萬安水庫泥沙淤積分析

陳光平，程愛平

（江西省贛州市水文局，江西 贛州 34100）

1 基本情況

1.1 自然地理

萬安水庫壩址位于江西省萬安縣芙蓉鎮(zhèn)上游2 km的土橋頭，地處東經(jīng) 114°41′，北緯 26°33′,上游距贛州市、下游距吉安市各90 km。

萬安水庫位于贛江中游，是大（1）型水利樞紐工程，集水面積 36 900.3 km2,總庫容22.14億m3，設(shè)計(jì)蓄水位100.00 m,初期運(yùn)行蓄水位96.0 m，正常庫容10.38億m3，平均水深10.38 m。

1.2 河流水系

贛江發(fā)源于石城縣洋地鄉(xiāng)石寮崠，河口為永修縣吳城鎮(zhèn)望江亭。流域面積82 809 km2，主河道長823 km?？v貫江西南北，贛州以上為上游，屬山區(qū)性河流，河道多彎曲，水淺流急，沿途納湘水、濂江、梅江、平江、桃江，稱為貢水，在贛州市八景臺(tái)與章江匯合而成贛江。自贛州市至新干縣為中游，新干以下至河口稱為下游。

1.3 水文測站

峽山水文站地處贛州市于都縣羅坳鄉(xiāng)峽山村，集水面積15 975 km2，是貢江控制站，國家重要水文站。

居龍灘水文站地處贛州市贛縣大田鄉(xiāng)居龍灘村，集水面積7 751 km2，是桃江控制站，國家重要水文站。

翰林橋水文站地處贛州市贛縣吉埠鎮(zhèn)老合石村，集水面積2 689 km2，是平江控制站，國家重要水文站。

壩上水文站地處贛州市章貢區(qū)水南鎮(zhèn)臘長村，集水面積7 657 km2，是章江控制站，國家重要水文站。

棉津水文站地處吉安市萬安縣芙蓉鎮(zhèn)，集水面積36 818 km2。為贛江上游控制站，位于萬安電站上游約16 km處。1985年撤消流量、懸移質(zhì)輸沙率監(jiān)測，收集有1956～1984年連續(xù)29年的流量及泥沙資料。

西門水文站1979年設(shè)立，為萬安水利樞紐工程設(shè)計(jì)施工及科研需要而設(shè)立的專用水文站。集水面積36 900km2，位于萬安電站下游約2km處，距河口346km。已收集1984～1987年連續(xù)4年流量及泥沙資料。

吉安水文站地處吉安市吉州區(qū)，1930年設(shè)立，集水面積56 223 km2,為贛江中游控制站，國家重要水文站。

2 上游來沙量分析

萬安水庫的來沙量主要是贛江上游的貢江、桃江、平江及章江這4條主要支流的來沙量。因此，選取貢江峽山站、桃江居龍灘站、平江翰林橋站、章江壩上站作為萬安入庫泥沙控制站。在這4條支流上，均建有國家基本水文站，有泥沙測驗(yàn)項(xiàng)目。

2.1 基本情況

贛江上游4支均在贛州市匯入，贛州市流域面積35 672 km2（贛江部分），占萬安水庫流域面積的96.7%，萬安水庫的來水量及產(chǎn)沙量主要來源于贛州。贛州多年平均年降水量為1 560 mm。年降水量的年際變化較大，最大年平均降水量是最小年平均降水量的2.02倍。降水時(shí)空分配不均，4～6月是降水量最集中的時(shí)期，占年降水量的41%～55%。年平均降水日數(shù)為156～170 d，是全國降水日數(shù)最多的地區(qū)之一。

多年平均年徑流總量為336.5億m3，平均年徑流深854.6 mm。徑流量的年內(nèi)分配不平衡，汛期平均徑流量占全年徑流量的72.6%，非汛期平均徑流量占全年徑流量的27.4%。徑流量的年際變化規(guī)律與降水量的年際變化規(guī)律一致，最大年徑流深在1 450～1 850 mm之間。

2.2 來沙量分析

2.2.1 上游四支歷年泥沙變化

依據(jù)《中華人民共和國水文年鑒長江流域水文資料》[1]，贛江上游四支貢水峽山站、桃江居龍灘站、平江翰林橋站、章水壩上站及棉津站1959～2011年歷年來沙量見表1。棉津站泥沙資料系列從1959～1984年，棉津水文站位于萬安水庫壩前位置，1988年撤銷。棉津站泥沙量減去上游四支總來沙量為贛江上游四支至萬安水庫壩址區(qū)間的來沙量。

贛江上游四支及棉津站1959～2011年歷年來沙量見圖1。由圖1可知，上游四支來沙量1959年以來總體上是下降趨勢，特別是1995年后贛江上游四支來沙量明顯偏少。由表1可知，贛江上游四支1959～1984年多年平均來沙量726萬t/a，1985～1993年多年平均來沙量620萬t/a，1994～2011年多年平均來沙量447萬t/a。分析其主要原因，一方面因?yàn)橼M江上游修建多座水庫攔沙的作用；另一方面贛江上游水土保持卓有成效。2011年贛江上游區(qū)平均森林覆蓋率上升至76.2%，是全國平均森林覆蓋率的4.1倍，同時(shí)大量采砂等人類活動(dòng)也有一定影響。

表1 贛江上游四支及棉津站歷年來沙量 萬t/a

續(xù)表1 贛江上游四支及棉津站歷年來沙量 萬t/a

按《水文資料整編規(guī)范》[2]建立1959～1984年贛江上游四支總來沙量與棉津站來沙量相關(guān)關(guān)系（見圖2）。由圖2可以看出，贛江上游四支總來沙量與棉津站沙量相關(guān)系數(shù)R2=0.977，相關(guān)關(guān)系良好。依據(jù)此關(guān)系線，可計(jì)算棉津站位置1985～2011年歷年來沙量，相應(yīng)可計(jì)算出上游四支與萬安壩址區(qū)間歷年來沙量，計(jì)算結(jié)果見表2。

2.2.2 萬安水庫建庫前后來沙量

萬安水庫于1993年6月下閘蓄水發(fā)電，因此以1994年為建庫的分界線。為便于分析，棉津站泥沙資料系列分別采用1959～1984年作為一個(gè)系列，1985～1993年作為一個(gè)系列。分別計(jì)算萬安水庫建庫前1959～1993年、建庫后1994～2011年萬安水庫入庫站位置棉津站來沙量（見表 3）。

圖1 贛江上游四支及棉津站歷年來沙量

圖2 贛江上游四支總來沙量與棉津站相關(guān)關(guān)系圖

表2 各階段萬安水庫上游多年平均來沙量變化 萬t/a

表3 萬安水庫建庫前后不同階段來沙總量 萬t/a

由表3可知，1959～1984年贛江上游四支總來沙量約18 900萬t，期間棉津站來沙量約 21 000萬t，因此推算贛江上游四支至棉津站區(qū)間來沙量約2 100萬t，區(qū)間多年平均來沙量80.8萬t/a；1985～1993年贛江上游四支總來沙量5 580萬t；建庫前1959～1993年，贛江上游四支流總來沙量24 500萬t，贛江上游四支至棉津站區(qū)間來沙量2 700萬t，合計(jì)27 200萬t，多年平均780.8萬 t/a。

建庫后1994～2011年贛江上游四支流來沙量8 040萬t,棉津站來沙量8 940萬t，贛江上游四支至萬安庫區(qū)區(qū)間來沙量為900萬t。建庫后多年平均來沙量496.7萬t，比建庫前減少了284.1萬t。

3 下游出庫泥沙分析

萬安水庫出庫泥沙主要由西門站控制。該站只收集了1984～1987年連續(xù)4年泥沙資料。但距離上游棉津站僅18km且中間無支流加入，所以可借用棉津站的資料代替西門站資料，棉津站撤消后采用吉安站資料反推西門站泥沙量。

3.1 棉津站與吉安站泥沙關(guān)系

棉津水文站位于萬安電站上游約16 km處，是萬安電站的入庫站，1984年停測。棉津站至吉安站逐年泥沙情況見表4。從1959～1960年、1964～1984年兩個(gè)系列分析統(tǒng)計(jì)（1961～1963年吉安站無資料），棉津站的多年實(shí)測泥沙量18 600萬 t，吉安站多年實(shí)測泥沙量為22 400萬t,區(qū)間泥沙總量為3 800萬t,區(qū)間多年平均來沙量為165萬t。

點(diǎn)繪棉津站與吉安站1956～1984年歷年輸沙量相關(guān)關(guān)系。由圖3可見，兩站輸沙量相關(guān)關(guān)系較好。

3.2 西門站輸沙量的推求

西門水文站距棉津水文站約18 km，之間無較大支流匯入，該站在萬安電站壩址下游約2 km，為出庫站，西門站與棉津站集水面積之比為0.998。1965～1983年借用棉津站輸沙資料，將棉津站1965～1983年歷年輸沙資料與根據(jù)吉安站減各支流輸沙量推求出的西門站歷年泥沙進(jìn)行對(duì)比，推求1988～2011年西門站歷年輸沙量（見表 5）。

3.3 出庫泥沙分析

根據(jù)表5分別計(jì)算西門站歷年徑流量、輸沙量5年滑動(dòng)變化值及建庫前后多年平均輸沙量，分別見表 6、表 7。

表4 棉津站至吉安站區(qū)間泥沙統(tǒng)計(jì)表（1959～1984）萬t/a

圖3 棉津站與吉安站（1956～1984年）歷年輸沙量關(guān)系圖

表6、表7可知，西門站建庫前后輸沙量變化較為明顯，建庫前年最大輸沙量為1 440萬 t，建庫后年最大輸沙量為961萬 t；建庫前多年平均年輸沙量為738萬 t，建庫后多年平均年輸沙量為184萬 t，即建庫后出庫泥沙量平均每年減少了554萬 t。從近10年西門站年輸沙量情況看，年際間變化較小，年輸沙量在150萬 t左右，趨于穩(wěn)定。

4 庫區(qū)泥沙分析

4.1 重點(diǎn)斷面泥沙淤積分析

4.1.1 贛州斷面淤積計(jì)算

從贛州實(shí)測的大斷面成果表 《萬安水庫實(shí)測大斷面監(jiān)測資料》[3]及點(diǎn)繪的大斷面圖中分析，在高程95m的基準(zhǔn)上，分別按每隔兩年計(jì)算一次大斷面面積，前后面積差即為本斷面淤積的面積（見表8）。

點(diǎn)繪的大斷面圖4分析，沖淤變化主要在河道主槽。從2006～2010年大斷面分析，河床有下切趨勢，按泥沙運(yùn)行規(guī)律不太合理。分析主要原因可能是河道取沙以及測量誤差等因素所致。

從計(jì)算的贛州大斷面面積分析，建庫前1988～1993年間，河道主要是以淤積為主。建庫后1998～2004年，河道也是以淤積為主，但淤積程度比建庫前要??；2006～2010年間，河道主要以沖刷為主，沖刷趨勢是逐年減少。

4.1.2 大湖江斷面泥沙淤積分析

從大湖江實(shí)測的大斷面成果表及點(diǎn)繪的大斷面圖分析，在高程95m的基準(zhǔn)上，分別按每隔兩年計(jì)算一次大斷面面積，前后面積差即為本斷面淤積的面積（見表9）。

從點(diǎn)繪的斷面圖5分析，萬安水庫蓄水前的1988～1994年間，大斷面的沖淤交替，但總的趨勢變化不大。從1996年開始，雖有沖刷，但以淤積為主，從建庫后的1994～2011年間，共淤積的面積為788 m2，河床主槽淤高1.2 m左右。

從表9中分析，萬安水庫建庫前（止1994年）沖淤變化較為頻繁，但總的是以沖刷為主。建庫后（1994～2011年）年際間有沖、有淤，但總的趨勢以淤積為主。

表5 西門水文站歷年輸沙量推求 萬t/a

表6 西門水文站歷年輸沙量變化情況 萬t/a

表7 建庫前后西門站多年平均輸沙量萬t/a

5 結(jié)語

（1）1959～1984 年，贛江上游四支峽山、居龍灘、翰林橋、壩上四站泥沙總量18 900萬t，棉津站泥沙總量

21 000萬t，區(qū)間總來沙量為2 100萬t，區(qū)間多年平均來沙量80.8萬t/a。

表8 萬安水庫建庫前后贛州斷面淤積情況表 m2

表9 萬安水庫建庫前后大湖江斷面淤積情況表 m2

圖4 贛州歷年大斷面圖

圖5 大湖江歷年大斷面圖

（2）由贛江上游四支流歷年總來沙量及推算出的棉津站歷年來沙量，計(jì)算出建庫前1959～1993年萬安水庫建庫前總泥沙量24 500萬t。

（3）建庫后1994～2011年，贛江上游四支入庫總來沙量8 040萬 t，上游四支流至萬安水庫區(qū)間來沙量900萬 t，萬安水庫總來沙量8 940萬t。

（4）建庫 1994～2011年萬安水庫出沙量 3 350萬 t，因此粗略估算建庫后萬安水庫總淤積量5 590萬t，河道采沙等人類活動(dòng)影響未統(tǒng)計(jì)。

（5）贛州斷面淤積情況有沖有淤，無明顯的沖淤變化規(guī)律；大湖江斷面淤積情況為有沖有淤，總趨勢以淤積為主，建庫后已淤高約1.2 m。

[1]水利部水文局.中華人民共和國水文年鑒長江流域水文資料[R].1959-2011.

[2]SL247-1999水文資料整編規(guī)范[S].

[3]萬安水電站.萬安水庫實(shí)測大斷面監(jiān)測資料[R].1988-2011.