淺談水庫(kù)泥沙淤積及其防治工作

【摘要】在河流上修建水庫(kù)后，泥沙隨水流進(jìn)入水庫(kù)，在庫(kù)內(nèi)沉積形成水庫(kù)淤積。水庫(kù)淤積的速度與入庫(kù)徑流中的含沙量、水庫(kù)的運(yùn)用方式、水庫(kù)的形態(tài)等因素有關(guān)；通常位于水土流失區(qū)的水庫(kù)淤積都比較嚴(yán)重。本文就水庫(kù)泥沙淤積及其防治工作進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】泥沙淤積；橫斷面；縱剖面

一、水庫(kù)泥沙的沖淤現(xiàn)象和基本規(guī)律

1、庫(kù)區(qū)水流形態(tài)和輸沙流態(tài)。

庫(kù)區(qū)水流形態(tài)主要有壅水流態(tài)和均勻流態(tài)兩種。均勻流態(tài)的挾沙特征與一般天然河道相同，稱(chēng)為均勻明留輸沙流態(tài)，這種流態(tài)挾帶的泥沙數(shù)量沿程不變。當(dāng)來(lái)沙量與水流可以?huà)稁У纳沉坎灰恢聲r(shí)，就會(huì)發(fā)生沿程預(yù)計(jì)或沿程沖刷。在壅水流態(tài)下，庫(kù)區(qū)會(huì)發(fā)生以下三種輸沙流態(tài)：

1）渾水進(jìn)入庫(kù)區(qū)壅水段后，泥沙擴(kuò)散到水流全斷面，由于壅水，流速沿程遞減，水流能挾帶的泥沙數(shù)量也沿程遞減；

2）入庫(kù)渾水含砂較濃且細(xì)顆粒較多，渾水進(jìn)入壅水段后，不予庫(kù)內(nèi)清水發(fā)生全局性摻混，而潛到清水下面沿庫(kù)底向下游運(yùn)動(dòng)，則形成所謂的異重流輸沙流態(tài)；

3）異重流抵達(dá)壩前而不能排除庫(kù)外時(shí)，異重流渾水在壩前清水水面以下滯蓄而形成渾水水庫(kù)。在壅水明流輸沙流態(tài)時(shí)，如泄流量很小，庫(kù)區(qū)壅水程度較大，流速極小而來(lái)沙較多、較細(xì)時(shí)，也會(huì)形成渾水水庫(kù)輸沙。

綜上所述，庫(kù)區(qū)不同的水流形態(tài)有著預(yù)制相應(yīng)的輸沙流態(tài)。而不同的輸沙流態(tài)，又產(chǎn)生不同的淤積形態(tài)。

2、水庫(kù)泥沙的沖刷現(xiàn)象。

庫(kù)區(qū)泥沙沖刷可分為溯源沖刷、沿程沖刷和壅水沖刷三種：

1）溯源沖刷。指當(dāng)庫(kù)水位下降時(shí)所產(chǎn)生的向上游發(fā)展的沖刷。庫(kù)水位降落到預(yù)計(jì)面以下越低，其沖刷程度越大，向上游發(fā)展的速度越快，沖刷末端的發(fā)展也越遠(yuǎn)。溯源沖刷發(fā)展的形式與庫(kù)水位的降落情況、前期淤積物的密實(shí)抗沖性等因素有關(guān)。

2）沿程沖刷。指不受水庫(kù)水位升降影響的庫(kù)段，因水沙條件改變而引起的沖刷。即當(dāng)水沙條件如流量和含砂率發(fā)生變化時(shí)，原來(lái)的河床就會(huì)不相適應(yīng)，為了調(diào)整河床使之適應(yīng)變化后的水沙條件，所發(fā)生的沖刷（或淤積，淤積時(shí)即為沿程淤積）。

3、庫(kù)區(qū)泥沙淤積形態(tài)。

庫(kù)區(qū)泥沙的淤積形態(tài)，分縱剖面形態(tài)與橫斷面形態(tài)；縱剖面形態(tài)基本上有三角洲淤積、錐體淤積和帶狀淤積。橫斷面形態(tài)主要有全斷面水平淤高、主槽淤積和沿濕潤(rùn)周均勻淤積。

1）三角洲淤積。淤積體的縱剖面呈三角形形態(tài)，這種淤積形態(tài)多見(jiàn)于庫(kù)容相對(duì)于入庫(kù)洪量較大的水庫(kù)，特別是湖泊型水庫(kù)。當(dāng)這類(lèi)水庫(kù)的庫(kù)水位較高且變幅較小時(shí)，挾沙水流進(jìn)入回水末端后，隨著水深的沿程增加，水流流速逐漸減??；相應(yīng)挾沙能力也沿程減小，泥沙就不斷落淤。

2）錐體淤積。淤積體的縱剖面呈錐體形態(tài)，此淤積形態(tài)在多沙河流上的中小型水庫(kù)中常見(jiàn)。這類(lèi)水庫(kù)的壅水段短，庫(kù)水位變幅大；底坡大，壩不高，在進(jìn)庫(kù)水流沙較高的情況下，含沙水流往往能將大量泥沙帶到壩前而形成錐體淤積。

3）帶狀淤積。淤積體的縱剖面自壩前到回水末端呈均勻分布的帶狀形態(tài)，這種淤積形態(tài)多見(jiàn)于庫(kù)水位變動(dòng)較大的河道型水庫(kù)，這類(lèi)水庫(kù)在進(jìn)庫(kù)泥沙顆粒較細(xì)且水流含沙量較少時(shí)，往往形成帶狀淤積。影響淤積縱坡面形態(tài)的因素，包括有庫(kù)區(qū)地形、入庫(kù)水沙條件、水庫(kù)運(yùn)行方式、庫(kù)容大小和直流入?yún)R等。其中，水庫(kù)運(yùn)用方式對(duì)淤積形態(tài)起著決定作用。

4、水庫(kù)泥沙沖淤的基本規(guī)律。

水庫(kù)淤積的主要形式是壅水淤積。通過(guò)淤積對(duì)河床組成、河床比降和河床斷面形態(tài)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而提高水流挾沙能力，達(dá)到新的輸沙平衡。同樣，沖刷也是通過(guò)對(duì)河槽的調(diào)整來(lái)適應(yīng)變化的水沙條件。沖淤的結(jié)果都是達(dá)到不沖不淤的平衡狀態(tài)。這就是沖淤發(fā)展的第一二個(gè)基本規(guī)律，即沖淤平衡趨向性規(guī)律。

水庫(kù)泥沙沖淤的另一個(gè)基本規(guī)律是“淤積一大片，沖刷一條帶”。因挾帶泥沙的渾水到哪里，哪里就會(huì)發(fā)生淤積，而淤積在橫斷面上往往是平行淤高，這就是“淤積一大片”的特點(diǎn)。當(dāng)庫(kù)水位下降，水庫(kù)泄流能力又足夠大時(shí)，水流歸槽，沖刷主要集中在河槽內(nèi)，就能將庫(kù)區(qū)拉出一條深槽，形成灘槽分明的橫斷面形態(tài)，這就是“沖刷一條帶”的特點(diǎn)。

二、多沙河流水庫(kù)淤積的防治措施

水庫(kù)淤積的防治措施，主要包括3個(gè)方面，即將其水土保持減少泥沙入庫(kù)，合理運(yùn)用減少庫(kù)淤積和清除水庫(kù)淤積措施。

1、加強(qiáng)水土保持減少泥沙入庫(kù)。

水土保持是建設(shè)水庫(kù)淤積的根本途徑，它既能保水保土保肥，又能攔沙。減少入庫(kù)泥沙量，因而從根本上解決了水庫(kù)的淤積問(wèn)題。關(guān)于水土保持措施主要包括生物措施、農(nóng)業(yè)措施和工程措施3方面，應(yīng)根據(jù)具體情況合理進(jìn)行選擇。

2、合理運(yùn)用減少水庫(kù)淤積。

對(duì)水庫(kù)進(jìn)行合理運(yùn)用管理，主要包括采樣引洪放淤、蓄清排渾、攔洪蓄水、異重流拍沙等運(yùn)用方式。

1）引洪放淤。引洪放淤主要有引洪淤灌、淤灘造田和洼地放淤等方式；通過(guò)水庫(kù)的引洪放淤，不僅可營(yíng)造農(nóng)田、改良土壤，也能減少水庫(kù)的泥沙淤積程度。

2）蓄清排渾。多沙河流的泥沙主要集中在汛期，尤其是汛期的前幾次洪水。蓄清排渾運(yùn)用方式，就是在汛期的主要拉沙季節(jié)，采用空庫(kù)迎訊或降低水位運(yùn)用，當(dāng)洪水挾帶大量泥沙入庫(kù)時(shí)，利用排沙設(shè)施（如排沙底孔、輸沙隧洞）排沙減淤，當(dāng)河中含沙量較小時(shí)，攔蓄徑流，蓄水興利。也可通過(guò)并聯(lián)、串聯(lián)水庫(kù)，多個(gè)聯(lián)合運(yùn)用，以達(dá)到蓄清排渾的目的。

3）攔洪蓄水。對(duì)于庫(kù)容相對(duì)較大，河流含沙量較小的水庫(kù)，可采用攔洪蓄水，即水庫(kù)常年蓄水，非汛期攔蓄基流，汛期攔蓄洪水，并根據(jù)具體情況泄放水量。由于水庫(kù)常年蓄水，往往淤積速度較快、水庫(kù)壽命縮短，所以有時(shí)要結(jié)合蓄清排渾運(yùn)用方式。

三、結(jié)束語(yǔ)

水庫(kù)泥沙淤積是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期研究解決的水庫(kù)技術(shù)問(wèn)題，與水庫(kù)運(yùn)行安全及綜合經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮息息相關(guān)。水庫(kù)排沙應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行比較后現(xiàn)在，也可以結(jié)合進(jìn)行，以更好地減輕水庫(kù)淤積。