向家坝水电站坝下河段水文特性浅析

【摘 要】向家坝水电站建设后期，在收集一定实测数据基础上，分析电站出流对坝下河段的水沙变化影响情况，对了解受工程影响河段的水沙变化规律，加深坝下重点河段的认识具有一定的积极作用。

【关键词】向家坝水电站；坝下河段；水文特性；浅析

1 坝下河段概况

向家坝水电站位于四川省宜宾县和云南省水富县交界的金沙江峡谷出口处，下距宜宾市33km，是金沙江下游河段四个梯级水电站的最后一级。坝址控制流域面积45.88万km2，占金沙江流域面积约97%，控制了金沙江的主要暴雨区和产沙区。流域多年平均径流量1440亿m3，多年平均流量4570m3/s；坝址地区多年平均悬移质输沙量为2.47亿t，多年平均含沙量1.72kg/m3。该电站以发电为主，兼有航运、灌溉、拦沙、防洪等综合效益。水库正常蓄水位380m，相应库容49.77亿m3，调节库容9.03亿m3，具有季调节性能。向家坝水电站装机容量600万kW，与溪洛渡联合运行时年发电量307.47亿kW・h，保证出力200万kW。

坝下河段地处亚热带季风气候区，冬半年受青藏高原南支西风环流影响，天气晴朗干燥，降雨稀少；夏半年受副热带西风和西南季风影响，降水较为频繁，年内干、湿季的交替变化极其明显；年平均气温基本呈纬向分布，高纬度气温低，低纬度气温高，由于山势起伏不定，同一地区气温随海拔高度的变化明显，山势越高，气温越低。测区为高山峡谷地带，山势陡峻，河谷深切，河道呈V字形河谷，峰谷高差1000米以上，区间无较大支流入汇，向家坝下游河段为通航河道。

2 来水来沙条件

2.1 水沙特征

坝下河段来水来沙控制站为向家坝站。向家坝水文站始建于2008年5月份，测验河段河道顺直，测流断面下游约1000m为横江与金沙江汇合口，上游400m和2000m分别有金沙江大桥和向家坝水电站坝址。向家坝水文站测验断面呈“U”型，河床为乱石覆沙和岩石组成，右岸为岩石堡坎，左岸为混凝土护坡。岷江、横江中高水对断面有顶托现象。向家坝水文站集水面积458800km2。

坝下河段水沙变幅较大。据2009～2011年资料统计，实测最大流量和最小流量相差16倍；实测最高水位和最低水位变幅达13.45m；实测最大输沙量和最小输沙量相差2.8倍。

2.2 来水来沙特性

图1 向家坝站月平均流量变化

图2 向家坝站月平均输沙率变化

坝下河段来水来沙主要受向家坝站控制。2011年向家坝站径流量为103亿m3，较2009、2010年均值分别偏小27%和25%。2011年，向家坝站悬移质输沙量为0.055亿t，较2009、2010年均值分别偏少65%和59%。

从年内变化来看，与多年均值相比，2011年向家坝站除了1月和6月水量分别偏丰3%和8%外，其它各月水量则均有所偏枯，其幅度在0～34%之间，其中水量增多最大的月份为6月，增多了8%，而9月是水量偏少最大的月份，偏少了34%。2011年与多年均值相比，向家坝站1～6月沙量增多8%～44%，6～12月沙量则偏小19%～74%，见图1和图2。

2.3 河段水流特性

天然情况下，测区河段水面比降主要受河道形态，岷江、横江和金沙江三江来流相互顶托等综合影响，变化比较复杂。向家坝专用水文站测流断面河段较顺直，高水时无漫滩，测站下游1.9km有横江汇入，下游28km有岷江汇入，横江中高水时有顶托作用，岷江高水时有顶托作用，水位流量关系不稳定。

采用2008～2009年资料，摘录出受横江来水影响时（横江流量超过400m3/s、岷江高场来水超过7000m3/s）的实测点据，拟定水位流量综合线，2009年点据较2008年右偏，即同流量下水位偏低，但向家坝专用水文站受下游来水顶托影响较大使其年际变化并不明显。当横江、岷江无较大来水时，实测点据与水位流量关系线拟合较好，当横江来水超过400m3/s、岷江来水超过7000m3/s时，水位明显抬高，粗略估计，每增加100m3/s流量水位分别抬高0.03～0.07m、0.01～0.03m，整体水位流量关系见图3。

图3 向家坝（宜）站水位流量关系

3 坝下河段冲淤特性

根据向家坝水文站2009-2011年测验断面收集的资料分析，坝下河段岸坡部分稳定，但主河床呈逐年冲刷状态，中水位对应的断面面积2011年比2009年增大7%左右。为客观掌握向家坝水电站对坝下游桥梁、码头、堤坝的影响情况，坝下河段分别于2008、2012年进行了两次地形测量，用其收集的资料来分析冲淤特性。冲淤量的计算方法采用的是容积法，计算时利用的断面从地形图上切取，为了便于计算，一共切取了39个断面。

3.1 冲淤量

分析河段从2008.3～2012.2河段总共冲刷36.7万吨。从冲淤分布来看，观测河段内有冲也有淤。淤积主要集中在向家坝水文站上游150m、春风里商品房下游400m范围内，淤积12.7万吨，测区内其它河段则冲刷了50.8万吨。

3.2 冲淤强度

冲淤强度最大冲刷了3.8万吨，单位河长冲刷量为0.072万吨/m，对应的地形实貌就是金沙江公路大桥下游60m范围。金沙江公路桥冲刷了2.2万吨，单位河长冲刷量为0.061万吨/m。铁路桥冲刷了1.8万吨，单位河长冲刷量为0.035万吨/m，水富县港口码头冲刷了1.8万吨，单位河长冲刷量为0.030万吨/m。金沙江公路大桥附近河段冲刷强度相对其它断面比较大，向家坝水文站测验断面上游几十米范围内淤积强度比较大。

4 总体认识

向家坝水电工程工程由建设期转入发电期。大坝落成使上游来水受导流影响而具有明显的削峰作用，大坝出流因消能作用对近程河段产生冲刷作用，并随坝下消能池而有所改善。坝下断面流量既受大坝出流方式的影响，还受下游横江和岷江支流不同程度的顶托影响；同时上游来沙经坝前沉积后悬移质粒径有所减小，年输沙率影响显著。

随着水电开发进程，受水电工程影响的河段水文特性必将越来越多，这给传统水文资料收集带来困难，必将推进水文方式方法创新，促进水文事业全新发展。

【参考文献】

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