河南省宿鴨湖水庫(kù)淤積情況及成因分析

朱洪儒

（河南駐馬店市宿鴨湖水庫(kù)管理局 汝南 463300）

河南省宿鴨湖水庫(kù)淤積情況及成因分析

朱洪儒

（河南駐馬店市宿鴨湖水庫(kù)管理局 汝南 463300）

宿鴨湖水庫(kù)為駐馬店境內(nèi)平原水庫(kù)，為汝河干流控制工程。庫(kù)區(qū)淤積情況對(duì)水庫(kù)運(yùn)行影響較大。本文結(jié)合水庫(kù)建庫(kù)前后庫(kù)容曲線的變化以及庫(kù)區(qū)實(shí)測(cè)淤積情況，分析計(jì)算了水庫(kù)淤積量，并對(duì)庫(kù)區(qū)淤積變化及成因進(jìn)行了詳細(xì)剖析，為庫(kù)區(qū)運(yùn)行管理提供了參考。

平原水庫(kù) 泥沙淤積 庫(kù)容曲線 成因分析

1 水庫(kù)概況

宿鴨湖水庫(kù)位于河南省駐馬店市汝南縣城西6km處，屬淮河流域大洪河支流汝河干流控制工程，控制流域面積4498km2。水庫(kù)工程于1958年2月20日開工，同年8月20日建成。至2015年，共進(jìn)行六次除險(xiǎn)加固，現(xiàn)工程標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核。設(shè)計(jì)水位57.23m，相應(yīng)庫(kù)容11.68億m3；校核水位58.64m，相應(yīng)庫(kù)容16.38億m3；興利水位52.84m，相應(yīng)水面面積130km2。水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，全長(zhǎng)34.202km，最大壩高18m，一般壩高7～10m，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等多項(xiàng)目綜合利用的大（1）型平原水利工程。庫(kù)區(qū)分為北庫(kù)和南庫(kù)兩部分，中間以人工開挖的引洪道相連，北庫(kù)為主要庫(kù)區(qū)，南庫(kù)庫(kù)容較小，兩座泄洪閘均位于南庫(kù)。

2 庫(kù)區(qū)淤積測(cè)驗(yàn)情況

宿鴨湖水庫(kù)建庫(kù)后沒有系統(tǒng)完整的實(shí)測(cè)淤積資料。2009年水庫(kù)第六次除險(xiǎn)加固時(shí)，僅對(duì)常水位以上進(jìn)行了測(cè)量，但未涉及水下部分，2015年年底對(duì)水下泥沙淤積進(jìn)行了較為全面的測(cè)量工作。

3 水庫(kù)泥沙淤積分析

3.1 由庫(kù)容曲線變化推求淤積量

宿鴨湖水庫(kù)自建庫(kù)以來庫(kù)容曲線經(jīng)歷了三次變化，分別是1980年、2007年和2015年。

1980年水位庫(kù)容曲線是根據(jù)1956年淮委實(shí)測(cè)1∶10000地形圖量算的，1975年、1977年及1980年作了南、北庫(kù)分界調(diào)整、延長(zhǎng)和修正，1980年的修正成果作為1982年宿鴨湖水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的依據(jù)以及水庫(kù)防汛調(diào)度運(yùn)用的基礎(chǔ)資料。

2007年水位庫(kù)容曲線，水下部分是2007年底實(shí)測(cè)的，水上部分是根據(jù)河南省測(cè)繪局1997年9月航攝、2003年7月調(diào)繪的航測(cè)圖量算的，水上與水下部分測(cè)量的分界高程為51.84m。

2015年水位庫(kù)容曲線采用的是實(shí)測(cè)庫(kù)底高程推求成果。2015年測(cè)量成果僅對(duì)北庫(kù)53.84m以下淤積部分進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，北庫(kù)53.85m高程以上及南庫(kù)部分仍然采用2007年成果。

此次分析挑選1980年、2015年水位庫(kù)容曲線進(jìn)行對(duì)比。北庫(kù)、南庫(kù)及全庫(kù)新老庫(kù)容對(duì)比曲線見圖1～3。

圖1 宿鴨湖水庫(kù)北庫(kù)庫(kù)容曲線圖

圖2 宿鴨湖水庫(kù)南庫(kù)庫(kù)容曲線圖

圖3 宿鴨湖水庫(kù)庫(kù)容曲線圖

由數(shù)據(jù)分析可知，相同水位下，新庫(kù)容較老庫(kù)容有著較為明顯的減少。2015年53.84m（原征地線54.0m）以下累計(jì)庫(kù)容減少4990萬m3，58.84m以下累計(jì)庫(kù)容減少6680萬m3。經(jīng)南、北庫(kù)庫(kù)容曲線對(duì)比，基本情況是50m高程以上新庫(kù)容比老庫(kù)容偏小，愈往上新老庫(kù)容曲線相差愈小，水庫(kù)淤積絕大部分發(fā)生在北庫(kù)。南庫(kù)、北庫(kù)和總庫(kù)容對(duì)比情況如下：

南庫(kù)水位在50.00～56.00m之間，新庫(kù)容比老庫(kù)容大，在此水位區(qū)域南庫(kù)以沖刷為主，56.00m以上新庫(kù)容比老庫(kù)容小，至高水位58～59m時(shí)新庫(kù)容比老庫(kù)容減小約10.6%。北庫(kù)50.0m以上均為新庫(kù)容比老庫(kù)容小，減小幅度50.0m以下55.1%，53.84m以下減小13.9%，北庫(kù)是以淤積為主的；總庫(kù)容對(duì)比，50.0m以上均為新庫(kù)容比老庫(kù)容小，且愈往上減小量愈大，但減小的幅度愈小，沖淤趨勢(shì)和變化數(shù)量與北庫(kù)相當(dāng)。

南庫(kù)的庫(kù)面狹小，水位53.0m處庫(kù)面面積為3.8km2，并且南庫(kù)和北庫(kù)的入庫(kù)洪水均由位于南庫(kù)的夏屯泄洪閘宣泄，同時(shí)水庫(kù)庫(kù)區(qū)由壤土構(gòu)成，易受到洪水水流沖刷，因此南庫(kù)庫(kù)區(qū)56.0m以下常遇到洪水沖刷，沖刷后庫(kù)容變大是合理的。

北庫(kù)的庫(kù)面開闊，水位53.0m處庫(kù)面面積為121.3km2，且北庫(kù)至泄洪閘之間長(zhǎng)約30km，泥沙易在庫(kù)內(nèi)沉積，所以北庫(kù)常年泥沙淤積、庫(kù)容減小是合理的。

經(jīng)宿鴨湖水庫(kù)南、北庫(kù)新老庫(kù)容沖淤曲線對(duì)比，可知水庫(kù)淤積絕大部分發(fā)生在北庫(kù)，且南庫(kù)50～56m新庫(kù)容比老庫(kù)容大，56m以上新庫(kù)容比老庫(kù)容小，南庫(kù)以沖刷為主，北庫(kù)則以淤積為主，北庫(kù)53.84m以下庫(kù)容減少5570萬m3，死水位50.34m以下庫(kù)容為1398萬m3，死庫(kù)容淤積2762萬m3；因此，宿鴨湖水庫(kù)的泥沙淤積主要在北庫(kù)。

3.2 由實(shí)測(cè)資料推求淤積量

根據(jù)2015年實(shí)測(cè)水庫(kù)淤積深度等值圖，結(jié)合庫(kù)區(qū)地形等高線分布，計(jì)算出宿鴨湖水庫(kù)庫(kù)區(qū)實(shí)際淤積總量為7711萬m3，淤積量計(jì)算成果見表1。興利水位以下淤積7395萬m3，其中死水位以下淤積量為3834萬m3，占淤積量的51.85%，死水位至興利水位之間淤積3561萬m3，占淤積量的48.15%；興利水位以上淤積316萬m3，占淤積總量的4.10%。3.3泥沙淤積成果分析

表1 水庫(kù)北庫(kù)庫(kù)區(qū)實(shí)測(cè)淤積量計(jì)算表

根據(jù)上述淤積量推求成果，采用實(shí)測(cè)資料推求出的庫(kù)區(qū)淤積量為7711萬m3，其中興利水位52.84m以下淤積量7395萬m3，興利水位以上淤積量316萬m3，較采用庫(kù)容曲線推求出的淤積成果偏大。宿鴨湖水庫(kù)淤積量計(jì)算成果見表2。

由表2可以看出，興利水位52.84m以下兩種方法計(jì)算的淤積量差30.22%，興利水位52.84m與死水位50.34m之間淤積量差19.40%，死水位50.34m以下淤積量差40.27%。經(jīng)分析，主要有以下原因：

（1）水庫(kù)建庫(kù)時(shí)，庫(kù)區(qū)主河槽有大面積的耕地，而死水位對(duì)應(yīng)的水面面積52km2，經(jīng)近60年庫(kù)水浸泡，腐殖土可能已變成淤泥，此次實(shí)測(cè)淤積的厚度可能包括這部分厚度及原河道淤泥部分，造成計(jì)算結(jié)果偏大。

（2）板橋水庫(kù)“75·8”特大洪水造成潰壩，潰壩中、前期洪水洪峰流量、流速大，后期洪峰流量小、流速變小，會(huì)造成潰壩洪水進(jìn)入宿鴨湖水庫(kù)時(shí)先沖后淤，與原水位庫(kù)容關(guān)系存在偏差。

（3）宿鴨湖為平原水庫(kù)，庫(kù)區(qū)上游岸線長(zhǎng)度約25km，邊坡較緩，死水位50.34m以下庫(kù)底邊坡為1∶3000～1∶1500，鑒于建庫(kù)之初測(cè)量工具、方法及技術(shù)手段等較為落后，也可能造成水庫(kù)庫(kù)容關(guān)系比較時(shí)存在偏差。

（4）2015年水位庫(kù)容曲線依據(jù)實(shí)測(cè)的水庫(kù)淤積深度計(jì)算，淤積深度等值線間距為0.5m，對(duì)計(jì)算結(jié)果也有精度方面的影響。

4 淤積成因分析

（1）自然因素形成。由于地理、地質(zhì)條件，水庫(kù)上游部分地區(qū)土質(zhì)較為疏松、植被相對(duì)稀少，從而引發(fā)水土流失，使得上游河流中含沙量較大。同時(shí)，在汛期雨水挾帶大量泥沙進(jìn)入庫(kù)區(qū)，尤以水庫(kù)西部，大面積坡地水夾雜泥土進(jìn)入庫(kù)區(qū)，造成水庫(kù)庫(kù)床淤積壅高、庫(kù)容減少。歷史上遭遇了二十多次較大洪水考驗(yàn)，尤其是“75·8”等多次特大洪水，上游河道沖切滑塌、農(nóng)田水土流失嚴(yán)重，大量泥沙等雜物沖入水庫(kù)。

（2）人為因素影響。水庫(kù)上游及周邊地區(qū)多為村莊，雖然水庫(kù)上游53.84m高程以下土地在20世紀(jì)90年代已經(jīng)辦理過征地手續(xù)，但附近村民仍然在52.34～53.84m之間的區(qū)域進(jìn)行耕種，水位退到哪里，就耕種到哪里，將原有河道改為耕地，使得河道原有的植被和卵石層被破壞，導(dǎo)致水庫(kù)上游及周邊地表巖土層的風(fēng)化，引發(fā)水土流失，徑流攜帶泥沙進(jìn)入水庫(kù)庫(kù)區(qū)。受城鎮(zhèn)化建設(shè)的影響，公路、住宅等工程項(xiàng)目的建設(shè)，加大了洪水的含沙量。建筑廢料、生活垃圾等也隨著河道進(jìn)入庫(kù)區(qū)，而且很難通過泄洪排除，也加劇了水庫(kù)淤積和水質(zhì)破壞。

（3）工程設(shè)施不足。由于水庫(kù)建于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)對(duì)河流泥沙特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律缺乏研究和認(rèn)識(shí)，工程設(shè)計(jì)中未考慮設(shè)置排（沖）沙設(shè)施，進(jìn)庫(kù)泥沙難以排出庫(kù)外。宿鴨湖作為平原水庫(kù)，庫(kù)床比降緩，庫(kù)面面積大，攔庫(kù)大壩長(zhǎng)，上游來水進(jìn)入庫(kù)區(qū)后，下泄緩慢，尤其北庫(kù)至泄洪閘之間長(zhǎng)約30km，下泄通道過長(zhǎng)，大量泥沙沉入庫(kù)區(qū)。

表2 宿鴨湖水庫(kù)庫(kù)區(qū)淤積量推求成果對(duì)比分析表

（4）運(yùn)用條件限制。水庫(kù)淤積速度與運(yùn)用方式密切相關(guān)。經(jīng)研究分析，水庫(kù)排沙1m3需耗水10～20m3。宿鴨湖地區(qū)降雨量時(shí)空分布不均，水資源不足，水庫(kù)需首先滿足供水需求，需要水庫(kù)汛期攔洪蓄水，沒有蓄清排渾的水量條件，導(dǎo)致大部分泥沙滯留庫(kù)內(nèi)。在管理運(yùn)行中，由于北方缺水，每年第一場(chǎng)洪水含泥沙量最多，但往往是在庫(kù)容達(dá)到警戒水位才泄洪，致使洪水帶來的泥沙基本全部沉淀在水庫(kù)。

5 結(jié)語

宿鴨湖水庫(kù)自建庫(kù)運(yùn)行以來，充分發(fā)揮了防洪效益和社會(huì)效益，給汝南縣及下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全提供了重要保障。近60年來，水庫(kù)庫(kù)區(qū)淤積量7395萬m3，年平均淤積量123萬m3。隨著庫(kù)區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，庫(kù)區(qū)水土流失可能加劇。為保護(hù)水庫(kù)發(fā)揮最大防洪效益及社會(huì)效益，建議一方面加大庫(kù)區(qū)水土保持力度，減少水土流失，另一方面加強(qiáng)水庫(kù)管理、優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度，以減少庫(kù)區(qū)淤積■