鬧德海水庫(kù)泥沙淤積對(duì)庫(kù)容的影響分析

劉麗麗 趙 軒

（鬧德海水庫(kù)管理局 遼寧阜新 123000）

鬧德海水庫(kù)泥沙淤積對(duì)庫(kù)容的影響分析

劉麗麗 趙 軒

（鬧德海水庫(kù)管理局 遼寧阜新 123000）

鬧德海水庫(kù)位于彰武縣滿堂鄉(xiāng)，是一座防洪滯沙、農(nóng)田灌溉、工業(yè)供水等綜合利用的大（Ⅱ）型水庫(kù)，也是遼寧省柳河上的一座重要控制工程。水庫(kù)自建成以來(lái)，受柳河洪水暴漲暴落、泥沙含量大、范圍廣等因素影響，水庫(kù)的有效庫(kù)容逐年減少，到2009年累計(jì)淤積量達(dá)500萬(wàn)m3左右，大大削減了水庫(kù)興利庫(kù)容。泥沙問(wèn)題成為制約水庫(kù)發(fā)展的瓶頸。本文詳細(xì)分析了泥沙來(lái)源、水沙特性及洪水對(duì)淤積的影響，通過(guò)輸沙率法和實(shí)測(cè)斷面法分析比較得出歷年淤積情況，推求得到?jīng)_淤量變化對(duì)庫(kù)容的影響。為水庫(kù)運(yùn)行管理提供理論依據(jù)。

水沙特性 輸沙率法 實(shí)測(cè)斷面法 沖淤量變化 庫(kù)容

1 泥沙來(lái)源分析

柳河是遼河右側(cè)的一條較大的多泥沙河流，發(fā)源內(nèi)蒙古奈曼旗雙山子?xùn)|坡朝陽(yáng)溝，在石門子水文站以下有養(yǎng)畜牧河和烏根稿河兩支流匯入，匯合入鬧德海水庫(kù)，經(jīng)彰武、新民進(jìn)入遼河。河沙主要來(lái)自上游三條支流。各支流基本概況如表1所示。多年平均輸沙量達(dá)到1047萬(wàn)t，實(shí)測(cè)最大含沙量為1300kg/m3。根據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均入庫(kù)徑流量為1.826億m3，年平均輸沙量為713.0萬(wàn)t，平均含沙量為39.0kg/m3。

2 水沙特征分析

2.1多年平均水沙特性分析

分析采用資料系列為1961年以來(lái)的水文資料，以1965～2009年系列為基準(zhǔn)、以三站之和代表入庫(kù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，平均水沙特征值如表2所示。

綜上可見(jiàn)，相對(duì)于流域面積而言，石門子以上水沙量偏少，沙量偏少更多，為相對(duì)清水來(lái)源區(qū)；白廟子水量偏少，沙量偏多，為泥沙集中來(lái)源區(qū)；三家子站水沙量均偏多，水量偏多更多，平均含沙量?jī)H27.8kg/m3，為三站中最小，但水量是主要來(lái)源區(qū)之一。

2.2入庫(kù)水沙總量分析

鬧德海水庫(kù)入庫(kù)水沙總量年際變化很大，總體呈減少趨勢(shì)。從歷年水沙變化過(guò)程圖（如圖1

所示）三站之和看，1963年水沙量最大，分別為7.351億m3和7538.4萬(wàn)t；2009年水沙量最少，分別為0.5347億m3和24.8萬(wàn)t，最大和最小相差13.7和304倍。各年代水沙量的變化呈逐年代減少，到2000年后三站年水沙量之和只有60年代的27%和3.7%，占70年代的42%和14%。

表1 各支流基本概況

表2 多年平均水沙特征值

圖1 三站歷年水沙量變化過(guò)程圖

2.3水沙量逐年減少原因分析

鬧德海水庫(kù)近年來(lái)入庫(kù)水沙量逐年減少，除了降雨等自然氣候因素影響外，與柳河流域的治理有很大關(guān)系。1983年國(guó)家將鬧德海水庫(kù)以上的柳河流域列為國(guó)家水土保持八大重點(diǎn)治理區(qū)之一。柳河流域重點(diǎn)治理區(qū)在阜新市境內(nèi)，總面積1255km2，其中水土流失面積1035km2，1983年規(guī)劃治理面積732km2。至1993年完成治理措施面積709km2，2004年治理區(qū)完成治理面積1011.58km2，森林覆蓋率達(dá)37%，從根本上改變了柳河流域的生態(tài)環(huán)境。流域的綜合治理減少了產(chǎn)流產(chǎn)沙量，對(duì)鬧德海入庫(kù)水沙特征變化起重要作用。

3 歷年沖淤量變化

（1）運(yùn)用輸沙率法計(jì)算庫(kù)區(qū)沖淤量：運(yùn)用

沙量平衡公式計(jì)算。

式中，Ws入為入庫(kù)水文站的輸沙量；Ws出為出庫(kù)站的輸沙量；Ws未入庫(kù)水文站到大壩區(qū)未控制區(qū)域沙量，可簡(jiǎn)化計(jì)算為區(qū)間的加入與輸出之差；Ws間入為入庫(kù)水文站到大壩區(qū)間加入沙量，Ws間出為入庫(kù)水文站到大壩區(qū)間輸出沙量。

缺點(diǎn)：①計(jì)算方法本身會(huì)存在系統(tǒng)偏差，只考慮主要沙量的加入和輸出；②區(qū)間加入、輸出的計(jì)算，由于各年的降雨分布、降雨強(qiáng)度等不同，產(chǎn)沙模數(shù)存在差異，對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。

（2）運(yùn)用斷面測(cè)量法計(jì)算庫(kù)區(qū)沖淤量：將斷面分成若干個(gè)斷面進(jìn)行逐年測(cè)量計(jì)算的方法。

缺點(diǎn)：①斷面間的間距和測(cè)點(diǎn)的集中程度直接影響測(cè)驗(yàn)精度；②淤積量越小相對(duì)誤差越會(huì)偏

大，③庫(kù)區(qū)低水位時(shí)存在的塌岸現(xiàn)象也造成斷面法和輸沙率法淤積量計(jì)算有差異。

為提高各年沖淤量計(jì)算精度，采用兩種方法進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2所示。經(jīng)比較分析：除個(gè)別年份斷面法和輸沙率法計(jì)算結(jié)果差異較大。多數(shù)年份在沖淤總量斷面法與沙量平衡法也基本接近。2000以后沖淤量明顯增加。在未來(lái)有增長(zhǎng)趨勢(shì)，應(yīng)加以關(guān)注。

4 有效庫(kù)容變化

4.1歷年不同水位庫(kù)容變化

為分析不同高程段庫(kù)容變化，將庫(kù)容按高程劃分為：154～165m、165～170m、170～174m、174～177.5m、177.5～179m、179～181.5m、181.5～192m，各高程段歷年庫(kù)容變化過(guò)程如圖3所示。

結(jié)果表明：165m高程以下多年平均庫(kù)容為131.3萬(wàn)m3，庫(kù)容面積略有增大趨勢(shì)，170～174m高程段處于洪水壅水淤積、落水沖刷頻繁發(fā)生的部位，沖淤變化較大，庫(kù)容變化稍大。177.5～179m高程段庫(kù)容除1977和2005年等個(gè)別年份外庫(kù)容總體呈減小趨勢(shì)；179～181.5m高程段庫(kù)容2002年以前相對(duì)穩(wěn)定，平均約1700萬(wàn)m3，2003年明顯增大達(dá)1953萬(wàn)m3，之后呈減少趨勢(shì)。181.5～192m高程段水位已經(jīng)超過(guò)溢流堰頂，屬防洪庫(kù)容，只有特大洪水才淹沒(méi)該段，一般洪水時(shí)受水庫(kù)影響較小。

庫(kù)容變化原因分析：1995年-2010年期間1963、1984、1994年發(fā)生大洪水。2001～2009年整個(gè)汛期均采用“平水控制，洪水敞泄”的運(yùn)用方式，而且沒(méi)有較大洪水過(guò)程入庫(kù)，水庫(kù)運(yùn)用除2008年除險(xiǎn)加固敞泄5個(gè)月（3月～8月）和2005年有1天敞泄之外，其他時(shí)間均沒(méi)有敞泄，在敞泄運(yùn)用時(shí)，庫(kù)區(qū)發(fā)生溯源沖刷，庫(kù)容增加，但入庫(kù)流量小，沿程沖刷極其有限，庫(kù)區(qū)的沖刷主要在壩前庫(kù)段，對(duì)高水位庫(kù)容的影響很小。經(jīng)以往經(jīng)驗(yàn)分析，本水庫(kù)在連續(xù)敞泄期流量小于20m3/s時(shí)庫(kù)區(qū)發(fā)生小水過(guò)程淤積，流量大于300m3/s時(shí)發(fā)生滯洪淤積，流量在20～300m3/s時(shí)發(fā)生沖刷。近10年來(lái)無(wú)較大洪水，汛期流量較小，不能進(jìn)行大面積沖刷且常為淤積流量是造成泥沙淤積增長(zhǎng)的直接原因。

5 結(jié)論

研究表明：水庫(kù)的淤積量將會(huì)逐年增加，在無(wú)較大流量的沖刷下，將在占據(jù)死庫(kù)容后逐漸侵占有效庫(kù)容，進(jìn)而影響水庫(kù)的的興利調(diào)節(jié)和正常的效益。因此，應(yīng)充分利用有效資源和天然條件，準(zhǔn)確掌握水雨情、泥沙變化，探索泥沙防治的新措施才是長(zhǎng)久之計(jì)。

1 岳家庚. 鬧德海水庫(kù)異重流排沙方案[J]. 黑龍江水利科技, 2013年01期.

2 陳瑞, 沈英浩, 張國(guó)輝. 鬧德海水庫(kù)水沙特性分析. 水利水電技術(shù), 2004年05期.

3 孫長(zhǎng)江, 孫瑤, 王磊. 人類活動(dòng)對(duì)柳河水沙影響分析.水資源與水工程學(xué)報(bào), 2007年03期.

圖2 鬧德海庫(kù)區(qū)歷年累計(jì)沖淤量變化

圖3 歷年不同水位庫(kù)容變化

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.009

TV145+.1

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1672-2469(2014)07-0030-04

劉麗麗（1987年—），女，助理工程師。