浅谈龙开口水电站首次库区淤积测量方法及意义

[摘要]龙开口水电站坝址多年平均含沙量为0.808kg/m3，泥沙含量大，且无龙头水库，下闸蓄水后还未进行库区淤积测量工作，为了解水库运行状况，科学调度，本次采用多波速法对水下地形及河道纵横剖面进行测量，建立水库泥沙淤积初始数据库，研究电站运行至今水库泥沙淤积与冲刷情况，准确计算水库库容量，水库分段分层冲涮量、水库分段分层淤积量、进行库容损失分析，评价水库运行质量，为电站管理提供决策依据。

[关键词]淤积测量 地形图 库容计算 水库调度

[中图分类号] P271 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-184-2

1工程概况

龙开口水电站是国家重点建设的大型水电站，电站位于金沙江中游、云南省大理州与丽江市交界的鹤庆县龙开口镇河段上，电站装机规模为180万千瓦（5×36万千瓦），水库正常蓄水位1298.00m，水库库面面积15.33km2，回水长度41.4km，总库容5.58亿m3，有效库容1.13亿m3，是金沙江中游河段规划的第六个梯级电站，上接金安桥水电站，下邻鲁地拉水电站。

枢纽工程主要由混凝土重力拦河坝、河床泄洪建筑物、右岸坝后式引水发电厂房及冲沙底孔、两岸坝头灌溉取水口等建筑物组成。碾压混凝土重力坝坝顶高程1303.00m，最大坝高116.0m，坝顶长768m。泄洪建筑物位于主河床，由5个溢流表孔和4个泄洪中孔组成。

2淤积测量方法简述

2.1平面控制网的布设

根据测区地形条件，结合GPS仪器性能和《水利水电工程测量规范》要求，GPS点分组布设。整个水库共布置GPS点7组共24点，其中干流布置6组共20点，小庄河布设1组共4点，各组之间平均距离控制在7～8 km左右;每组4个GPS点，组内点与点之间的距离为500m～2000m，每点至少有两个方向通视。根据四等GPS控制点的布设位置，五等电磁波测距导线布设采用附合导线布设形式，起闭于四等GPS控制点上以及龙开口水电站枢纽区施工控制网及金安桥水电站枢纽区施工控制网点上，共测量五等导线72点。

2.2高程控制网的布设

根据库区地形条件和GPS控制点间距离，结合库区已知高程控制点分布情况，四等电磁波测距三角高程布设采用附合路线布设形式，起闭于两级电站的施工控制网点，整个库区联测2个施工控制网点，即四等电磁波测距三角高程路线把GPS控制点、五等电磁波测距导线点连接起来，形成四等电磁波测距三角高程网。

2.3库区横、纵剖面及深泓线测量

根据库区地形情况，横剖面的布置根据河道的走势，能够控制水库地形，正确反映淤积部位和形态为原则进行布置;近坝区和大支流地段间距密，远坝、地势均匀区间距稀，横断面线垂直于河道走向，横剖面布置与勘查阶段布置剖面重合。龙开口水电站库区共布置49条横剖面，其中干流布置45条，小庄河支流布置4条。横剖面测量采用常规极坐标测量方法和GPS-RTK实时动态定位相结合测量岸上部分，采用GPS-RTK配合水下多波速测深系统测量水下部分。河道纵剖面主要采用GPS-RTK实时动态定位法进行测量，全站仪极坐标法作配合测量。水库深泓线测量采用GPS-RTK和多波速测深系统配合完成，测量水库中最深点位置。

2.4库区地形图测量

为准确测量蓄水后的水库淤积及库容变化情况，水库区水下地形测量整体采用1：2000比例尺精度，由于坝前段是库区变化最频繁、最敏感的部位，坝前2km段采用1：500比例尺精度。地形测量采用多波束测深系统采集水下高密度点云数据，对数据进行精确处理，形成三维点云、水下地形等深线图、数字高程模型及三维立体模型。多波束测深系统采集的水下高密度点云数据精度高，密度大，现势性强，构建的三维模型能够准确、详细的描绘出水下地形和地物的真实情况。

2.5水库库容计算和冲刷淤积分析

为和勘查阶段数据进行对比分析，本次测量采用等高线法进行计算，等高线法计算库容方法简单、容易实现且精度高。等高线法就是把水体按不同高程面微分成n层梯形体，依次量取各等高线所围面积，按照多边形体积计算公式计算库容，然后采用线性内插法对两层面间的库容进行内插，求得每厘米高程差距的不同水位的库容，具体步骤如下：

（1）同一层面面积利用MAPGIS软件建立地形图属性数据库。图斑划分以封闭等高线为边界，计算机算得的各独立图斑块的面积就是同一层面等高线所围面积。

（2）若同一层面有多个图斑，判别提取独立的岛图斑、坑图斑，岛图斑的面积为负值，坑图斑面积为正值，求同一层面内所有图斑面积之和。

（3）两层面间的库容按以下公式计算：

式中L为层间高（2m），A为上层面积，B为下层面积。

通过勘查期剖面与本次实测剖面叠加计算泥沙冲刷淤积量，整个水库冲刷量为333.3万m3。从水库泥沙淤积形态看，水库坝前及库尾表现为淤积，库中表现为冲刷。

3本次库区淤积测量的意义

本次库区淤积测量为龙开口水电站蓄水后首次测量，不仅可以与勘查阶段数据进行分析对比，建立水库泥沙淤积初始数据库，作为今后测量比对的基础性资料。另外，还可以及时了解水库运行状况，掌握水库泥沙淤积与冲刷情况，优化运行方式，科学调度，为电站管理提供决策依据。

3.1本次测量结果与勘查阶段数据差异分析

龙开口水电站规划阶段采用1：10000的比例尺进行水域测量，本次采用1：2000的比例尺进行复核，库容计算方法均采用等高线法，比例尺的选取满足《水利水电工程测量规范（SL197-2013）》中，第11.8条水域测量的要求，由于阶段、精度的不同，本次库容测量结果比项目规划前期勘查的数据稍大，导致库容及库容曲线的差异。本次测量精度较项目前期精度高，测量结果更精确，可作为今后测量比对的基础性资料和水库调度的依据。所以，新投产的水电站有必要在下闸蓄水1至2年内开展一次库区淤积测量工作。

3.2根据测量结果分析运行中应采取的措施

从测量结果看，整个水库冲刷量为333.3万m3，水库坝前及库尾表现为淤积，库中表现为冲刷。淤积和冲刷量均较小，说明水库运行较好，但为了减少冲刷和淤积，我们应分析原因采取措施，确保水库运行质量。龙开口水电站水库大部分河段植被稀疏，其泥沙主要来源为：1、上游泥沙进入水库;2、五郎河及小庄河上游来沙;3、水库区内植被覆盖较少，水土流失产生的泥沙。针对以上原因提出两点运行建议：1、按照大中型水电站水库调度规范要求，在电站运行初期2年左右进行淤积横剖面测量，5年左右进行地形图测量。2、注重水土保持工作，继续坚持“蓄清排浑”的水库运行方式。

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 decision-making power management.

Keywords： Sediment measurement;Topographic map;Reservoir capacity calculation ; Reservoir operation

参考文献

[1]《水利水电工程测量规范》，SL197-97.

[2]《全球定位系统（GPS）测量规范》，GB/T18314-2009.

[3]中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，龙开口水电站可行性研究报告，2009.1.

[4]昆明勘测设计研究院有限公司，龙开口水电站水库淤积测量工程技术总结报告，2014.7.