淺談龍開(kāi)口水電站首次庫(kù)區(qū)淤積測(cè)量方法及意義

石劍才　陸觀嬌

（華能龍開(kāi)口水電廠云南鶴慶671505）

淺談龍開(kāi)口水電站首次庫(kù)區(qū)淤積測(cè)量方法及意義

石劍才陸觀嬌

（華能龍開(kāi)口水電廠云南鶴慶671505）

龍開(kāi)口水電站壩址多年平均含沙量為0.808kg/m3，泥沙含量大，且無(wú)龍頭水庫(kù)，下閘蓄水后還未進(jìn)行庫(kù)區(qū)淤積測(cè)量工作，為了解水庫(kù)運(yùn)行狀況，科學(xué)調(diào)度，本次采用多波速法對(duì)水下地形及河道縱橫剖面進(jìn)行測(cè)量，建立水庫(kù)泥沙淤積初始數(shù)據(jù)庫(kù)，研究電站運(yùn)行至今水庫(kù)泥沙淤積與沖刷情況，準(zhǔn)確計(jì)算水庫(kù)庫(kù)容量，水庫(kù)分段分層沖涮量、水庫(kù)分段分層淤積量、進(jìn)行庫(kù)容損失分析，評(píng)價(jià)水庫(kù)運(yùn)行質(zhì)量，為電站管理提供決策依據(jù)。

淤積測(cè)量地形圖庫(kù)容計(jì)算水庫(kù)調(diào)度

1　工程概況

龍開(kāi)口水電站是國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)的大型水電站，電站位于金沙江中游、云南省大理州與麗江市交界的鶴慶縣龍開(kāi)口鎮(zhèn)河段上，電站裝機(jī)規(guī)模為180萬(wàn)千瓦（5×36萬(wàn)千瓦），水庫(kù)正常蓄水位1298.00m，水庫(kù)庫(kù)面面積15.33km2，回水長(zhǎng)度41.4km，總庫(kù)容5.58億m3，有效庫(kù)容1.13億m3，是金沙江中游河段規(guī)劃的第六個(gè)梯級(jí)電站，上接金安橋水電站，下鄰魯?shù)乩娬尽?/p>

樞紐工程主要由混凝土重力攔河壩、河床泄洪建筑物、右岸壩后式引水發(fā)電廠房及沖沙底孔、兩岸壩頭灌溉取水口等建筑物組成。碾壓混凝土重力壩壩頂高程1303.00m，最大壩高116.0m，壩頂長(zhǎng)768m。泄洪建筑物位于主河床，由5個(gè)溢流表孔和4個(gè)泄洪中孔組成。

2　淤積測(cè)量方法簡(jiǎn)述

2.1平面控制網(wǎng)的布設(shè)

根據(jù)測(cè)區(qū)地形條件，結(jié)合GPS儀器性能和《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》要求，GPS點(diǎn)分組布設(shè)。整個(gè)水庫(kù)共布置GPS點(diǎn)7組共24點(diǎn)，其中干流布置6組共20點(diǎn)，小莊河布設(shè)1組共4點(diǎn)，各組之間平均距離控制在7～8 km左右；每組4個(gè)GPS點(diǎn)，組內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離為500m～2000m，每點(diǎn)至少有兩個(gè)方向通視。根據(jù)四等GPS控制點(diǎn)的布設(shè)位置，五等電磁波測(cè)距導(dǎo)線(xiàn)布設(shè)采用附合導(dǎo)線(xiàn)布設(shè)形式，起閉于四等GPS控制點(diǎn)上以及龍開(kāi)口水電站樞紐區(qū)施工控制網(wǎng)及金安橋水電站樞紐區(qū)施工控制網(wǎng)點(diǎn)上，共測(cè)量五等導(dǎo)線(xiàn)72點(diǎn)。

2.2高程控制網(wǎng)的布設(shè)

根據(jù)庫(kù)區(qū)地形條件和GPS控制點(diǎn)間距離，結(jié)合庫(kù)區(qū)已知高程控制點(diǎn)分布情況，四等電磁波測(cè)距三角高程布設(shè)采用附合路線(xiàn)布設(shè)形式，起閉于兩級(jí)電站的施工控制網(wǎng)點(diǎn)，整個(gè)庫(kù)區(qū)聯(lián)測(cè)2個(gè)施工控制網(wǎng)點(diǎn)，即四等電磁波測(cè)距三角高程路線(xiàn)把GPS控制點(diǎn)、五等電磁波測(cè)距導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)連接起來(lái)，形成四等電磁波測(cè)距三角高程網(wǎng)。

2.3庫(kù)區(qū)橫、縱剖面及深泓線(xiàn)測(cè)量

根據(jù)庫(kù)區(qū)地形情況，橫剖面的布置根據(jù)河道的走勢(shì)，能夠控制水庫(kù)地形，正確反映淤積部位和形態(tài)為原則進(jìn)行布置；近壩區(qū)和大支流地段間距密，遠(yuǎn)壩、地勢(shì)均勻區(qū)間距稀，橫斷面線(xiàn)垂直于河道走向,橫剖面布置與勘查階段布置剖面重合。龍開(kāi)口水電站庫(kù)區(qū)共布置49條橫剖面，其中干流布置45條，小莊河支流布置4條。橫剖面測(cè)量采用常規(guī)極坐標(biāo)測(cè)量方法和GPS-RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位相結(jié)合測(cè)量岸上部分，采用GPS-RTK配合水下多波速測(cè)深系統(tǒng)測(cè)量水下部分。河道縱剖面主要采用GPS-RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位法進(jìn)行測(cè)量，全站儀極坐標(biāo)法作配合測(cè)量。水庫(kù)深泓線(xiàn)測(cè)量采用GPS-RTK和多波速測(cè)深系統(tǒng)配合完成，測(cè)量水庫(kù)中最深點(diǎn)位置。

2.4庫(kù)區(qū)地形圖測(cè)量

為準(zhǔn)確測(cè)量蓄水后的水庫(kù)淤積及庫(kù)容變化情況，水庫(kù)區(qū)水下地形測(cè)量整體采用1：2000比例尺精度，由于壩前段是庫(kù)區(qū)變化最頻繁、最敏感的部位，壩前2km段采用1：500比例尺精度。地形測(cè)量采用多波束測(cè)深系統(tǒng)采集水下高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確處理，形成三維點(diǎn)云、水下地形等深線(xiàn)圖、數(shù)字高程模型及三維立體模型。多波束測(cè)深系統(tǒng)采集的水下高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度高，密度大，現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)，構(gòu)建的三維模型能夠準(zhǔn)確、詳細(xì)的描繪出水下地形和地物的真實(shí)情況。

壩前段三維模型圖

2.5水庫(kù)庫(kù)容計(jì)算和沖刷淤積分析

為和勘查階段數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，本次測(cè)量采用等高線(xiàn)法進(jìn)行計(jì)算，等高線(xiàn)法計(jì)算庫(kù)容方法簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且精度高。等高線(xiàn)法就是把水體按不同高程面微分成n層梯形體，依次量取各等高線(xiàn)所圍面積，按照多邊形體積計(jì)算公式計(jì)算庫(kù)容，然后采用線(xiàn)性?xún)?nèi)插法對(duì)兩層面間的庫(kù)容進(jìn)行內(nèi)插，求得每厘米高程差距的不同水位的庫(kù)容，具體步驟如下：

（1）同一層面面積利用MAPGIS軟件建立地形圖屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。圖斑劃分以封閉等高線(xiàn)為邊界，計(jì)算機(jī)算得的各獨(dú)立圖斑塊的面積就是同一層面等高線(xiàn)所圍面積。

（2）若同一層面有多個(gè)圖斑，判別提取獨(dú)立的島圖斑、坑圖斑，島圖斑的面積為負(fù)值，坑圖斑面積為正值，求同一層面內(nèi)所有圖斑面積之和。

（3）兩層面間的庫(kù)容按以下公式計(jì)算：

式中L為層間高(2m)，A為上層面積，B為下層面積。

通過(guò)勘查期剖面與本次實(shí)測(cè)剖面疊加計(jì)算泥沙沖刷淤積量，整個(gè)水庫(kù)沖刷量為333.3萬(wàn)m3。從水庫(kù)泥沙淤積形態(tài)看，水庫(kù)壩前及庫(kù)尾表現(xiàn)為淤積，庫(kù)中表現(xiàn)為沖刷。

3　本次庫(kù)區(qū)淤積測(cè)量的意義

本次庫(kù)區(qū)淤積測(cè)量為龍開(kāi)口水電站蓄水后首次測(cè)量，不僅可以與勘查階段數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，建立水庫(kù)泥沙淤積初始數(shù)據(jù)庫(kù)，作為今后測(cè)量比對(duì)的基礎(chǔ)性資料。另外，還可以及時(shí)了解水庫(kù)運(yùn)行狀況，掌握水庫(kù)泥沙淤積與沖刷情況，優(yōu)化運(yùn)行方式，科學(xué)調(diào)度，為電站管理提供決策依據(jù)。

3.1本次測(cè)量結(jié)果與勘查階段數(shù)據(jù)差異分析

龍開(kāi)口水電站規(guī)劃階段采用1:10000的比例尺進(jìn)行水域測(cè)量，本次采用1:2000的比例尺進(jìn)行復(fù)核，庫(kù)容計(jì)算方法均采用等高線(xiàn)法，比例尺的選取滿(mǎn)足《水利水電工程測(cè)量規(guī)范（SL197-2013）》中，第11.8條水域測(cè)量的要求，由于階段、精度的不同，本次庫(kù)容測(cè)量結(jié)果比項(xiàng)目規(guī)劃前期勘查的數(shù)據(jù)稍大，導(dǎo)致庫(kù)容及庫(kù)容曲線(xiàn)的差異。本次測(cè)量精度較項(xiàng)目前期精度高，測(cè)量結(jié)果更精確，可作為今后測(cè)量比對(duì)的基礎(chǔ)性資料和水庫(kù)調(diào)度的依據(jù)。所以，新投產(chǎn)的水電站有必要在下閘蓄水1至2年內(nèi)開(kāi)展一次庫(kù)區(qū)淤積測(cè)量工作。

3.2根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析運(yùn)行中應(yīng)采取的措施

從測(cè)量結(jié)果看，整個(gè)水庫(kù)沖刷量為333.3萬(wàn)m3，水庫(kù)壩前及庫(kù)尾表現(xiàn)為淤積，庫(kù)中表現(xiàn)為沖刷。淤積和沖刷量均較小，說(shuō)明水庫(kù)運(yùn)行較好，但為了減少?zèng)_刷和淤積，我們應(yīng)分析原因采取措施，確保水庫(kù)運(yùn)行質(zhì)量。龍開(kāi)口水電站水庫(kù)大部分河段植被稀疏，其泥沙主要來(lái)源為：1、上游泥沙進(jìn)入水庫(kù)；2、五郎河及小莊河上游來(lái)沙；3、水庫(kù)區(qū)內(nèi)植被覆蓋較少，水土流失產(chǎn)生的泥沙。針對(duì)以上原因提出兩點(diǎn)運(yùn)行建議：1、按照大中型水電站水庫(kù)調(diào)度規(guī)范要求，在電站運(yùn)行初期2年左右進(jìn)行淤積橫剖面測(cè)量，5年左右進(jìn)行地形圖測(cè)量。2、注重水土保持工作，繼續(xù)堅(jiān)持“蓄清排渾”的水庫(kù)運(yùn)行方式。

[1]《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》，SL197-97.

[2]《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》，GB/T18314-2009.

[3]中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，龍開(kāi)口水電站可行性研究報(bào)告，2009.1.

[4]昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，龍開(kāi)口水電站水庫(kù)淤積測(cè)量工程技術(shù)總結(jié)報(bào)告，2014.7.

The Method and Significance of the First Measurement of Sediment in Longkaikou Reservoir

Shi Jiancai,Xie Yueming
(Huaneng Longkaikou Hydropower Plant,Yunnan,Heqing,671505)

The average annual sediment runoff at the Longkaikou damsite is 0.808kg/m3,and the sediment concentration is rather large.There is no leading reservoir upstream the station.The measurement of sediment in Longkaikou reservoir have not been carried out yet after the impoundment.In order to study and scientifically control the reservoir operation,we take multi-wave velocity method to measure the underwater terrain and the profile of the river,to establish the initial database,to research the status of sediment in the reservoir so far,and then to obtain accurate calculations of reservoir capacity,reservoir segment stratified charge rinse volume,segmentation layered reservoir siltation,loss of capacity analysis,etc.Finally,we conduct the evaluation of the quality of reservoir operation,and provide a basis for decisionmaking power management.

Sediment measurement；Topographicmap；Reservoir capacity calculation；Reservoir operation

P271[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-184-2