康扬水电站水库泥沙淤积及排沙运行方式分析

【摘要】我国许多河流是含沙量高，输沙量大的多泥沙河流，水库泥沙淤积问题非常严重。所以对水库泥沙淤积的研究有着重要的意义。本文就康扬水电站的泥沙淤积分析及枢纽排沙措施、水库排沙运行方式等问题进行研究。

【关键词】水库；泥沙；淤积；排沙

1.流域产沙概况

黄河泥沙主要由暴雨径流对地表的冲刷产生。黄河上游的贵德至兰州段是流域的主要产沙区之一。黄河龙羊峡以上流域植被较好，水土流失轻微，是全流域水量最多、含沙量最小的河段，龙羊峡以下至康扬坝址河段，两岸植被渐差，但因河段内无大支流汇入，故水量、沙量增加不多。

坝址以上泥沙主要来自上游水库下泄和两坝址之间，特别是坝前汇入的曲加、康家、黑城三条支沟。三条支沟径流及洪水不大，但沟内植被普遍较差，水土流失严重，塌岸、滑坡频繁，泥石流亦有发生，悬移质和推移质泥沙来源较为丰富。

2.工程泥沙问题分析及枢纽防排沙措施

2.1水库概况

康扬水库位于黄河上游青海省化隆县和尖扎县交界的黄河干流上。坝址控制流域面积137421km2，水库正常蓄水位为2033m，相应库容2880万m3，死水位2031m，死库容2380万m3，其中干流库区库容占总库容的99.3%，三支够的支流库容仅占总库容的0.73%；水库面积6.64km2，水库回水长度14.38km，水库回水与直岗拉卡电站尾水衔接，电站尾水与公伯峡水库回水基本衔接。

库区两岸阶地发育，地势相对平坦开阔，河道蜿蜒曲折，河漫滩与江心洲交错分布。水库蓄水后深度不大，平面形态改变不多，河道特征仍然明显，库区河道平均坡降1.44‰，水平期水面宽度120～200m。

2.2工程泥沙问题分析

康扬水库正常蓄水位下库容为2880万m3，设计年入库悬移质沙量290万t,推移质年入库沙量3.17万t，库为11，水库泥沙问题比较严重。由于李家峡水库蓄水后运用，经李家峡水库调节，入库泥沙分选明显，其出库泥沙数量明显减少、颗粒明显变细，这部分泥沙不宜在康扬库区淤积，而对康扬库区淤积影响较大的是来自李～康区间、特别是坝前三支流的较粗颗粒泥沙，三条支流年入库悬移质沙量88.4万t，占区间来沙量的60%，而支沟总库容仅20.9万m3，库容沙量比仅为0.24，支沟库容淤积平衡后，沟内泥沙将直接进入水库并输移至坝前。当坝前泥沙淤积工程接近导沙坎顶时，推移质泥沙就有可能翻越导沙坎，并随水流进入电站引水渠；泄洪闸前泥沙淤积超过一定高度，则可导致闸门开启困难，直接危及电站安全运行。

因此，分析支流来沙特别是粗沙和推移质泥沙对电站运行的影响、制定合理的枢纽防排沙设施和排沙运行方式，是本工程泥沙问题的研究的重点。

2.3枢纽防排沙设施

康扬水电站为径流式，主要任务是发电。枢纽采用正面泄洪排沙，侧面引水发电的河滩式厂房方案，根据拦、排、到综合泥沙治理进行设计，并通过水工泥沙模型试验优化，优化后的枢纽为正面3孔泄洪闸（3-15×16m2），进口底槛高程2016.0m，总泄量4750m3/s，1#、2#泄洪闸前设两道高程2021.5m的潜水直墙，与导沙坎形成两道冲刷槽，并在冲刷槽进口设一道长40m、高程2027m的导沙斜墙，电站进水口前缘设有弧型导沙坎，坎顶高程2021.25m，其目的是进水口前形成人工环流和冲刷槽内形成螺旋流，以提高泄洪闸的排沙效果。

在7台机组进水口下方分散设置3孔排沙底孔（3-2.5×3.5m2），单孔泄量98m3/s，底槛高程1997.9m，较机组进水口底槛高程低4m。模型试验表面，在排沙底孔合理开启的情况下，可以基本实现电站进水口的“门前清”。

3.水库排沙运行方式研究

枢纽排沙的关键是降低泄洪闸及电站进水口前的泥沙淤积高程，控制库区泥沙淤积量、部位及高程，使坝前保持一定的调沙库容，可根据入库水沙条件和水库泥沙淤积情况，进行水库泥沙调度运行。

3.1 科研阶段水库排沙运行方式

为降低泄洪闸前泥沙淤积高程，使坝前保持一定的调沙库容，根据入库水沙及水库泥沙淤积情况，制定的水库泥沙调度运行方式为：

（1）正常运用情况下，汛期上游发生中、小洪水时，在满足发电前提下利用弃水，开启1#、3#泄洪闸泄洪冲刷，以扩大泄洪闸前冲刷漏斗范围，降低导沙坎前泥沙淤积高程。

（2）上游水库排沙及支流发生洪水时，此时入库水流含沙量较高，应以排沙为主，及时开启泄洪闸和排沙底孔排沙，使入库泥沙“穿堂过”。

（3）当水库淤积严重时，降低水库水位至2027m，采用大流量（大于1700m3/s），不停机溯源冲刷排沙。此时机组仅开1-2台，其余流量由排沙底孔和泄洪闸过，引水渠分流比不大于50%，这样既有纵向流速又有横向流速，增强了泄洪闸的冲刷效果。

3.2调整后的水库排沙运行方式

调整水库排沙运行方式，力求“以排为主、排控结合”，以达到有效降低库区泥沙淤积床面，进而减少水库回水影响范围的目的。具体水库排沙方式为：

（1）正常运用情况下，当入库流量小于机组满发流量（1700m3/s）时，以发电为主；汛期入库流量大于机组满发流量时，在满足发电前提下根据弃水情况，开启1#、3#泄洪闸泄洪冲刷，以扩大泄洪闸前漏斗和冲刷槽的范围，降低导沙坎前泥沙淤积高程。

（2）上游水库排沙及支流发生洪水时，此时入库水流含沙量相对较高，应以排沙为主，降低水库水位至死水位（2031m）运行，及时开启泄洪闸和排沙底孔排沙，使入库泥沙“穿堂过”。

（3）当水库泥沙淤积较严重时，降低水库水位至2027m，采用大流量（流量大于1700m3/s）不停机溯源冲刷排沙。此时机组仅开1-2台，其余流量由排沙底孔和泄洪闸过，引水渠分流比不大于50%，这样既有纵向流速又有横向流速，增强了泄洪闸的冲刷效果。

（4）当入库流量大于2年一遇洪水时，水库进行敞泄冲刷排沙，以冲刷坝前及库区前期淤积泥沙，并有效降低库区回水位，减少水库淹、浸没范围。

4.总结

综合上述分析，康扬水库排沙运行方式的调整，其降低库区回水位的效果是明显的。　[科]

【参考文献】

［１］丁金凤．水库泥沙淤积问题研究[Ｊ].吉林水利,2009,(9).

［２］窦国仁．泥沙 理论[M].南京水利科学研究所,1963.