天然床沙、水力因素,进行动床模型试验,根据模型比尺建立全断面流量与输沙率的关系。 2)模拟天然代表河段床沙、单宽水力因素,在水槽内进行正态推移质输沙试验, 根据模型比尺建立单宽流量与单宽输沙率的关系,据此计算全断面的流量与输沙率的关系。5.3.4 采用推移质输沙率公式计算推移质输沙量,是使用较多的方法。但由于公式建立的条件不同,导致同样水力条件下采用不同公式计算,推移质输沙量往往相差较大。因此,使用这类
39、公式特别要注意公式的适用条件,结合本地区推移质输移特性选用公式。5.3.5 代表系列,是包括丰水、平水、枯水年份有代表性的连续系列。代表年是丰水、平水、枯水等3个5个代表年份,特殊情况可以采用具有代表性的1个平水年份。6 水库泥沙设计6.1 水库泥沙设计要求6.1.1 计算成果一般以图、表表示。冲淤计算主要成果,参考表8和表9。“水库容积演变曲线图”,一般会有初始库容曲线和工程运行10年、20年(或30年)、50年的库容曲线,有些尚有100年的库容曲线。“水库冲淤过程纵断面图”,纵坐标为深泓点高程(注明高程系统),横坐标应该包括距坝(闸)长度、断面编号和主要地名。重要断面还需要绘制“冲淤过程横
40、断面图”。表8 工程水库冲淤计算成果表冲 淤年 限年尾 部 段坝 址各断面淤积高程起淤点距坝(闸)长度km上游梯级坝(闸)址泥沙淤积高程m悬移质出库率%出库含沙量kg/m2出库泥沙中数粒径mm淤积物中数粒经mm泥沙淤积高程m断面号表9 工程水库容积变化表高 程m原容积亿m3(或万m3)淤 积 后 库 容亿m3(或万m3)10年20年30年50年6.1.2 水库泥沙调度,是根据河流水文泥沙特性和工程需要,通过调度水库运行水位的方式,控制泥沙在水库的淤积部位和高程,达到保持调节库容和有利于引水防沙等目的。 泥沙问题严重的水库,泥沙调度需考虑在维持水库综合利用要求的条件下,尽量减少调节库容淤积量,保
41、持水库长期使用。在设计基准期内,使水库经济效益最优。例如:水电站为保持日调节库容,采用在夜间负荷低谷时期进行敞泄排沙,获得的长期效益是可观的;灌溉水库采用“冬蓄春放,汛期敞泄”的定期排沙方式,既能满足灌溉用水,又能长期保持库容, 也是行之有效和经济合理的。进行泥沙调度之后,虽然减少了库区泥沙淤积,但泥沙将提前到达坝前,因此,在引水防沙和排沙设施设计中要予以足够重视,作出合理安排。 泥沙问题不严重的水库,在工程设计基准期内,泥沙淤积对工程效益和环境影响不大,可以根据综合利用要求提出的水库运行方式和特征水位,预测水库泥沙淤积,并论证其可行性。6.1.3 施工期及初期低水位运行期长达5年10年,甚至更长时,泥沙在坝前壅水区将形成淤积,对围堰和导流建筑物产生影响,水库淤积计算若不考虑该时期的淤积,预测的坝前淤积高程可能与实际差别较大。 若入库水沙、运行水位等资料条件较好,可以进行该时期的淤积计算;若计算所需的资料条件较差,可以进行“估算”。6.1.5 梯级水库泥沙问题,主要表现为上、下游水库拦沙、排沙的相互影响,和对衔接水位的影响。 设计工程及其上(下)游梯级泥沙调度方式往往对原天然河道输沙过程改变较大,且相互影响,设计
限制150内