金沙江下游梯级水库的拦沙效果与过程分析

4.5.2.1 乌东德水库淤积计算

攀枝花至乌东德电站河道长214km，有雅砻江、龙川江、勐果河、普隆河、鲹鱼河等支流汇入。研究中采用40个实测断面资料描述金沙江干流河道形态，支流因缺乏实测地形资料，未对河道进行计算，其来水来沙量在模型中以点源的形式进行考虑；计算时考虑了金沙江上游干流金安桥枢纽、观音岩枢纽及雅砻江二滩水电站的拦沙影响。

乌东德水库入库水沙主要由金沙江上游来水来沙及区间水沙汇入组成，金沙江攀枝花站多年平均年径流量为593亿m3，年输沙量为5190万t。

乌东德水库淤积变化计算结果表明，乌东德水库是累积性淤积的，对于1991—2000年水沙系列，水库运行60年后淤积速率明显减缓。考虑絮凝作用，水库运行10年、50年和100年累计淤积量分别为6.14亿m3、28.45亿m3和40.82亿m3；不考虑絮凝作用，水库运行10年、50年和100年累计淤积量分别为5.73亿m3、27.04亿m3和40.58亿m3。考虑絮凝作用时，初期淤积较多，80年后水库淤积接近平衡；不考虑絮凝作用时，前期淤积较少，至100年时与考虑絮凝作用方案基本一致。1991—2000年系列水沙条件下，乌东德水库运用前60年，不考虑絮凝作用，排沙多于考虑絮凝作用的方案；60年后情况正好相反。从累计效果看，考虑絮凝作用方案，100年累计排沙量为66.94亿t，与不考虑絮凝作用方案基本一致。

2001—2010年系列，100年内水库淤积速率未见明显减缓趋势，水库运行10年、50年和100年时累计淤积量分别为3.57亿m3、18.20亿m3和34.11亿m3。乌东德水库运用过程中，排沙随时间逐渐增多，100年累计排沙量为29.66亿t，排沙量明显少于1991—2000年系列。

4.5.2.2 白鹤滩水库淤积计算

白鹤滩水电站上游距乌东德坝址182km，下游距溪洛渡水电站195km，坝址处控制流域面积为43.03万km2。乌东德—白鹤滩水电站区间有4条主要支流汇入，分别为黑水河、普渡河、小江和以礼河。研究中，金沙江干流库区采用102个计算断面，支流黑水河、普渡河、小江和以礼河水沙量以点源的形式沿程汇入。白鹤滩水库区间支流入库泥沙级配采用华弹站1998—2004年实测平均值，金沙江来沙级配采用计算乌东德水库出库泥沙级配值。

对于1991—2000年典型系列，华弹站多年平均年径流量为1338亿m3，年输沙量为2.2334亿t。对于2001—2010年系列，华弹站多年平均年径流量为1315亿m3，年输沙量为1.315亿t。各系列白鹤滩水库支流普渡河、小江、以礼河和黑水河来水、来沙量均取多年平均值。

对于1991—2000年系列，考虑絮凝作用，水库淤积明显多于不考虑絮凝作用方案，两者水库运用100年累计淤积量分别为64.80亿m3和47.83亿m3。对于2001—2010年系列，尽管其来沙较少，但因考虑絮凝影响，泥沙沉降率高，所以前50年水库淤积与1991—2000年系列不考虑絮凝作用方案淤积接近，后期因2001—2010年系列来沙增加值少于1991—2000年系列，水库淤积差别逐渐加大，至水库运用100年，2001—2010年水沙系列白鹤滩水库累计淤积量为38.12亿m3，较1991—2000年系列不考虑絮凝作用方案少淤积9.7亿m3。

对于1991—2000年系列，考虑絮凝作用，水库年平均排沙量由水库运用1～10年时的年均785万t，逐渐增加到水库运用91～100年时的年均1960万t，水库运用100年内平均年排沙量为1260万t；不考虑絮凝作用，水库运用1～10年水库年平均排沙量为2341万t，水库运用91～100年平均年排沙量为4034万t，水库运用100年内平均年排沙量为3091万t。对于2001—2010年系列，水库运用1～10年水库年平均排沙量为480万t，水库运用91～100年平均年排沙量为974万t，水库运用100年内平均年排沙量为709万t。

4.5.2.3 溪洛渡水库淤积计算

溪洛渡坝址上距白鹤滩水电站195.6km，区间有西溪河、牛栏江、美姑河等支流。研究采用106个点测河道横断面描述金沙江干流河段的河道形态，区间支流没有计算断面，以点源的形式沿程汇入金沙江干流。(www.xing528.com)

根据白鹤滩坝址、屏山水文站及各支流水沙量资料推算，溪洛渡水库区间多年平均年来水量为34亿m3，来沙量为4044万t。计算时假定溪洛渡水库比乌东德、白鹤滩水库提前10年建成运用。

对于1991—2000年水沙系列，屏山站年平均径流量为1482亿m3，年输沙量为2.945亿t；对于2001—2010年水沙系列，屏山站年平均径流量为1465亿m3，年输沙量为1.641亿t。

模型计算结果表明，对于1991—2000年系列，考虑与不考虑絮凝作用，溪洛渡水库运用100年累计淤积量分别为44.34亿m3和42.10亿m3。对于2001—2010年系列，由于流域沙量较少，溪洛渡水库淤积明显少于1991—2000年系列计算值，水库运用100年累计淤积量为24.81亿m3，约为1991—2000年系列（同为考虑絮凝作用方案）的56.0%左右。

对于1991—2000年系列，溪洛渡水库运用前10年，因上游乌东德、白鹤滩水库未拦沙，进入溪洛渡水库的沙量多，出库沙量相对也较大，考虑与不考虑絮凝作用，年平均水库排沙量分别为4375万t和4984万t；运用11～20年，因上游乌东德、白鹤滩梯级水库运用，期间溪洛渡水库排沙量最少，考虑与不考虑絮凝作用，年平均水库排沙量分别为2380万t和4293万t。此后溪洛渡出库沙量逐渐增加，至运用91～100年，两方案水库年平均排沙量分别为4383万t和6282万t。水库运用100年，两方案平均年排沙量分别为3281万t和5127万t。

对于2001—2010年系列，溪洛渡水库排沙变化趋势与1991—2000年系列一样，只是此系列流域沙量较少，溪洛渡水库排沙亦少。如，运用1～10年水库年平均排沙量3155万t，运用11～20年水库年平均排沙量为1346万t，运用91～100年水库年平均排沙量为1805万t，水库运用100年内年平均排沙量为1695万t。

4.5.2.4 向家坝水库淤积计算

向家坝水电站上距溪洛渡坝址156.6km，区间有西宁河、中都河、大汶溪等3条支流汇入。本研究中向家坝水库金沙江干流河段，河道地形采用65个实测河道横断面描述，参照上、下游相关站的水沙资料分析，推算西宁河、中都河和大汶溪的多年平均年径流量为33.74亿m3，年输沙量为694万t，分别占屏山站的2.3%和2.7%，所占比例较小。

对于1991—2000年系列，屏山站年平均径流量为1482亿m3，年输沙量为2.945亿t；对于2001—2010年系列，屏山站年平均径流量为1465亿m3，输沙量为1.641亿t，与1991—2000年系列相比，径流量接近，而输沙量仅为其55.7%。

模型计算结果表明，由于上游梯级水库拦沙影响，向家坝水库淤积较少，且淤积增加缓慢。对于1991—2000年系列，考虑与不考虑絮凝作用，水库运用前10年水库淤积量分别为1.801亿m3和1.376亿m3，运用50年水库淤积量分别为2.646亿m3和1.597亿m3，运用60年后水库淤积量增加加快，运用100年两方案淤积量分别为5.136亿m3和3.317亿m3。

对于2001—2010年系列，水库运用前10年水库淤积量为0.595亿m3，运用100年水库淤积量为1.203亿m3，也就是说从第二个10年开始，上游乌东德、白鹤滩水库运用后90年向家坝水库淤积量为6080万m3，年平均淤积量为68万m3。

向家坝水库运用11～20年以后年排沙量是增加的，对于1991—2000年系列，考虑与不考虑絮凝作用，向家坝水库年平均排沙量分别为983万t和2865万t，运用91～100年水库年平均排沙量分别为2599万t和4638万t。对于2001—2010年系列，运用11～20年水库年平均排沙量为637万t，运用91～100年水库年平均排沙量为1254万t。