探究水庫泥沙淤積對庫容的影響

于麗君

(遼寧省鬧德海水庫管理局，遼寧 阜新123000)

0 前 言

雖然國內各大水庫給工農業(yè)發(fā)展與人們生活帶來了不少的便利，可與此同時其也改變了原本河道的性質與特點，在一定程度上打破了原本河道徑流的平衡狀態(tài)，并且造成了嚴重程度不一的水庫泥沙淤積問題，給原本河道上下游造成了難以估計的影響作用。而鬧德海水庫主要坐落在遼寧省柳河上，其主要具備了防洪滯沙、工農業(yè)給水等特質，是目前國內規(guī)模較大的關鍵性控制管理項目，為此其的建設管理工作應當受到廣大專家學者的高度關注與重視［1］。

近幾年來，隨著鬧德海水庫的不斷完善，柳河洪水突發(fā)、河道泥沙堆積、水域范圍廣泛等要素也在不斷困擾著水庫建設工作，從而在一定程度上促使著鬧德海水庫的有效庫容不斷減少。并且根據(jù)調查顯示，水庫的泥沙淤積問題已經(jīng)逐漸發(fā)展成為限制水庫得到進一步發(fā)展的重要原因，也是當前水庫建設工作當中首要處理的任務之一。所以，本文先對加強水庫泥沙淤積防治工作的重要性進行了深入地分析，并且依據(jù)鬧德海水庫的水沙特性、沖淤量計算方式等實際情況，合理地提出水庫泥沙淤積現(xiàn)象對水庫有效庫容的影響作用。

1 加強水庫泥沙淤積防治工作的必要性與重要性

從古至今，水庫泥沙淤積現(xiàn)象不僅降低了水庫的有效庫容量，而且還在一定程度上削減了水庫自身的經(jīng)濟效益與社會效益，給水庫帶來了一些不良的影響作用。并且依據(jù)國內外水庫庫容研究項目結果得出，現(xiàn)階段不少水庫電站的經(jīng)濟效益與社會效益正逐漸受到水庫泥沙淤積現(xiàn)象的威脅，尤其是對于那部分泥沙較多的河道［2］。由此可見進一步加強水庫泥沙淤積的防治工作是具有一定必要性與重要性的。

眾所周知，柳河自身屬于多泥沙的一條河道，其主要源于內蒙古曼旗雙山子東坡朝陽溝，最終流向鬧德海水庫，而且根據(jù)實際測量結果得到，近幾年來該河道年平均含沙量為39 kg/m3，最高值為1 300 kg/m3。

通過這一系列數(shù)據(jù)可見目前鬧德海水庫的泥沙淤積問題的嚴重性與危害性是不能忽略的，廣大專家學者應當積極地分析與研究下一步有效防治泥沙淤積問題的措施。

以前，因為水庫泥沙淤積現(xiàn)象沒有影響到水庫正常運行，所以人們在思想上與行為上并沒有關注與重視過該方面的防治工作，然而伴隨著泥沙淤積問題不斷加深和良好開發(fā)壩址不斷減少的步伐，鬧德海水庫的有效庫容量也在逐漸減少，這在很大程度上就大大加重了鬧德海水庫水資源供需之間的矛盾。

尤其是在多泥沙的柳河上面修建鬧德海水庫之后，因為水庫蓄水作用，在一定程度上提高了整個柳河河道的水位，改變了河道原本運輸泥沙的性質與狀態(tài)，造成了河道水量重新分配、大量泥沙淤積等問題，導致鬧德海水庫的總效益受到了一定的負面影響。

為了建設科學合理的水庫大壩、降低水庫泥沙淤積的可能性，國內外不少專家學者正研究著如何通過適當?shù)厮畮煺{度措施來實現(xiàn)河道沖淤的平衡狀態(tài)，從而合理地提升水庫的有效庫容、增強水庫的洪水抵御能力［3］。

總而言之，務必要按照原本原道與水庫大壩的性質與特征，清晰地了解與掌握水庫泥沙淤積的規(guī)律，尋找到泥沙淤積現(xiàn)象影響水庫經(jīng)濟效益與社會效益的根本源頭，并按照具體的問題源頭，選擇出科學恰當?shù)慕鉀Q措施［4］。

2 鬧德海水庫水沙特性分析

表1 為水庫年平均水沙特性記錄表，并根據(jù)多年水庫水文實測情況分析，從各個河道水庫站的流域面積來看，位于扣河子河的石門子的上游位置水沙含量比較少，屬于較為清澈的水源地帶，位于烏根稿河的白廟子的水量比較少而沙量就比較多，在三者中是屬于含沙量較多的地帶，而位于養(yǎng)畜牧河的三家子的水量比較多而沙量就比較少，河道整體的平均含沙量就只有27.8 kg/m3，其是遼河水資源匯集的關鍵地帶。而下圖1 則為鬧德海水庫歷年來河道水沙含量變化過程圖，根據(jù)圖1，能夠觀察到近幾年來鬧德海水庫的水沙含量變化情況是巨大的，但在整體上來看其是呈現(xiàn)出逐漸減少的發(fā)展傾向。

表1 鬧德海水庫年平均水沙特性記錄表

圖1 鬧德海水庫歷年河道水沙含量變化過程圖

近幾年來，鬧德海水庫水沙含量日益降低，形成這一良好發(fā)展局面的原因不僅因為降水量增多等自然因素，而且還因為水庫泥沙淤積防治工作貫切落實等一系列人為因素。

在1983年，我國就已經(jīng)將鬧德海水庫以上的河流區(qū)域納入為國家八大水土治理地域之一，而且從那時起，人們就逐漸關注與重視水庫泥沙淤積問題，并且通過一系列行之有效的泥沙防治措施來增強水庫的作用。

柳河的重點治理區(qū)域是阜新市境內范圍，整個治理工作所涉及的規(guī)模大小為1 255 km2，當中就包括1 035 km2的水土流失面積。

而且截止2004年，其已完成治理工作的區(qū)域規(guī)模為1 011.58 km2，整個河道綠化覆蓋面高達37%，也由此可見我國政府通過一系列水庫泥沙淤積治理措施，確實在一定程度上改善了柳河流域的自然生態(tài)環(huán)境，對有效降低河道水沙含量確實起著至關重要的正面推動作用。

3 歷年水庫流域沖淤量變化的計算方式

3.1 通過水庫流域的輸沙率得出水庫流域的沖淤量

該方法需要應用如下兩條沙量平衡的數(shù)學公式:

式中:Ws入是指進入水庫流域范圍的輸沙量;Ws出是指流出水庫流域范圍的輸沙量;Ws末是指進入河道水庫站到未得到控制管理區(qū)域之間范圍的水沙含量;Ws間入是指在河道水庫站到未得到恰當控制管理的區(qū)域之間突增的水沙含量;Ws間出是指河道水庫站到大壩之間實際的水沙輸出含量。

然而這種公式法的計算模式在根本上而言存在如下兩點不足:

1)數(shù)學公式自身就擁有著一定的系統(tǒng)偏差，在計算方面單單考慮了水庫流域沙量的輸入與輸出問題。

2)因為每年的降水量與降雨強度都會存在一定的差異性，產沙模數(shù)也存在一定的不同，所以如果專家學者僅僅通過區(qū)間沙量的輸入與輸出來計算確定沖淤量，其得出的結果必定會存在一定的偏差。

3.2 通過水庫斷面測量的方式得出水庫流域的沖淤量

這種方法主要是把水庫斷面劃分為多個斷面來實施沖淤量的計算工作，可是其仍然存在著一定的不足，具體表現(xiàn)為如下3 點:

1)水庫斷面與斷面之間的距離以及測量位置的集中程度均能夠對沖淤量計算結果產生一定的影響。

2)一般而言，通過該方法所計算出來的水庫沖淤量越小，則其可能存在的偏差就會越大。

3)水庫低水位處所出現(xiàn)的塌岸問題也會影響著斷面計算法與輸沙量計算法的最終結果，甚至會導致以上兩種方法所得出的結果相差甚遠。

為了準確地計算出鬧德海水庫的沖淤量、恰當?shù)剡x擇泥沙淤積治理措施，筆者先后采用以上兩種方式來計算水庫的沖淤量，通過分析與研究能夠觀察出，兩種計算方式所得出的沖淤量在個別年份呈現(xiàn)出較大的差異性，而在其他年份則普遍較為相近，尤其在2000年以后，鬧德海水庫的沖淤量表現(xiàn)出較大的增長趨勢。筆者認為在未來發(fā)展期間內，鬧德海水庫沖淤量仍然會以增長的趨勢在變化，所以其應當值得國家政府以及廣大水庫研究者繼續(xù)重視與探究。

4 鬧德海水庫有效庫容變化情況分析

為了更清晰準確地分析與研究不同時期水庫有效庫容的變化情況，筆者把鬧德海庫容依據(jù)高程來劃分為如下幾個組別:154 ～165 m、165 ～170 m、170～174 m、174 ～177.5 m、177.5 ～179 m、179 ～181.5 m、181.5 ～192 m。根據(jù)調查數(shù)據(jù)得出，以上每種水庫庫容組別在水庫泥沙淤積防治方面所產生的作用存在一定的差異性，具體表現(xiàn)為以下3個方面:

1)高程為165 m以下的水庫有效庫容逐年呈現(xiàn)出提升的傾向，而170 ～174 m高程的水庫庫存量變化情況較大，這主要是因為該河道流域位于洪水頻繁產生、水域沖刷嚴重的地理位置。

2)177.5 ～179 m與179 ～181.5 m高程的水庫庫容量就開始呈現(xiàn)出逐年降低的傾向，但在個別的年份以及月份仍然會出現(xiàn)突增的現(xiàn)象。

3)位于181.5 ～192 m高程的水庫水位遠遠大于溢流堰頂，該水庫流域屬于防洪性的庫容位置，一般性的突發(fā)洪水是較少對其產生影響的。

由此可見，鬧德海水庫有效庫容出現(xiàn)以上變化情況的主要原因是因為政府部門在每年汛期期間都選擇了“平水控制、洪水敝泄”的解決措施，雖然在洪水敝泄的過程中，水庫流域會出現(xiàn)溯源沖刷的現(xiàn)象，水庫有效庫容也隨著措施的深入落實也得到一定地增加，可是水庫入口的水沙流量偏小，其所產生的沖刷力度過低，所以對水庫高水位位置的有效庫容影響程度就比較低。

根據(jù)歷年實踐經(jīng)驗得出，鬧德海水庫在近十年內都沒有發(fā)生較為嚴重洪水災害，汛期期間所出現(xiàn)的水沙流量也比較少，由此可見缺乏長時間且大面積的沖刷作用是形成鬧德海嚴重的水庫泥沙淤積問題的關鍵因素。

5 結 語

水庫泥沙淤積含量正逐年提高，且水庫所具備的沖刷作用日益削弱，進而使得水庫內部的死庫容逐漸占據(jù)有效庫容量，從而打破了水庫流域原本的平衡狀態(tài)、降低了水庫的經(jīng)濟效益與社會效益。

為此，應當盡可能地結合天然資源與水庫資源，了解與掌握當?shù)氐乃那闆r與泥沙變化實況，認真謹慎地研究與落實一系列能夠有效防治水庫泥沙淤積問題的措施，唯有如此方能更為高效地建設出便民、利民的水庫工程。

［1］王金萍. 鬧德海水庫水沙規(guī)律的研究［J］. 黑龍江水利科技，2007，35(03):61－62.

［2］李國安．淺析王瑤水庫運行方式與排沙減淤效果［J］. 陜西水利，2009(06):121－122.

［3］許杰庭，王紹琴，于進江，高柯．新疆頭屯河水庫排沙減淤技術的研究與應用［J］. 泥沙研究，2009(03):45－49.

［4］葉建新，綦海燕，陳亮，單麗微．鬧德海水庫下游河道泥沙淤積探討［J］. 甘肅水利水電技術，2008，44(05):315－317.