龙羊峡水库泥沙淤积量估算
高学军， 冯
玲
（黄委会上游水文资源局)
摘要：黄河上游唐乃亥站和贵德站是龙羊峡水库入库和出库水文站，在水库蓄水前已有30年同步水沙量观测资料，同时二站径流量、输沙量有较好的相关关系。根据蓄水后唐乃亥站年输沙量，利用出入库站在水库蓄水前建立输沙量关系，推求贵德站逐年未受水库蓄水影响输沙量，与贵德站相应逐年实测输沙量差值累积量来估算水库淤积量。经计算，1986年10月水库蓄水至1999年12月水库淤积沙量2.98×108t，折合体积2.48×108m3。
关键词：龙羊峡水库；泥沙淤积量；估算
作者简介：高学军(1958-)，男，黄委会上游水文资源局工程师。
龙羊峡水库库容很大，达247×108m3，为入库站唐乃亥水文站多年平均径流量的1.2倍。入库沙量很小，多年平均输沙量1302×104t，多年平均含沙量只有0.61g/m3。由于龙羊峡库容沙量比很小，认为水库淤积量测算采用断面法测验存在较大误差和难度。针对龙羊峡水库入库水多沙少的水沙特点，认为在水库蓄水运行初期，建立出入库站在水库蓄水前输沙量关系，来估算建库后水库淤积量具有一定精度，也较简单、经济和可靠。
建立出入库水文站在水库蓄水前输沙量关系来推求龙羊峡水库淤积量这种方法依据和假定是：①龙羊峡水库是黄河最上游梯级水库，水库上游属青藏高原，受人类活动影响较小，出入库站区间没有加入和引出大的水量和沙量，出入库水文站在建库前二站径流量、输沙量有较好相关关系。②建库后固有产流、产沙规律没有大的改变。③对于多年平均而言，入库至出库站区间的河道冲淤量是平衡的。
1 水库概况
龙羊峡水库是黄河上游以发电为主，兼顾防洪灌溉等多年调节的大型水库，位于青海省海南藏族自治州共和县和贵南县交界处。控制流域面积131420km2，占黄河流域面积的17.5%。枢纽工程于1977年12月动工，1979年12月截流，1986年10月下闸蓄水，1987年9月29日第一台机组发电，至1989年6月7日，共装机4台，总容量128×104kw，设计年发电量59.4×108kw·h[1]。
龙羊峡水库坝型为重力拱坝，枢纽大坝全长1226m，其中主坝长396m，最大坝高178m，最大水头148.5m，坝顶高程2610m，正常蓄水位2600m，水库设计校核水位2607m，死水位2560m，总库容247×108m3，调节库容193.5×108m3，回水长度107.82km，水库水面积383km2。水库地形为盆地和峡谷相间，库面宽一般500～2000m，最宽处达11km，最窄处60～100m[2]。
2 进出库水文站水沙特性
| 进库站唐乃亥站位于龙羊峡坝址以上134.8km处，水文观测站建于1956年，测站控制面积121972km2，占龙羊峡水库控制面积的92.8%，至坝址区间集水面积9448km2。唐乃亥水文站1956～1985年水沙量资料统计，多年平均径流量213.1×108m3，占黄河流域多年平均径流量580×108m3的36.7%；多年平均输沙量1302×104t，占黄河流域多年平均输沙量16×108t的0.81%，多年平均含沙量0.61kg/m3。大坝下游54.8km处贵德水文站为出库站，控制面积133650km2，至坝址区间集水面积2230km2。贵德站水文资料始于1954年，经对该站1956～1985年水沙资料统计，多年平均径流量220.4×108m3，多年平均输沙量2578×104t。唐乃亥站年径流量占贵德站96.7%，输沙量占贵德站50.5%，贵德站年径流量主要来源于唐乃亥以上。唐乃亥至贵德区间产沙量达1276×104t，占贵德站输沙量49.5%，含沙量达17.5kg/m3，该区间是青海省境内黄河上游区的主要产沙区之一[3]。 |
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3 水库淤积量计算
3.1 进出库站径流量关系分析
点绘水库蓄水前的入库站唐乃亥站与出库站贵德站1956～1985年径流量关系图(见图1)。
对两站年径流量作相关分析，发现相关关系显著，相关系数r=0.988。经采用最小二乘法，将二站径流量分别代入线性回归，指数回归和乘幂回归三种函数，最后根据标准差判定，二站年径流量关系乘幂回归近似程度最好[4]。水库蓄水前唐乃亥站与贵德站年径流量关系由下式表示
W贵德=1.425W唐乃亥0.94 |
式中W贵德为贵德站水库蓄水前径流量（108m3）；W唐乃亥为唐乃亥站水库蓄水前径流量（108m3）以上分析看出，水库蓄水前二站径流量之间相关关系密切。 3.2 进出库站输沙量关系分析 点绘水库蓄水前入库站唐乃亥站与出库站贵德站1956～1985年输沙量关系图（见图2）。 对出入库站输沙量作相关分析，发现相关关系较显著，相关系数r=0.87。分析水库蓄水前出入库站输沙量之间关系的回归分析方法同出入库站径流量的关系方法一样。经分析，出入库站输沙量关系也是乘幂回归近似程度为最好，认为这是由于黄河上游水多沙少，水量和沙量之间，水量占主导地位所致。 水库蓄水前唐乃亥站与贵德站输沙量关系由下式表示
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式中 Ws贵德为水库蓄水前贵德站输沙量（104t）；Ws唐乃亥为水库蓄水前唐乃亥站输沙量（104t）。
3.3 水库淤积量计算
根据蓄水后唐乃亥站年输沙量，利用出入库站在蓄水前建立输沙量关系，推求出贵德站逐年未受水库蓄水影响输沙量，与贵德站相应逐年实测输沙量差值累积值来计算水库淤积量。根据唐乃亥站1986～1999年输沙量对龙羊峡水库1986年10月蓄水至1999年14年淤积量进行了计算，见表1。
从表1看出，1986～1999年龙羊峡水库淤积泥沙29772×104t，根据刘家峡水库淤积物干容重测验资料，r取1.20t/m3，龙羊峡水库淤积量为2.48×108m3。
表1 龙羊峡泥沙淤积量计算 单位：104t
Table 1 Calculated deposition in Longyangxia Reservoir
| 序 号 | 年 份 | 唐乃亥站 实测输沙量 |
公式计算 贵德站输沙量 |
贵德站 实测输沙量 |
水库淤积量 |
| 1 | 1986 | 1320 | 2699 | 2530 | 169 |
| 2 | 1987 | 1580 | 3045 | 366 | 2679 |
| 3 | 1988 | 608 | 1606 | 369 | 1237 |
| 4 | 1989 | 4100 | 5768 | 1430 | 4338 |
| 5 | 1990 | 600 | 1591 | 60.3 | 1531 |
| 6 | 1991 | 789 | 1912 | 75.1 | 1837 |
| 7 | 1992 | 1540 | 2993 | 280 | 2713 |
| 8 | 1993 | 1530 | 2980 | 112 | 2868 |
| 9 | 1994 | 808 | 1943 | 193 | 1750 |
| 10 | 1995 | 615 | 1618 | 199 | 1419 |
| 11 | 1996 | 690 | 1748 | 95.8 | 1652 |
| 12 | 1997 | 1090 | 2374 | 568 | 1806 |
| 13 | 1998 | 1020 | 2271 | 35.1 | 2236 |
| 14 | 1999 | 2200 | 3801 | 264 | 3537 |
| 合计 | 18490 | 36349 | 6577.3 | 29772 | |
以上利用出入库站在水库蓄水前建立输沙量关系对龙羊峡水库泥沙淤积量进行了估算，由于龙羊峡水库入库沙量与库容比值很小，水库淤积量测验采取多年施测一次，缺少资料，无法进行精度对比分析，有待今后进一步验证。
参 考 文 献
[1] 黄委会水文局编。黄河水文志[M]，郑州：河南人民出版社,1996：329-332.
[2] 赵文林主编。黄河泥沙[M]，郑州：黄河出版社。1996：265～273.
[3] 李万寿，吴国祥。青海省境内黄河上游区水沙来源及组成分析[J]。水土保持通报，1999，19（6）：6～10.
[4] 小松秀昭，内田昭宏编，张奎林译。数值计算程序集[M]。北京：气象出版社，1984：70～80.
