葫蘆口水庫的泥沙淤積及其綜合治理措施

代北川

(四川省長葫灌區(qū)管理局，四川 威遠(yuǎn)，642450)

1 流域概況

葫蘆口水庫位于長江三級支流威遠(yuǎn)河中游地段，大壩距威遠(yuǎn)縣城14km。威遠(yuǎn)河發(fā)源于四川省威遠(yuǎn)縣境內(nèi)的連界場清風(fēng)寨，分水嶺最高處海拔825.0m，流經(jīng)興隆場、長沙壩水庫、葫蘆口水庫、威遠(yuǎn)縣城，在自貢市與旭水河匯合后稱釜溪河，經(jīng)富順縣鄧關(guān)注入沱江。威遠(yuǎn)河全長118km，流域面積1022km2。葫蘆口水庫位于四川盆地中部的淺丘區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)暖濕氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤，四季分明，降雨豐沛，多年平均降雨1055mm。水庫集雨面積233km2，其中長沙壩水庫集雨面積145km2。年平均徑流量10500×104m3。

葫蘆口水庫于1975年正式動工興建，1978年6月封閉導(dǎo)流孔開始蓄水，1979年底全部竣工。水庫是以城市生活、工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、航運、養(yǎng)殖等多種效益的多年調(diào)節(jié)水庫。水庫與距大壩上游15km的長沙壩水庫聯(lián)合調(diào)度運行。水庫樞紐建筑物由大壩、溢洪道、放水設(shè)施和壩后式電站組成(裝機(jī)容量2×1250kW+1×400kW)。大壩為漿砌條石重力壩，最大壩高71m，壩長215m，正常水位406.00m，死水位375.00m，總庫容7580×104m3，正常庫容6220×104m3，死庫容490×104m3，防洪庫容1360×104m3。設(shè)計灌溉面積2.124萬hm2。

葫蘆口水庫與長沙壩水庫一起承擔(dān)著自貢市、威遠(yuǎn)縣400多家工礦企業(yè)的工業(yè)用水和60多萬城鎮(zhèn)居民的生活用水，兼顧防洪、發(fā)電、航運、養(yǎng)殖等多種功能。長葫水庫是自貢市、威遠(yuǎn)縣的重要水源，自建成以來，為灌區(qū)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和社會穩(wěn)定作出了重要貢獻(xiàn)。隨著灌區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模的擴(kuò)大，人口的增多及生活水平的提高，灌區(qū)對水的需求量越來越大，同時城市的防洪也越來越顯得重要，長葫水庫的興利防洪矛盾日益突出。

2 葫蘆口水庫泥沙淤積及其存在的主要問題

2.1 葫蘆口水庫泥沙淤積

由于種種原因，葫蘆口水庫建庫時未開展淤積測量項目，至1999年，水庫已蓄水運行21年，工程運行管理急需掌握水庫泥沙淤積情況，為水利工程管理提供科學(xué)數(shù)據(jù)。因此，于1999年開始對葫蘆口水庫進(jìn)行泥沙淤積測量。1999年在葫蘆口水庫庫區(qū)主河道上布設(shè)淤積測量橫斷面35個，支流張家溝上布設(shè)淤積測量橫斷面2個;2000年在主河道上增設(shè)淤積測量橫斷面3個，支流馬家溝上布設(shè)淤積測量橫斷面1個;現(xiàn)共有淤積測量橫斷面41個。威遠(yuǎn)河屬于季節(jié)性河流，水庫泥沙淤積主要在汛期產(chǎn)生，因此淤積測量選在汛前汛末進(jìn)行。

葫蘆口水庫1978年6月開始蓄水，庫區(qū)地形圖于1972年2月由四川省水利勘測設(shè)計院第二測量隊測繪(比例1:5000)，以此作為水庫橫斷面的初始圖，以406.00m為控制高程，分別計算出各橫斷面406.00m以下的橫剖面、斷面面積作為水庫初始值。

從1999年6月到2005年10月共測量8次，時間分別為:1999年6月、1999年10月、2000年10月、2002年3月、2002年10月、2003年10月、2004年10月、2005年10月。建庫至現(xiàn)在總淤積量，葫蘆口水庫自1978年6月開始蓄水至2005年共運行27年，經(jīng)過8次測量得出庫區(qū)總淤積量為195.6萬m3，年平均淤積量為7.2萬m3。但是，1978年到1999年的21年淤積僅有30.4萬m3，年平均淤積量僅為1.45萬m3;而1999年到2005年6年淤積了165.2萬m3，年平均淤積量達(dá)27.5萬m3。

葫蘆口水庫主要淤積在水庫的庫尾河段和庫區(qū)中部河段，在水庫庫尾形成泥沙淤積三角洲，減少了水庫的有效庫容(死水位375.0m以上庫容)。庫區(qū)21#、22#和23#斷面的部分淤積在死水位375.0m高程以上，庫區(qū)24#～35#斷面的泥沙淤積則都在死水位375.0m高程以上，包括支流張家溝和馬家溝上的泥沙淤積也都在死水位375.0m以上。

圖1 葫蘆口水庫泥沙淤積縱剖面

圖2 葫蘆口水庫泥沙淤積橫剖面

2.2 葫蘆口水庫泥沙淤積存在的主要問題

2.2.1 1999年后，泥沙淤積量有迅速增長的趨勢

水庫泥沙測量資料反映出葫蘆口水庫自1978年6月開始蓄水運用，至1999年6月，共經(jīng)歷了21個汛期，總淤積量30.4萬m3，年平均淤積量僅為1.45萬m3。葫蘆口水庫自1978年6月開始蓄水至2005年共運行27年，經(jīng)過8次庫區(qū)泥沙淤積測量，庫區(qū)總淤積量為195.6萬m3，年平均淤積量為7.2萬m3。而1999年到2005年6年水庫淤積了165.2萬m3，年平均淤積量達(dá)27.5萬m3。由此可見，進(jìn)入上世紀(jì)末本世紀(jì)初后，1999年度、2002年度和2005年度，水庫淤積量分別為77.5萬m3、115.5萬m3和68.3萬m3，為年度所測得的淤積量最大的三次。這主要是由于這三個年度汛期來水量較大，分別達(dá)到6889.8萬m3、10875.0萬m3和6808.5萬m3，而暴雨次數(shù)分別為2次、3次和2次，大暴雨次數(shù)分別為2次、1次和1次，且三年的暴雨強(qiáng)度均較大，使流域坡面產(chǎn)沙量增加。1999年至2005年，葫蘆口水庫年平均泥沙淤積27.5萬m3，為1999年前的年平均淤積量1.45萬m3的近20倍，呈現(xiàn)明顯迅速增長的趨勢。

當(dāng)然，庫區(qū)泥沙淤積測量存在一定誤差，庫區(qū)泥沙測量年份相對較短，尚不能確定葫蘆口水庫今后年平均泥沙淤積27.5萬m3或更多，但是，近期葫蘆口水庫泥沙年淤積量迅速增長的趨勢確是事實。葫蘆口水庫集雨區(qū)域為山區(qū)，河流切割較深，多成深溝峽谷地貌。沓水橋以上集雨區(qū)域內(nèi)主要是林區(qū)，植被覆蓋良好。葫蘆口水庫庫區(qū)周圍間或有階地，人口耕地較為密集，隨著近年來庫區(qū)兩岸開采白泥，植被遭到嚴(yán)重破壞，水土流失較為嚴(yán)重，這也是造成水庫泥沙年淤積量迅速增長的因素之一。

2.2.2 大部分泥沙淤積在有效庫容內(nèi)

從葫蘆口水庫泥沙淤積縱剖面和典型橫斷面圖可見，1999年后，葫蘆口水庫泥沙主要淤積在水庫的庫尾河段，而且主要淤積在死水位375.0m高程以上，即水庫興利有效庫容內(nèi)。由庫尾河段泥沙淤積橫斷面圖2(a)、(b)、(c)可以看出，1999年后，庫尾河段CS30、CS28斷面仍發(fā)生了明顯的累積性泥沙淤積;而從庫區(qū)中部河段和壩區(qū)河段泥沙淤積橫斷面圖2(d)、(e)、(f)、(g)、(h)可以看出，1999年后，CS20、CS15、CS10、CS05和壩前CS1斷面沖淤變化較小，說明該河段泥沙淤積也相對較少。

3 葫蘆口水庫流域水沙綜合調(diào)控

葫蘆口水庫泥沙存在的問題關(guān)鍵是泥沙主要淤積在死水位以上，興利有效庫容損失近期有日趨嚴(yán)重的趨勢，而造成水庫嚴(yán)重淤積的根源主要包括以下兩個方面:①近年來庫區(qū)兩岸開采白泥，植被遭到嚴(yán)重破壞，水土流失較為嚴(yán)重;②長葫水庫有效灌溉面積為2.13萬hm2，是自貢市、威遠(yuǎn)縣的重要水源，流域水資源短缺，致使葫蘆口水庫蓄水?dāng)r沙運用，泥沙無出路。水庫泥沙長期累積淤積不僅將給水庫防洪、供水和發(fā)電等造成不同程度的安全問題，而且還給水庫上游的工農(nóng)業(yè)帶來生態(tài)環(huán)境問題，葫蘆口水庫泥沙綜合治理應(yīng)該提上水庫管理的議事日程。葫蘆口水庫泥沙淤積嚴(yán)重的影響因素是多方面的，不僅包括來水來沙條件、邊界條件，而且還與水庫運行方式有關(guān)。因此，在進(jìn)行葫蘆口水庫泥沙綜合治理的過程中，需要探明水庫庫區(qū)兩岸重點產(chǎn)沙區(qū)域、水庫淤積特點、水庫運行方式等多方面內(nèi)容。經(jīng)過作者近年來的深入思考，認(rèn)為葫蘆口水庫流域水沙綜合治理措施應(yīng)包括上游與支溝攔沙(水土保持和長沙壩水庫攔沙)、重點產(chǎn)沙區(qū)治理(比如白泥開采區(qū))、庫區(qū)泥沙治理(庫區(qū)疏浚)和下游排沙用沙等。這些措施之間相互聯(lián)系、相互影響，構(gòu)成了葫蘆口水庫流域水沙治理的綜合措施。

流域水沙治理的綜合措施，首先是改善水庫集雨區(qū)域內(nèi)的自然環(huán)境條件。水庫集雨區(qū)域為山區(qū)，河流切割較深，多成深溝峽谷地貌。沓水橋以上集雨區(qū)域內(nèi)主要是林區(qū)，植被覆蓋良好。葫蘆口水庫庫區(qū)周圍間或有階地，人口耕地較為密集，隨著近年來庫區(qū)農(nóng)民在庫區(qū)兩岸開采白泥，植被遭到嚴(yán)重破壞，水土流失較為嚴(yán)重，應(yīng)加大執(zhí)法力度，禁止開采白泥，同時開展退耕還林，增加植被覆蓋，保持水土，減少流失。

對于蓄水運用的葫蘆口水庫，水庫泥沙淤積與上游、庫區(qū)來沙量成正比例關(guān)系，來沙越多，水庫泥沙淤積越多。葫蘆口水庫來水來沙主要取決于流域產(chǎn)沙、流域攔沙和流域用沙等幾個方面，通過流域水沙綜合調(diào)控(如:重點產(chǎn)沙區(qū)治理等減少流域產(chǎn)沙量、增加攔沙量和用沙量)，可以有效地減少葫蘆口水庫的來沙量，達(dá)到水庫減淤和水庫長期利用的目的。減少產(chǎn)沙量主要是通過流域內(nèi)修建梯田、造林、還草等水土保持措施，特別是重點產(chǎn)沙區(qū)域的綜合治理，提高流域的覆被度和土壤的抗蝕能力，改善流域生態(tài)環(huán)境，大大減少水庫拉沙量。上游攔沙主要包括流域攔沙與河道水庫攔沙兩個方面，流域攔沙就是在提高土壤抗蝕能力的同時，加強(qiáng)匯入水庫的支溝溝道綜合防治措施的實施與配置，通過支溝小流域坡面治理、蓄水池、沉沙凼、淤地壩、谷坊、排洪渠等攔、蓄、排相結(jié)合的坡面、溝道工程防治體系。河道水庫攔沙就是在葫蘆口水庫上游建設(shè)的各類水庫(如長沙壩)，攔截大量的流域來沙。

4 葫蘆口水庫長期興利使用的泥沙治理措施

葫蘆口水庫長期以來，采用蓄水運用的方式難以排沙，來沙只能滯留在水庫內(nèi)，致水庫淤積日趨嚴(yán)重。除實施減少上游流域來沙的攔沙用沙措施外，加強(qiáng)水庫泥沙淤積治理也是非常重要的。從葫蘆口水庫泥沙淤積的實際情況來看，庫區(qū)泥沙淤積分布很不均衡，近年來大部分泥沙淤積在有效庫容內(nèi)。因此，葫蘆口水庫泥沙綜合治理的主要思路如下:

4.1 降低水位沖刷泥沙

在汛期中降低庫水位，使庫尾泥沙淤積三角洲露出水面，當(dāng)洪水來臨時，能在三角洲上形成較大的流速，沖刷洲面上淤積的泥沙，使泥沙隨水流進(jìn)入水庫的死庫容之中或排出庫外，增加水庫的有效庫容。

4.2 底孔沖沙

在每年汛期，有泄洪需要時，首選底孔開閘泄洪沖沙方案，降低壩前淤積厚度，保護(hù)放水底孔不被堵塞。這些措施仍然是以治沙為主，從長遠(yuǎn)來講水庫來沙和淤沙仍沒有出路，難以長期充分發(fā)揮葫蘆口水庫的效益。因此，進(jìn)一步研究水庫疏浚、排沙用沙方案也是非常有必要的。

4.3 庫尾河道疏浚措施

葫蘆口水庫不間斷地向自貢和威遠(yuǎn)提供工農(nóng)業(yè)和生活用水。水資源非常保貴，降低水位沖沙將消耗很大水量。要保持水庫長期興利使用，采取人工疏浚也是必要的，直接用挖泥船在淤積三角洲上挖取泥沙，恢復(fù)有效庫容。如挖出的粗沙可用作建筑材料，還可補償部分挖沙費用。

4.4 水庫管道排沙措施

必要時可采取水庫管道排沙措施，自吸式管道排沙是在庫區(qū)內(nèi)設(shè)置帶有吸泥頭并能移動的管道，利用水庫自然水頭，將庫區(qū)淤積泥沙通過管道輸送至庫外。一些學(xué)者統(tǒng)計了一些中小型水庫運用自吸式管道排沙的實例，在水庫來水量豐富且運用得當(dāng)?shù)那闆r下(可利用汛期洪水)，該排沙方式不僅可排除當(dāng)年來沙，還可清除往年淤積的泥沙，排沙成本只是挖泥船排沙的1/4，具有排沙效率高、耗能小的優(yōu)點。

總之，進(jìn)一步研究水庫泥沙治理、排沙方案也是非常有必要的，主要目的就是為葫蘆口水庫的泥沙尋求合理的出路，以達(dá)到水庫長期興利使用的目的。

5 結(jié)論

5.1 在葫蘆口水庫泥沙淤積測量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析葫蘆口水庫泥沙淤積特性和主要存在的泥沙問題，表明:葫蘆口水庫大部分泥沙淤積在有效庫容內(nèi)，減少水庫興利庫容，且1999年后水庫泥沙淤積量有迅速增長的趨勢，且需進(jìn)一步加強(qiáng)水庫泥沙綜合治理。

5.2 經(jīng)過作者近年來的運行管理經(jīng)驗和深入思考，認(rèn)為葫蘆口水庫流域水沙綜合治理措施應(yīng)包括上游與支溝攔沙(水土保持和長沙壩水庫攔沙)、重點產(chǎn)沙區(qū)治理(比如:白泥開采區(qū))、水庫泥沙運行調(diào)度、庫區(qū)泥沙治理(庫區(qū)疏浚)和水庫管道排沙等。這些措施之間相互聯(lián)系、相互影響，構(gòu)成了葫蘆口水庫流域水沙治理的綜合措施。

5.3 應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)葫蘆口水庫泥沙淤積測量，探明水庫庫區(qū)兩岸重點產(chǎn)沙區(qū)域，為葫蘆口水庫流域水沙綜合治理措施提供堅實基礎(chǔ)資料。

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