DL_T 5089-1999水电水利工程泥沙设计规范

P59备案号：4011—1999中华人民共和国电力行业标准水电水利工程泥沙设计规范DL/T5089—1999Specificationforsedimentdesignofhydropowerandwaterconservancyproject前言50年代以来，国内兴建了大量水电水利枢纽工程，在处理工程泥沙问题中积累了丰富的经验，为了总结经验和统一水电水利工程泥沙设计的技术要求而制定本规范。本规范为原《水利水电勘测设计技术标准体系》中的一个行业标准。原水利水电规划设计总院于1990年下达了编写任务。目前尚未找到国外可以借鉴的工程泥沙设计规范，在国内本规范也是首次编制，因此只能通过大量调查和收集实测资料，进行专题研究和专家咨询，编制初稿，并广泛征求勘测设计、运行管理、科研院所和有关高校等单位的意见，经多次修改，形成了本规范。本规范由国家电力公司水电水利规划设计总院提出并归口。本规范负责起草单位：成都勘测设计研究院。规范参加起草单位：西北勘测设计研究院。本规范主要起草人：白荣隆、朱鉴远、王静远、许德凤、吴孝仁、杨赍斐、余厚政。本规范由国家电力公司水电水利规划设计总院负责解释。1范围1.0.1本规范给出了水库泥沙设计要求、计算方法，水电水利枢纽防沙设计，河道变形预测及泥沙观测规划等技术内容。1.0.2本规范适用于大、中型水电水利枢纽工程可行性研究阶段工程泥沙设计，小型水电水利枢纽工程可参照执行。2总则2.0.1水电水利工程泥沙设计必须重视基本资料和调查研究；应根据河流输沙特性和工程特点，研究水库泥沙调度方式，合理选用计算方法和有关参数，研究工程泥沙防治措施；通过方案比较，综合分析，提出合理的设计成果。2.0.2水电水利工程的泥沙问题应根据泥沙对工程和环境的影响程度，分为严重和不严重两类，区别对待。泥沙问题严重的水电水利工程，应对主要泥沙问题进行专题研究，必要时应进行泥沙模型试验。2.0.3水电水利工程的泥沙设计除应执行本规范外，尚应符合有关的现行国家标准和行业标准的规定。3术语、符号3.1术语主编部门：国家电力公司水电水利规划设计总院批准部门：中华人民共和国国家经济贸易委员会批准文号：国经贸电力［1999］740号页码，1/172007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ床沙：组成河床的泥沙。3.1.2入库输沙量：进入水库周界的总输沙量。3.1.3含沙量历时曲线：年内日平均含沙量大于等于某级含沙量出现天数与该级含沙量的关系。3.1.4流量与累积输沙量曲线：年内日平均流量大于等于某级流量的输沙量累积值与该级流量的关系。3.1.5水库泥沙调度：为控制入库泥沙在库内的淤积部位和高程，达到排沙减淤目的所进行的水库运行水位调度。3.1.6排沙水位：水库在排沙期间允许的上限水位。3.1.7调沙库容：水库中供泥沙冲、淤调节使用的库容。3.1.8泥沙数学模型：用来描述泥沙运动规律，反映其数量关系的数学公式和计算方法。3.2符号3.2.1泥沙通用物理量的符号和法定单位列入表3.2.1。表3.2.1泥沙通用物理量的符号和法定单位4基本资料的收集及评价4.1基本资料的收集4.1.1泥沙设计应了解工程所在流域的以下情况：1)自然地理和社会经济概况。2)气象、水文和河流特性。3)水土流失概况。4)人类活动和水土保持概况。4.1.2应根据工程和泥沙设计的需要，收集以下基本资料：1)库区和枢纽下游影响河段的地形图和纵、横断面资料。2)库区城镇、工矿区和重要设施的位置和高程，枢纽下游影响河段内水电水利工程和重要设施的位置和高程。3)库区和枢纽下游影响河段的天然水面线、床沙颗粒级配和河道演变资料。4)库区和枢纽下游影响河段的大、中型滑坡、塌岸、泥石流沟的分布和活动性等资料。量量的符号单位名称单位符号含沙量S千克每立方米克每立方米kg/m３g/m３水流挟沙力S*悬移质输沙率Qs吨每秒t/s推移质输沙率Qb千克每秒kg/s悬移质单宽输沙率gs千克每秒米kg/(s·m)推移质单宽输沙率gb悬移质输沙量Ws吨t推移质输沙量Wb泥沙密度ρs吨每立方米t/m３淤积物干密度ρs千克每立方米kg/m３泥沙最大粒径dmax泥沙中数粒径d50毫米mm泥沙平均粒径dmdm泥沙沉速ω厘米每秒cm/s输沙模数Ms吨每平方千米t/km2页码，2/172007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ)设计依据水文站历年逐月和逐日的平均流量、悬移质含沙量、输沙率，历年逐月颗粒级配、矿物组成和水温等资料。6)工程所在流域有关水文站的水文、泥沙资料。7)工程上、下游有关水利水电工程的特性、运行方式和水文、泥沙资料。4.1.3泥沙问题严重的大、中型工程，所在河流或河段无泥沙测验资料时，应设站或在已有水文站进行泥沙测验。4.2基本资料的评价4.2.1对收集的基本资料应进行可靠性分析和评价。4.2.2对收集的泥沙资料，应在了解测验、整编情况的基础上，进行合理性检查，对可疑或不合理的，应进行深入分析研究，作出处理。5入库输沙量计算5.1流域产沙分析5.1.1应根据工程所在流域的泥沙资料，分析工程控制流域的产沙地区分布、特性和成因。5.1.2泥沙问题严重的大型水库应对重点产沙地区进行调查。5.1.3上游有已建、在建水利水电工程时，应分析其对设计工程所在河段输沙特性的影响。5.2悬移质5.2.1设计依据水文站泥沙测验资料具有20年以上连续系列，可直接统计多年平均年输沙量；不足20年的，应进行插补延长。5.2.2设计依据水文站控制流域内有下列情况，应对其泥沙测验资料进行处理：1)滑坡堵江、溃决，使天然输沙特性发生重大改变；2)上游有已建、在建水利水电工程，使设计工程所在河段输沙特性发生显著变化。5.2.3坝(闸)址与设计依据水文站的集水面积相差小于3%且区间无多沙支流汇入时，入库输沙量、含沙量可采用设计依据水文站测验资料计算。5.2.4坝(闸)址与设计依据水文站的集水面积相差大于3%小于15%时，入库输沙量、含沙量应考虑区间来沙影响。区间输沙量可根据下列方法确定：1)坝(闸)址到设计依据水文站区间为非主要产沙区，可采用设计依据水文站含沙量和区间流量计算，或用流域面积比推算。2)坝(闸)址到设计依据水文站区间为主要产沙区，可采用区间输沙模数计算。当两者集水面积相差大于15%时，入库输沙量应考虑含沙量沿程变化的影响，不能简单地用上述方法计算。对泥沙问题严重的工程，宜设站进行泥沙测验。5.2.5实测最大含沙量、颗粒级配、含沙量历时曲线、流量与累积输沙量曲线，应采用设计依据水文站的测验资料分析计算确定。矿物成分应根据洪水期沙样分析确定。5.2.6应根据泥沙设计的需要和设计依据水文站测验资料，分析以下河流输沙特性：1)输沙量、含沙量年际变化。2)输沙量年内分配和集中程度。3)含沙量和颗粒级配的年内变化。4)洪峰与沙峰对应关系。5)流量与含沙量关系。5.2.7泥沙问题不严重的工程所在河流泥沙测验资料很少或无资料时，入库输沙量和颗粒级配可采用下列方法分析确定：1)根据邻近相似流域的测验资料，采用类比法推算。2)根据工程所在地区输沙模数图估算。页码，3/172007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ)根据工程所在地区悬移质输沙量经验公式估算。4)取洪水期沙样，分析悬移质颗粒级配和矿物组成。5.3推移质5.3.1入库推移质输沙量可采用以下方法分析确定：1)根据设计依据水文站推移质测验资料计算。2)通过推移质输沙试验推算。3)采用推移质输沙率公式计算。4)利用工程所在地区相似河流或水库的测验资料按推移质与悬移质输沙量比例关系估算。5.3.2根据设计依据水文站测验资料计算输沙量时，必须经过采样器效率系数校正。5.3.3卵石推移质问题严重的工程，推移质输沙量宜通过推移质输沙试验分析确定。5.3.4采用推移质输沙率公式计算时，应根据公式的适用条件和范围选用。宜用工程所在河流或相似流域的水库实测资料或试验资料，检验和修正公式中的参数。5.3.5进行泥沙冲淤计算时，根据泥沙设计需要和资料条件，推移质输沙量系列可采用长系列、代表系列、或代表年。代表系列、代表年相应的平均年径流量应接近设计径流系列的平均值。5.3.6应根据泥沙设计的需要，统计分析以下推移质输沙特性：1)流量与推移质输沙率关系。2)流量与推移质特征粒径关系。3)输沙量年内分配和集中程度。6水库泥沙设计6.1水库泥沙设计要求6.1.1应预测水库泥沙淤积部位、高程、淤积量，悬移质出库率和库容损失，以及出库和过机含沙量、颗粒级配和矿物组成的过程。6.1.2泥沙问题严重的工程应研究水库泥沙调度方式，提出对水库运行的要求和应采取的排沙措施。6.1.3施工年限较长的工程应预测施工期及初期低水位运行期的泥沙淤积，分析其对导流、枢纽布置和坝前淤积高程的影响，研究应采取的措施。6.1.4当库区为分汊水库，或有较大的多沙支流汇入时，应研究汇口处干、支流能否形成拦门沙坎及处理措施。6.1.5工程所在河流有已建、在建梯级水库时，泥沙设计应考虑上游梯级水库拦沙、排沙对设计工程的影响，以及设计工程拦沙、排沙对上、下游衔接梯级的影响。必要时应研究梯级水库泥沙联合调度方式。6.1.6抽水蓄能电站的泥沙设计应按下列要求进行：1)利用河道水库作为下库或上库时，应制定相应的泥沙调度方式，进行水库冲淤计算，提出代表年的过机含沙量过程、含沙量历时曲线、颗粒级配和矿物组成，研究抽水蓄能电站的防沙措施。2)上库为人工水池时，应控制入池沙量、提出减少淤积的措施。3)不设置下库直接从天然河道抽水时，当过机含沙量较大时，应研究减少过机泥沙的措施。6.1.7库区为已通航河道时，应研究变动回水区冲淤变化对航道的影响，并提出解决措施。6.1.8岩溶地区的水库，应研究泥沙淤堵暗河的影响。6.2水库泥沙调度方式6.2.1水库泥沙调度方式应根据河流输沙特性、水库形态、调节性能、综合利用任务和上、下游环境要求等条件，按拦、排结合的方式，拟定比较方案，综合分析，合理确定。6.2.2水库泥沙调度可采用以下方式：1)以保持调节库容为主要目标的水库，宜在汛期或部分汛期控制库水位调沙，也可按分级流量控制库水位调沙，或不控制库水位采用异重流或敞泄排沙等方式。页码，4/172007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ)以引水防沙为主要目标的低水头枢纽、引水式枢纽，宜采用按分级流量控制库水位调沙或敞泄排沙等方式。6.2.3采用按分级流量控制库水位调沙时，分级流量不宜多于3级。6.2.4采用控制库水位调沙的水库，应设置排沙水位。担负防洪任务的水库，排沙水位应结合防洪限制水位研究确定。排沙水位的泄洪能力，应不小于二年一遇洪峰流量。6.2.5应根据水库泥沙调度的要求设置调沙库容。调沙库容应选择不利的入库水沙组合系列，结合水库泥沙调度方式通过冲淤计算确定。6.2.6采用异重流排沙方式，应结合异重流形成和持续条件，提出相应的工程措施和水库运行规则。6.2.7梯级水库的泥沙联合调度应采用同步水文泥沙系统进行分析，通过泥沙联合调度，使梯级防沙总体效果最优。6.3水库泥沙冲淤计算6.3.1水库泥沙冲淤计算方法应根据水库类型、运行方式和资料条件等进行选择，可采用泥沙数学模型、经验法、类比法等。6.3.2采用泥沙数学模型进行水库冲淤计算时，对数学模型及参数应使用本河流或相似河流已建水库的实测冲淤资料进行验证；缺乏水库实测冲淤资料时，可利用设计工程所在河段天然河道冲淤资料进