第一篇：水庫(kù)泥沙論文

摘要：由于我國(guó)有許多河流是含沙量高、輸沙量大的多泥沙河流, 水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題異常嚴(yán)重，所以水庫(kù)泥沙淤積的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。前人對(duì)水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題做了大量研究探討，本文對(duì)我國(guó)水庫(kù)泥沙淤積研究的狀況和成果進(jìn)行了全面的綜述。內(nèi)容包括：水庫(kù)泥沙淤積的形態(tài)、入庫(kù)水沙條件變化引起的問(wèn)題、水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)泥沙問(wèn)題研究等方面，并舉例國(guó)內(nèi)著名的小浪底水利樞紐工程作為案例分析。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)；泥沙；淤積問(wèn)題；處理方法；小浪底工程

一．引言

水庫(kù)泥沙淤積主要是河水挾帶的泥沙在水庫(kù)回水末端至攔河建筑物之間庫(kù)區(qū)的堆積。攔河筑壩后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端與天然河流原水面線相切的水面曲線。水流進(jìn)入庫(kù)區(qū)后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程減小, 因而水流挾沙能力沿流程降低, 出現(xiàn)泥沙淤積。水庫(kù)淤積是水庫(kù)設(shè)計(jì)和管理中的一個(gè)難題。在河道上興建水庫(kù)會(huì)改變河流的水流條件和泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài), 使泥沙在水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)淤積, 從而降低水庫(kù)的使用效益, 甚至導(dǎo)致水庫(kù)失效報(bào)廢。所以, 對(duì)水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題的研究就顯得尤為重要。

二．水庫(kù)泥沙淤積的形態(tài)

水庫(kù)泥沙淤積形態(tài)可分為縱剖面形態(tài)和橫斷面形態(tài)。

2.1 縱剖面形態(tài)

縱剖面形態(tài)包括三角洲、錐體和帶狀淤積三種形態(tài)。在庫(kù)水位變化幅度不大, 淤積處于自由發(fā)展情況下, 水庫(kù)淤積一般呈三角洲形態(tài)；在回水曲線較短, 入庫(kù)水流在通過(guò)庫(kù)段時(shí)紊動(dòng)強(qiáng)度較大, 或含沙量較高, 含沙水流在達(dá)到攔河建筑物前泥沙來(lái)不及完全沉積情況下, 水庫(kù)淤積將形成錐體形態(tài)。

2.2 橫斷面形態(tài)

橫斷面形態(tài)在多沙河流與少沙河流的水庫(kù)中有所不同。多沙河流上的水庫(kù)普遍有淤積一大片, 沖刷一條帶的特點(diǎn)。淤積一大片指泥沙在橫斷面上基本呈均勻分布, 庫(kù)區(qū)橫斷面上不存在明顯的灘槽。沖刷一條帶指水庫(kù)在有足夠大的泄流能力, 并采取經(jīng)常泄空的運(yùn)用方式時(shí), 庫(kù)底被沖出一條深槽, 形成有灘有槽的復(fù)式橫斷面。

在水庫(kù)淤積形態(tài)方面, 我國(guó)對(duì)三角洲形態(tài)的淤積研究較早。這方面的成果有對(duì)官?gòu)d水庫(kù)的三角洲的淤積形態(tài)及計(jì)算的初步研究, 三角洲的計(jì)算方法, 及根據(jù)非均勻懸移質(zhì)不平衡輸沙的規(guī)律首次從理論上詳細(xì)論證了水庫(kù)三角洲淤積的趨向性、形成特點(diǎn)、三角洲和前坡淤積比降、洲面線與水面線方程以及前坡長(zhǎng)度等, 并得到了官?gòu)d水庫(kù)資料的驗(yàn)證。此外水槽試驗(yàn)亦證實(shí)了沙質(zhì)推移質(zhì)在壅水區(qū)也是以三角洲形式向前推進(jìn)的。除三角洲淤積形態(tài)外, 還有對(duì)錐體淤積形態(tài), 從理論上給出淤積剖面近似于直線, 壩前淤積厚度與總淤積體積的近似線性關(guān)系, 帶狀淤積的條件, 對(duì)滯洪期錐體淤積水庫(kù)的沖淤變化特征分析研究、三角洲、錐體及帶狀等三種淤積形態(tài)的判別方法研究等成果。

三．水庫(kù)泥沙淤積的幾種防治措施

為了盡量減少水庫(kù)的淤積，在規(guī)劃設(shè)計(jì)和應(yīng)用管理中，應(yīng)布設(shè)必要的工程設(shè)施，制定合理的水庫(kù)運(yùn)用方式，一般采用“攔、排、用”處理泥沙的辦法，減少泥沙淤積量，有效地發(fā)揮水庫(kù)綜合經(jīng)濟(jì)效益。

3.1水庫(kù)泥沙的攔截

在水庫(kù)上游采取攔沙措施，減少入庫(kù)泥沙，是防止和減少水庫(kù)淤積的最根本辦法。水庫(kù)泥沙主要來(lái)自上游流域內(nèi)的地表侵蝕。黃河的泥沙主要來(lái)源于黃土高原的千溝萬(wàn)壑。修建于溝道中的淤地壩，從源頭上攔截、封堵了泥沙向下游輸送的通道，不但能夠抬高侵蝕基準(zhǔn)面，穩(wěn)定溝床，制止溝岸擴(kuò)張、溝底下切和溝頭前進(jìn)，減輕溝道侵蝕，而且能夠攔蓄坡面匯入溝道的泥沙。據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃土高原地區(qū)已建成大、中、小型淤地壩11萬(wàn)余座，淤地壩地30多萬(wàn)h㎡，累計(jì)攔泥210多億t，減少黃河年輸沙量3億t。淤地壩工程在攔截河流泥沙方面起到了很大作用?！耙橛俟啵煤橛蒙场霸谖覈?guó)流行甚久，是一種行之有效的攔截入庫(kù)泥沙的方法。它把攔沙與用沙結(jié)合起來(lái)，可以變沙害為沙利。在水庫(kù)上游選擇有利地形，汛期把挾帶大量泥沙的洪水引入低洼地區(qū)引洪放淤；清水退回河道進(jìn)入水庫(kù)調(diào)蓄。這樣即利用汛期水沙改良土壤，擴(kuò)大耕地面積，提高土地肥力，又可以大大減輕水庫(kù)的淤積。

3.2水庫(kù)排沙減淤

利用水沙運(yùn)動(dòng)的特性采用各種方法進(jìn)行排沙，是減少水庫(kù)淤積的有效方法。水庫(kù)排沙的方式主要有：滯洪排沙，異重流排沙，泄空排沙，基流排沙和機(jī)械清淤排沙等。3.2.1滯洪排沙

當(dāng)入庫(kù)洪水流量大于泄水流量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生滯洪臃水。滯洪期內(nèi)整個(gè)庫(kù)區(qū)仍保持一定的行近流速，部分粗顆粒泥沙淤積在庫(kù)中，細(xì)顆粒泥沙可被水流帶至壩前排出庫(kù)外，這就是滯洪排沙。滯洪排沙的效率受排沙時(shí)機(jī)、滯洪、歷時(shí)、開(kāi)閘時(shí)間泄量大小和洪水漫灘程度等因素的影響。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)閘及時(shí)，滯洪歷時(shí)短、下泄量大、洪水不漫灘或少漫灘，則排沙效率高汛期沙量、集中，這時(shí)利用滯洪排沙往往能得到較好的排沙效果。如洗馬林水庫(kù)，在某次洪水來(lái)臨時(shí)，利用滯洪排沙，進(jìn)庫(kù)含沙量為147kg/m3，但出庫(kù)含沙量達(dá)365 kg/m3，排沙效果顯著。

3.2.2異重流排沙

在水庫(kù)蓄水期間，當(dāng)入庫(kù)洪水形成潛入庫(kù)底向壩前運(yùn)動(dòng)的異重流，若能適時(shí)打開(kāi)排沙孔閘門(mén)泄放，就可將一部分泥沙排走，減少水庫(kù)的淤積。黑松林水庫(kù)利用異重流排沙的7次觀測(cè)結(jié)果顯示，平均排沙效率為61.20％，最高達(dá)91.40％，排沙比是較高的。異重流排沙的效果與洪水流量、含沙量、泥沙粒徑、泄量、庫(kù)區(qū)地形、開(kāi)閘時(shí)間及底孔尺寸和高程有關(guān)。入庫(kù)洪水含沙量大，粒徑細(xì)，泥沙就不易沉降，容易運(yùn)移到壩前排出；另外庫(kù)區(qū)地形平順、比降大、回水短、泄量大、底孔高程低都能提高異重流排沙效率。3.2.3泄空排沙

將水庫(kù)放空，在泄空過(guò)程中回水末端逐漸向壩前移動(dòng)，庫(kù)區(qū)原來(lái)淤積的泥沙會(huì)因回水下移而發(fā)生沖刷；特別在水庫(kù)泄空的最后階段突然加大泄量，沖刷效果便更加顯著。這種排沙方式稱為泄空排沙。泄水排沙實(shí)際是沿程沖刷和溯源沖刷共同作用的結(jié)果。沿程沖刷消除回水末端的淤積，把泥沙帶到壩前；溯源沖刷又將沿程沖刷帶來(lái)的泥沙沖走排出庫(kù)區(qū)，并逐漸向上游發(fā)展，逐步改變上游水力條件使沖刷能繼續(xù)進(jìn)行。實(shí)際上，泄空排沙是通過(guò)消耗一定的水量換取部分興利庫(kù)容的恢復(fù)。采用這種方式排沙要因地制宜，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析后

再確定。

3.2.4基流排沙

水庫(kù)泄空后繼續(xù)開(kāi)閘，讓含沙量不飽和的常流量暢泄沖刷主槽，減少庫(kù)區(qū)泥沙淤積，這種排沙方式稱為基流排沙?；髋派车奶攸c(diǎn)是：沖沙量和水流含沙量自沖刷開(kāi)始至終結(jié)由大到小，最終趨于相對(duì)穩(wěn)定?；髋派车男ЧQ于常流量及其含沙量的大小，流量大、含沙量小，則排沙效果好。3.2.5機(jī)械清淤

在不能采取水力排沙的缺水地區(qū)和沒(méi)有設(shè)置底孔的水庫(kù)，可采用機(jī)械清淤的方式進(jìn)行排沙。通常采用挖泥船、吸泥泵等清淤裝置，清除庫(kù)區(qū)淤積泥沙。這種方法適用于中小型水庫(kù)和大型樞紐航道的清淤，其成本及管理費(fèi)用較高。以上幾種方式的排沙方法，在運(yùn)用時(shí)，必須因地制宜、因時(shí)制宜，根據(jù)水庫(kù)的任務(wù)、來(lái)水來(lái)沙特性、沖淤規(guī)律和庫(kù)區(qū)形態(tài)特征進(jìn)行合理的應(yīng)用。只有這樣，才能正確處理排沙與蓄水的矛盾，充分發(fā)揮水庫(kù)綜合的效益。3.2.6“蓄清排渾”運(yùn)用方式的水庫(kù)減淤

水庫(kù)攔蓄含沙量低的水流，對(duì)汛期含沙量較高的洪水則不予攔蓄，盡量排除庫(kù)外。一般對(duì)于具有一定發(fā)電、灌溉和調(diào)沙要求的水庫(kù)，汛期要保持一定的低水位控制運(yùn)用但不泄空，就可利用異重流和渾水排沙。由于汛期為排沙期，既調(diào)水又調(diào)沙，可以減輕水庫(kù)的淤積，在一定時(shí)段內(nèi)保持沖淤平衡和長(zhǎng)期存在一定的可用庫(kù)容。目前多沙河流水庫(kù)普遍采用這種運(yùn)用方式，如三門(mén)峽、恒山水庫(kù)等。

水庫(kù)泥沙淤積是一項(xiàng)需長(zhǎng)期進(jìn)行研究解決的水庫(kù)技術(shù)問(wèn)題，關(guān)系到水庫(kù)運(yùn)行安全及綜合經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。因此，在水庫(kù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和應(yīng)用管理中，要根據(jù)水沙運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，布設(shè)必要的工程設(shè)施，制定合理的水庫(kù)運(yùn)用方式，減少水庫(kù)淤積，延長(zhǎng)水庫(kù)的使用壽命。

四．小浪底水庫(kù)泥沙淤積 現(xiàn)狀與措施（案例分析）

4.1概述

小浪底水利樞紐建成蓄水后，受庫(kù)水位抬高的影響，入庫(kù)含沙水流受水庫(kù)回水的頂托，流速下降，挾沙能力降低，部分粗顆粒泥沙先行落淤，細(xì)顆粒泥沙則潛入庫(kù)底，以異重流的形式向前演進(jìn)，在庫(kù)底形成渾水水庫(kù)。渾水水庫(kù)中的細(xì)顆粒泥沙隨著時(shí)間的推移，大部分也 會(huì)逐漸沉積下來(lái)。泥沙堆積到水庫(kù)后，會(huì)對(duì)水庫(kù)運(yùn)用方式和效益發(fā)揮產(chǎn)生重要影響。

小浪底水庫(kù)的運(yùn)用劃分為3個(gè)階段，即攔沙初期、攔沙后期和正常運(yùn)用期。攔沙初期是指水庫(kù)泥沙淤積量達(dá)到22億m3之前的運(yùn)用時(shí)期；攔沙后期，庫(kù)區(qū)淤積形態(tài)將形成高灘深槽，壩前灘面高程為254m，水庫(kù)泥沙淤積量約為75.5億m3；以后水庫(kù)將轉(zhuǎn)入正常運(yùn)用期，利用254m高程以下10.5億m3的槽庫(kù)容進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用，長(zhǎng)期保持254m高程 以上40.5億m3的防洪庫(kù)容。小浪底水庫(kù)泥沙淤積實(shí)測(cè)資料顯示，2000——2009年各年末實(shí)測(cè)泥沙累計(jì)淤積量分別 為4.19億、7.16億、9.88億、13.91億14.83億16.86億18.86億21.29億22.25億m3和24.12億m3。從數(shù)據(jù)看，2008年年末水庫(kù)淤積的泥沙已達(dá)到攔沙初期預(yù)期的淤積量，如何延緩泥沙淤積速度、延長(zhǎng)水庫(kù)有效庫(kù)容的使用壽命，長(zhǎng)期發(fā)揮樞紐的綜合效益，是擺在樞紐管理單位面前的重要課題。

通過(guò)對(duì)小浪底水庫(kù)干流泥沙淤積形態(tài)的測(cè)驗(yàn)分析可以看出，每年汛后庫(kù)區(qū)泥沙淤積部 位變化較大，總體來(lái)講泥沙淤積形態(tài)由蓄水初期的帶狀淤積已演變?yōu)槿侵抻俜e，且三角洲的洲頂在動(dòng)態(tài)變化的同時(shí)不斷向壩前推進(jìn)。2003——2009年實(shí)測(cè)資料顯示，干流淤積三角洲的頂點(diǎn)平均每年向壩前推進(jìn)3.69km。2010年5月測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明，目前小浪底水庫(kù)干流三

角洲的頂點(diǎn)位于黃河干流13斷面，距壩21.41km，已達(dá)庫(kù)區(qū)最窄河段——八里胡同進(jìn)口附近。

對(duì)于小浪底水庫(kù)干流橫斷面而言，實(shí)測(cè)資料顯示的干流斷面橫向泥沙淤積形態(tài)一般表 現(xiàn)為平淤，即淤積面接近水平；水庫(kù)各支流斷面橫向淤積形式與干流類(lèi)似。

同時(shí)，從小浪底水庫(kù)歷年干流縱向淤積剖面圖也可以看出，干流泥沙淤積形態(tài)在2003年汛后出現(xiàn)距壩70km以上淤積抬高現(xiàn)象，即典型的“翹尾巴”現(xiàn)象，這是一種不利的泥沙淤積形態(tài)。對(duì)支流而言，支流河口形成攔門(mén)沙坎則是另一種不利的泥沙淤積形態(tài)。在水庫(kù)運(yùn)行中，無(wú)論出現(xiàn)那一種不利的泥沙淤積形態(tài)，嚴(yán)重時(shí)都會(huì)出現(xiàn)水庫(kù)水量被分開(kāi)，難以統(tǒng)一、有效地進(jìn)行調(diào)度的被動(dòng)局面。

另外，在小浪底水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中形成異重流后，在水庫(kù)庫(kù)底一定范圍內(nèi)會(huì)形成一個(gè)龐大的渾水區(qū)域，渾水中懸浮著大量細(xì)顆粒泥沙，這些泥沙顆粒在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后會(huì)逐漸沉積到庫(kù)底，從而增加水庫(kù)泥沙淤積量。如2007——2008年壩前渾水水庫(kù)觀測(cè)資料顯示2007年汛期異重流形成的渾水水庫(kù)在2008年5月塔前01斷面處（距進(jìn)水塔60m）仍有近7m厚的渾水層，渾水層中泥沙落淤時(shí)間是比較漫長(zhǎng)的。

4.2泥沙淤積對(duì)水庫(kù)運(yùn)行的影響

隨著庫(kù)內(nèi)泥沙的淤積，小浪底水庫(kù)進(jìn)水塔塔前泥沙淤積高程逐漸提高并形成塔前漏斗 區(qū)。將來(lái)漏斗區(qū)灘頂高程可達(dá)254m，而進(jìn)水塔大多數(shù)閘門(mén)的高程為180m，與泥沙淤積灘頂存在70余m的高差，落淤泥沙存在滑塌的風(fēng)險(xiǎn)，特別是有水流淘刷甚至發(fā)生地震時(shí)，一旦出現(xiàn)滑塌，將對(duì)閘門(mén)的正常啟閉帶來(lái)不利或嚴(yán)重影響。

小浪底水利樞紐《攔沙初期運(yùn)用調(diào)度規(guī)程》規(guī)定：“當(dāng)實(shí)測(cè)塔前01斷面泥沙淤積面高程達(dá)到183.5m時(shí)，運(yùn)行管理單位應(yīng)報(bào)請(qǐng)水庫(kù)調(diào)度單位批準(zhǔn)，小開(kāi)度短歷時(shí)開(kāi)啟排沙洞工作 閘門(mén)，以檢查其進(jìn)口流道是否暢通。以后可按0.5m為一級(jí)逐步提高塔前允許淤積面高程，但最終許可值不得大于187m?！币虼耍M(jìn)口段防淤堵是排沙洞運(yùn)用中一項(xiàng)重要的調(diào)度任務(wù)。

高含沙水流對(duì)運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)組會(huì)產(chǎn)生泥沙磨損。2003年8月實(shí)測(cè)過(guò)機(jī)含沙量最大值為85kg/m3，面對(duì)這種情況，是停機(jī)避沙還是正常發(fā)電，需要分析研判。小浪底建管局通過(guò)論證分析，認(rèn)為雖然過(guò)機(jī)含沙量較高，但其泥沙D50為0.004～0.006mm，屬極細(xì)的粉沙類(lèi)，此類(lèi)泥沙對(duì)水輪機(jī)的葉片損害較小，機(jī)組可以正常運(yùn)行，該結(jié)論在隨后10月份的機(jī)組檢查中得到了驗(yàn)證。因此，渾水發(fā)電應(yīng)從水流含沙量和泥沙粒徑兩個(gè)方面進(jìn)行把握，以達(dá)到在保證機(jī)組不受泥沙損害的前提下多發(fā)電的目的。

對(duì)小浪底水利樞紐而言，泥沙淤積也有積極的一面。在樞紐防滲體系設(shè)計(jì)中，將大壩黏 土心墻和上游圍堰斜墻及壩前泥沙淤積層連接起來(lái)，形成壩基的輔助防滲體系，壩前落淤的 泥沙在小浪底工程防滲體系中也發(fā)揮著重要的作用。水庫(kù)蓄水以來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)證明，在同等條件下，隨著壩前泥沙鋪蓋的形成和抬升，壩基滲水量、左右岸滲水量均有不同程度的減小，大壩上游基礎(chǔ)滲壓計(jì)在相同庫(kù)水位下，其滲壓水頭值逐年降低。如2000年10月下旬至11月上旬三門(mén)峽水庫(kù)集中拉沙運(yùn)用時(shí)，小浪底水庫(kù)淤積泥沙2.62億m3。在這期間，小浪底壩 前泥沙淤積高程從150m升至165m，呈平面狀，近15m厚的沿壩泥沙淤積層降低了壩前滲透 系數(shù)，大壩上游基礎(chǔ)滲壓計(jì)測(cè)值最大降低近15m。由此可見(jiàn)，落淤泥沙發(fā)揮的防滲作用是顯 著的。

小浪底水利樞紐近幾年的調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行還揭示，適當(dāng)?shù)暮沉坑兄谔岣咚鞯膾渡衬芰?，沖刷河道的效果更明顯。利用其沖刷下游河道，可提高單位水量的沖刷效果，節(jié)省清 水資源。

4.3 科學(xué)控制與利用水庫(kù)淤積的泥沙

水庫(kù)庫(kù)容被淤積的泥沙占據(jù)后，一般情況下很難恢復(fù)，淤積泥沙所占的庫(kù)容通常情況下會(huì)變成死庫(kù)容，且泥沙淤積速度加快時(shí)，還將縮短水庫(kù)發(fā)揮綜合效益的壽命。因此，科學(xué)控 制水庫(kù)泥沙的淤積對(duì)樞紐發(fā)揮長(zhǎng)期作用意義重大。

由于黃河來(lái)水來(lái)沙具有季節(jié)性，因此小浪底水庫(kù)泥沙淤積主要發(fā)生在汛期，如2006年 汛期泥沙淤積量約占全年淤積量的90％。另一方面，異重流在水庫(kù)庫(kù)底會(huì)形成渾水區(qū)域。因此，要把控制汛期泥沙淤積和渾水落淤有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分利用水庫(kù)異重流進(jìn)行排沙，以減緩水庫(kù)泥沙的淤積速度。

塑造合理的庫(kù)區(qū)泥沙淤積形態(tài)非常重。2003年汛后，小浪底水庫(kù)出現(xiàn)了庫(kù)尾泥沙的“翹尾巴”現(xiàn)象，對(duì)水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用不利。針對(duì)這種不利的泥沙淤積形態(tài)，根據(jù)黃河流域2004年各水庫(kù)的蓄水情況和預(yù)測(cè)降水情況，2004年6——7月，小浪底水庫(kù)實(shí)施了首次人工擾動(dòng)塑造異重流沖沙試驗(yàn)，庫(kù)尾淤積三角洲形態(tài)得到了有效的調(diào)整和改善?？紤]到2004年汛期小 浪底水庫(kù)僅出現(xiàn)了2次異重流過(guò)程，且第1次為人工擾動(dòng)所形成并有4d的渾水出庫(kù)過(guò)程，因此人工擾動(dòng)塑造異重流對(duì)改善庫(kù)尾泥沙淤積形態(tài)起到了積極作用。由此可見(jiàn)，通過(guò)采取合適的工程技術(shù)措施控制和調(diào)整水庫(kù)泥沙淤積形態(tài)是可能的。

4.4 加強(qiáng)觀測(cè)與泥沙信息管理

對(duì)于泥沙淤積帶來(lái)的不利影響，如漏斗區(qū)泥沙淤積威脅閘門(mén)啟閉安全、進(jìn)口段泥沙淤堵影響排沙洞正常運(yùn)用等情況，要通過(guò)加強(qiáng)觀測(cè)與泥沙信息管理，及時(shí)掌握塔前漏斗區(qū)泥沙淤積形態(tài)和泥沙淤積邊坡的穩(wěn)定工況，及時(shí)掌握排沙洞進(jìn)口段泥沙淤積高程變化情況以及進(jìn) 口段淤積泥沙的固結(jié)情況等，適時(shí)開(kāi)啟排沙洞進(jìn)行拉沙運(yùn)用，以保證樞紐建筑物的穩(wěn)定、安 全運(yùn)行。為此，除常規(guī)監(jiān)測(cè)設(shè)備與管理手段外，小浪底建管局還為泥沙測(cè)驗(yàn)部門(mén)配備了先進(jìn) 的觀測(cè)裝備，如英國(guó)GeoSwath條帶測(cè)深系統(tǒng)，為樞紐調(diào)度部門(mén)開(kāi)發(fā)建立小浪底水文泥沙信 息管理系統(tǒng)，這些設(shè)備和信息系統(tǒng)的使用，為及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地捕獲第一手資料提供了技術(shù)保障，也為水庫(kù)泥沙淤積觀測(cè)與泥沙信息數(shù)字化管理奠定了基礎(chǔ)。

進(jìn)水塔前01斷面是小浪底泥沙測(cè)驗(yàn)的控制斷面，該斷面泥沙淤積高程直接關(guān)系到泄水孔洞閘門(mén)的啟閉安全。從2010年3月觀測(cè)結(jié)果看，塔前平均淤積高程為178.1m，且塔前漏斗區(qū)河底縱向泥沙淤積高程為178.1～180.3m，較為平緩，尚無(wú)明顯的漏斗形態(tài)出現(xiàn)。目前，小浪底進(jìn)水塔前淤積的泥沙處于187m以下，泄水排沙洞閘門(mén)的安全啟閉是有保證的。

4.5小結(jié)

泥沙淤積是小浪底水庫(kù)不可回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)調(diào)度、合理控制，調(diào)整水庫(kù)泥沙淤積形態(tài)，消除干流泥沙淤積“翹尾巴”現(xiàn)象，使干流淤積三角洲頂點(diǎn)順利通過(guò)八里胡同狹窄河段，往壩前遷移；限制支流河口攔門(mén)沙坎的形成與發(fā)展；加強(qiáng)觀測(cè)與泥沙信息管理，確保進(jìn)水塔前閘門(mén)啟閉安全以及排沙洞進(jìn)口段不淤堵，是樞紐調(diào)度運(yùn)用的關(guān)鍵。

小浪底水庫(kù)10a多的調(diào)度運(yùn)行實(shí)踐表明，目前所采用的調(diào)水調(diào)沙、進(jìn)水塔前泥沙控制等手段對(duì)控制庫(kù)區(qū)泥沙淤積是科學(xué)有效的，小浪底水庫(kù)必將長(zhǎng)期發(fā)揮巨大的綜合效益。

五．結(jié)語(yǔ)

60年來(lái),我國(guó)河流研究工作取得了重大進(jìn)展,研究者進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了河流水沙變化和河道演變規(guī)律,通過(guò)對(duì)丹江口等水庫(kù)泥沙淤積及其壩下游沖刷的系統(tǒng)觀測(cè)研究，為解決葛洲壩、三峽水利樞紐的泥沙問(wèn)題,提供了重要依據(jù)。葛洲壩水利樞紐20多年來(lái)運(yùn)行良好。三峽水利樞紐2003年6月初期運(yùn)行以來(lái)的實(shí)測(cè)資料分析表明,水庫(kù)泥沙淤積、樞紐運(yùn)行和壩下游河道沖

刷狀況總體上尚在預(yù)計(jì)同期值范圍內(nèi)。在水利樞紐工程泥沙問(wèn)題研究實(shí)踐過(guò)程中,研究水平得到較大提高,研究方法也有較大改進(jìn)。

在泥沙測(cè)驗(yàn)和河道演變觀測(cè)方面,新的觀測(cè)技術(shù)逐步得到應(yīng)用。河工模型和泥沙數(shù)學(xué)模型的模擬技術(shù)取得重大進(jìn)展,并能相互結(jié)合解決長(zhǎng)時(shí)段、長(zhǎng)距離的河道演變預(yù)報(bào)問(wèn)題。隨著流域經(jīng)濟(jì)和水利水電事業(yè)的持續(xù)發(fā)展,水沙資源的綜合利用和梯級(jí)水庫(kù)泥沙輸移與調(diào)控等問(wèn)題,有待進(jìn)一步研究。

六．參考文獻(xiàn)

[1] 章厚玉，胡家慶，郎理民，張洪霞.丹江口水庫(kù)泥沙淤積特點(diǎn)與問(wèn)題[J].人民長(zhǎng)江，2005（1）.[2] 韓其為,楊小慶.我國(guó)水庫(kù)泥沙淤積研究綜述[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2003(3).[3] 丁金鳳.水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題研究[J].吉林水利，2009（9）.[4] 張瑞瑾,謝鑒衡,王明甫,等.河流泥沙動(dòng)力學(xué)[M].北京:水利電力出版社,1989.[5] 竇國(guó)仁.泥沙運(yùn)動(dòng)理論[M].南京水利科學(xué)研究所,1963.[6] 侯暉昌.河流動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題[M].北京:水利出版社，1982.[7] 韓其為,何明民.泥沙運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)理論[M].北京:科學(xué)出版社,1984.[8] 林一山.葛洲壩工程的決策[M].武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社,1995.[9] 林一山.毛主席重視水庫(kù)壽命問(wèn)題[M].武漢:新華出版社,1992.[10] 長(zhǎng)江水利委員會(huì).小浪底工程泥沙研究[M].武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社,1997.[11] 梁棲蓉,黃煜齡,姜軍.小浪底工程水庫(kù)泥沙數(shù)學(xué)模型計(jì)算成果分析[G].水利電力部科學(xué)技術(shù)司.小浪底工程泥沙問(wèn)題研究成果匯編.武漢:1988.[12] 黃悅.三峽水庫(kù)下游宜昌至大通河段沖淤一維數(shù)模計(jì)算分析[G].長(zhǎng)江三峽工程泥沙問(wèn)題研究(第七卷).北京:知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社,2002.

第二篇：水庫(kù)泥沙淤積綜述

水庫(kù)泥沙淤積研究綜述

(鄧山

2008150122 三峽大學(xué))摘要: 由于我國(guó)有許多河流是含沙量高、輸沙量大的多泥沙河流, 水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題異常嚴(yán)重。所以對(duì)水庫(kù)泥沙淤積的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。前人對(duì)水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題做了大量研究探討，本文對(duì)我國(guó)水庫(kù)泥沙淤積研究的狀況和成果進(jìn)行了全面的綜述。內(nèi)容包括、水庫(kù)泥沙淤積的形態(tài)、入庫(kù)水沙條件變化引起的問(wèn)題、水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)泥沙問(wèn)題研究三個(gè)方面。關(guān)鍵詞： 水庫(kù)；泥沙；淤積；回水區(qū) 引言

水庫(kù)泥沙淤積主要是河水挾帶的泥沙在水庫(kù)回水末端至攔河建筑物之間庫(kù)區(qū)的堆積。攔河筑壩后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端與天然河流原水面線相切的水面曲線。水流進(jìn)入庫(kù)區(qū)后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程減小, 因而水流挾沙能力沿流程降低, 出現(xiàn)泥沙淤積。水庫(kù)淤積是水庫(kù)設(shè)計(jì)和管理中的一個(gè)難題。在河道上興建水庫(kù)會(huì)改變河流的水流條件和泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài), 使泥沙在水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)淤積, 從而降低水庫(kù)的使用效益, 甚至導(dǎo)致水庫(kù)失效報(bào)廢, 所以, 對(duì)水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題的研究就顯得尤為重要。水庫(kù)淤積觀測(cè)和資料分析

水庫(kù)淤積的觀測(cè)和資料收集是水庫(kù)淤積研究的基礎(chǔ)。我國(guó)最早開(kāi)展的系統(tǒng)性泥沙淤積觀測(cè)是對(duì)20 世紀(jì)50 年代建成的永定河官?gòu)d水庫(kù)、60 年代初建成的黃河三門(mén)峽水庫(kù)和漢江丹江口水庫(kù)的泥沙觀測(cè), 從中積累了大量的資料。從60 年代開(kāi)始, 水利部科技司針對(duì)黃河流域和北方多沙河流的水庫(kù)淤積, 選擇了官?gòu)d、三門(mén)峽等12 座大型水庫(kù)作為重點(diǎn)淤積觀測(cè)的水庫(kù), 并建立了“黃河泥沙研究協(xié)調(diào)小組”, 組織了攻關(guān)研究和成果交流。后來(lái)又將其擴(kuò)展到包括南方水庫(kù)在內(nèi)的20 個(gè)大型水庫(kù), 其成果見(jiàn)表1。以這20個(gè)水庫(kù)為骨干, 我國(guó)已有一支數(shù)量較大的水庫(kù)淤積觀測(cè)隊(duì)伍, 收集了大量第一手資料。不論從收集資料的數(shù)量、內(nèi)容、深度和可靠性看, 在世界上都是首屈一指的。

表1 中國(guó)部分水庫(kù)淤積情況

在水庫(kù)淤積觀測(cè)的基礎(chǔ)上, 對(duì)資料進(jìn)行了深入分析, 以增進(jìn)對(duì)水庫(kù)淤積問(wèn)題的認(rèn)識(shí)、總結(jié)規(guī)律并進(jìn)一步控制水庫(kù)的淤積。中國(guó)水利水電科學(xué)研究院(前身為水利水電科學(xué)研究院)是最早開(kāi)展水庫(kù)淤積研究的單位之一, 接著武漢水利電力學(xué)院、長(zhǎng)江水利委員會(huì)和黃河水利委員會(huì)等對(duì)官?gòu)d、三門(mén)峽、丹江口、劉家峽、青銅峽、三盛公等水庫(kù)進(jìn)行了研究。以后又對(duì)鎮(zhèn)子梁(山西)、三盛公、鬧德海、紅領(lǐng)巾(內(nèi)蒙)、龔嘴、以禮河、東峽、平定河、南秦、巴家咀, 小河口(山西), 劉家峽(淤積和異重流排沙)、紅旗、二龍山、潘家口、黑松林、白石及棲霞山丘陵區(qū)水庫(kù)等水庫(kù)的淤積進(jìn)行了大量的研究。特別是對(duì)官?gòu)d、三門(mén)峽、丹江口等的研究成果尤為突出。

2.1 水庫(kù)泥沙淤積的形態(tài)

水庫(kù)泥沙淤積形態(tài)可分為縱剖面形態(tài)和橫斷面形態(tài)。2.1.1 縱剖面形態(tài)

縱剖面形態(tài)包括三角洲、錐體和帶狀淤積三種形態(tài)。在庫(kù)水位變化幅度不大，淤積處于自由發(fā)展情況下, 水庫(kù)淤積一般呈三角洲形態(tài);在回水曲線較短, 入庫(kù)水流在通過(guò)庫(kù)段時(shí)紊動(dòng)強(qiáng)度較大, 或含沙量較高, 含沙水流在達(dá)到攔河建筑物前泥沙來(lái)不及完全沉積情況下, 水庫(kù)淤積將形成錐體形態(tài)。2.1.2 橫斷面形態(tài)

橫斷面形態(tài)在多沙河流與少沙河流的水庫(kù)中有所不同。多沙河流上的水庫(kù)普遍有淤積一大片, 沖刷一條帶的特點(diǎn)。淤積一大片指泥沙在橫斷面上基本呈均勻分布, 庫(kù)區(qū)橫斷面上不存在明顯的灘槽。沖刷一條帶指水庫(kù)在有足夠大的泄流能力, 并采取經(jīng)常泄空的運(yùn)用方式時(shí), 庫(kù)底被沖出一條深槽, 形成有灘有槽的復(fù)式橫斷面。

在水庫(kù)淤積形態(tài)方面, 我國(guó)對(duì)三角洲形態(tài)的淤積研究較早。這方面的成果有對(duì)官?gòu)d水庫(kù)的三角洲的淤積形態(tài)及計(jì)算的初步研究, 三角洲的計(jì)算方法, 及根據(jù)非均勻懸移質(zhì)不平衡輸沙的規(guī)律首次從理論上詳細(xì)論證了水庫(kù)三角洲淤積的趨向性、形成特點(diǎn)、三角洲和前坡淤積比降、洲面線與水面線方程以及前坡長(zhǎng)度等, 并得到了官?gòu)d水庫(kù)資料的驗(yàn)證。此外水槽試驗(yàn)亦證實(shí)了沙質(zhì)推移質(zhì)在壅水區(qū)也是以三角洲形式向前推進(jìn)的。除三角洲淤積形態(tài)外, 還有對(duì)錐體淤積形態(tài), 從理論上給出淤積剖面近似于直線, 壩前淤積厚度與總淤積體積的近似線性關(guān)系, 帶狀淤積的條件, 對(duì)滯洪期錐體淤積水庫(kù)的沖淤變化特征分析研究、三角洲、錐體及帶狀等三種淤積形態(tài)的判別方法研究等成果。入庫(kù)水沙條件變化引起的問(wèn)題

章厚玉等在《丹江口水庫(kù)的泥沙淤積特點(diǎn)與問(wèn)題》中得出：近期的水沙條件有很大的變化, 出現(xiàn)枯水及枯沙的年份較多, 入庫(kù)水量和沙量不同程度的減小, 較長(zhǎng)系列均值小得多。黃河上游劉家峽、龍羊峽大型水庫(kù)建成后, 對(duì)黃河中下游水量沙量進(jìn)行調(diào)節(jié), 進(jìn)入三門(mén)峽水庫(kù)的水量沙量年內(nèi)分配有所改變。50 年代至80 年代的水沙量均呈逐年減小的趨勢(shì), 80年代水量比50 年代減少14% , 沙量減少55% , 入庫(kù)沙量減少比值較水量減少的大得多, 由于入庫(kù)水量主要來(lái)自河口鎮(zhèn)以上地區(qū), 沙量來(lái)自河龍區(qū)間及渭河流域, 水沙條件變化極為復(fù)雜, 造成了庫(kù)區(qū)泥沙的新問(wèn)題。龍羊峽、劉家峽水庫(kù)調(diào)節(jié)水量后, 三門(mén)峽入庫(kù)水量年內(nèi)分配發(fā)生了變化, 非汛期的水量增加11% , 非汛期水量比汛期水量多1186 億m3, 加劇了北干流河床的沖刷, 相應(yīng)增加了非汛期入庫(kù)沙量, 加重了庫(kù)區(qū)潼關(guān)至太安段的淤積量。同時(shí)增加下游防凌的困難, 造成一系列的不利影響。汛期水量減少了, 特別是削減了洪峰流量, 入庫(kù)的水沙過(guò)程很不相應(yīng), 含沙量過(guò)程起伏變化劇烈, 汛期的沖刷排沙能力降低, 庫(kù)區(qū)泥沙年內(nèi)沖淤不能平衡, 潼關(guān)高程難以恢復(fù), 造成了調(diào)水調(diào)沙的難度。

水庫(kù)發(fā)生泥沙淤積和河床變形,大都是由于水流不平衡輸沙所致。長(zhǎng)江科學(xué)院在20世紀(jì)60年代后期開(kāi)展了不平衡輸沙問(wèn)題研究,與丹江口水利樞紐水文實(shí)驗(yàn)站協(xié)作,在丹江口水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)油坊溝至神定河口長(zhǎng)約25 km庫(kù)段進(jìn)行不平衡輸沙測(cè)驗(yàn),系統(tǒng)收集不平衡輸沙資料。1972年長(zhǎng)江科學(xué)院提出了不平衡輸沙研究報(bào)告,闡明不平衡輸沙理論可能解決的3個(gè)問(wèn)題:含沙量的沿程變化;懸移質(zhì)級(jí)配的沿程變化和床沙級(jí)配的變化。給出了相應(yīng)的計(jì)算公式作為不平衡輸沙計(jì)算的基本公式。將其與水流連續(xù)方程、水流挾沙力方程聯(lián)用, 組成水庫(kù)不平衡輸沙沖淤計(jì)算方程組。1974年與武漢大學(xué)數(shù)學(xué)系協(xié)作編制了電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算程序。利用丹江口水庫(kù)等實(shí)測(cè)資料對(duì)該計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)算,結(jié)果較好。該計(jì)算程序已推廣應(yīng)用于葛洲壩、三峽等水利樞紐的水庫(kù)淤積計(jì)算。水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)泥沙問(wèn)題研究

三峽水利樞紐運(yùn)用各時(shí)期水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)的范圍,從壩址上游約440 km的豐都,至嘉陵江入?yún)R口以上的油溪,長(zhǎng)約270 km。變動(dòng)回水區(qū)河道流經(jīng)丘陵和山區(qū),平均比降約0.2‰～0.3‰。河道由寬谷和峽谷相間,河床由基巖和卵石組成。通過(guò)長(zhǎng)江科學(xué)院等單位采用原型觀測(cè)資料分析、泥沙數(shù)學(xué)模型計(jì)算與河工模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究,結(jié)果認(rèn)為:建庫(kù)后變動(dòng)回水區(qū)各河段均有不同程度的累積性淤積;局部河段發(fā)生河勢(shì)調(diào)整,淤灘留槽,河道向單

一、規(guī)順、微彎形態(tài)發(fā)展;航道、港區(qū)較建庫(kù)前有較大改善,少數(shù)港區(qū)和局部航道可能在豐沙年后的水位消落期出現(xiàn)航道尺度和港區(qū)水深、水域不足的情況,可采取優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度,結(jié)合港區(qū)改建和整治、疏浚措施加以解決。

葛洲壩變動(dòng)回水區(qū)河道演變主要表現(xiàn)為:分汊型河段向單一河槽河型轉(zhuǎn)化;彎曲型河段的彎道平面形態(tài)趨向規(guī)順,邊灘淤高展寬和上下延伸,灘槽高差增大;順直過(guò)渡段年內(nèi)為汛淤枯沖,年際為累積性淤積,灘槽高差加大。

推移質(zhì)淤積、變動(dòng)回水區(qū)的沖淤及淤積引起的洪水位抬高是水庫(kù)淤積研究的一個(gè)重要方面, 不僅有一定理論價(jià)值, 而且對(duì)淹沒(méi)、通航及與上游梯級(jí)聯(lián)接等也有很大實(shí)際意義。由于一般水庫(kù)主要是懸移質(zhì)淤積, 推移質(zhì)占的比例較小, 所以我國(guó)對(duì)推移質(zhì)淤積研究較少。入庫(kù)推移質(zhì)往往缺乏實(shí)測(cè)資料, 僅對(duì)丹江口水庫(kù)和山東一些水庫(kù)做過(guò)不同粒徑泥沙的淤積量分析, 確定了其推移質(zhì)淤積量及組成。對(duì)于不同粒徑推移質(zhì)(包括卵石、礫石、粗沙和細(xì)沙)在水庫(kù)中的淤積部位、不同淤積河段的沖淤特性、河勢(shì)特點(diǎn)等進(jìn)行較全面闡述的研究見(jiàn)文獻(xiàn)。較長(zhǎng)時(shí)間推移質(zhì)淤積部位及剖面的確定可參考文獻(xiàn)。水庫(kù)淤積的上延, 首先是淤積引起回水上延, 上延后的回水又產(chǎn)生新的淤積, 如此不斷相互作用, 形成了水庫(kù)淤積的翹尾巴。從理論上對(duì)淤積引起回水抬高的方程、特性以及回水末端定義等的研究見(jiàn)文獻(xiàn)。變動(dòng)回水區(qū)的沖淤涉及到水庫(kù)與河道的雙重作用, 是水庫(kù)淤積最復(fù)雜的問(wèn)題, 不少成果對(duì)丹江口水庫(kù)回水變動(dòng)區(qū)沖淤特性進(jìn)行了研究。有對(duì)變動(dòng)回水區(qū)河型特點(diǎn)及轉(zhuǎn)化的可能性的研究成果。關(guān)于變動(dòng)回水區(qū)沖淤對(duì)航運(yùn)的影響, 也有一些調(diào)查成果。韓其為對(duì)變動(dòng)回水區(qū)提出了航運(yùn)控制的調(diào)度原則, 即要求枯季壩前水位不低于或等于航運(yùn)控制水位(消落水位), 以加大變動(dòng)回水區(qū)枯季的航深和減少對(duì)航運(yùn)不利的消落沖刷。這種調(diào)度將在三峽水庫(kù)中應(yīng)用, 能使枯季水深明顯加大?？偨Y(jié)

60年來(lái),長(zhǎng)江河流研究工作取得了重大進(jìn)展,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了長(zhǎng)江水沙變化和河道演變規(guī)律,通過(guò)對(duì)丹江口水庫(kù)泥沙淤積及其壩下游沖刷的系統(tǒng)觀測(cè)研究,為解決葛洲壩、三峽水利樞紐的泥沙問(wèn)題,提供了重要依據(jù)。葛洲壩水利樞紐20多年來(lái)運(yùn)行良好。三峽水利樞紐2003年6月初期運(yùn)行以來(lái)的實(shí)測(cè)資料分析表明,水庫(kù)泥沙淤積、樞紐運(yùn)行和壩下游河道沖刷狀況總體上尚在預(yù)計(jì)同期值范圍內(nèi)。在水利樞紐工程泥沙問(wèn)題研究實(shí)踐過(guò)程中,研究水平得到較大提高,研究方法也有較大改進(jìn)。在泥沙測(cè)驗(yàn)和河道演變觀測(cè)方面,新的觀測(cè)技術(shù)逐步得到應(yīng)用。河工模型和泥沙數(shù)學(xué)模型的模擬技術(shù)取得重大進(jìn)展,并能相互結(jié)合解決長(zhǎng)時(shí)段、長(zhǎng)距離的河道演變預(yù)報(bào)問(wèn)題。隨著長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)和水利水電事業(yè)的持續(xù)發(fā)展,水沙資源的綜合利用和梯級(jí)水庫(kù)泥沙輸移與調(diào)控等問(wèn)題,有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 章厚玉，胡家慶，郎理民，張洪霞.丹江口水庫(kù)泥沙淤積特點(diǎn)與問(wèn)題[J].人民長(zhǎng)江，2005（1）.[2] 韓其為 , 楊小慶.我國(guó)水庫(kù)泥沙淤積研究綜述[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2003(3).[3] 丁金鳳.水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題研究[J].吉林水利，2009（9）.[4] 張瑞瑾, 謝鑒衡, 王明甫, 等.河流泥沙動(dòng)力學(xué)[M].北京: 水利電力出版社, 1989.[5] 竇國(guó)仁.泥沙運(yùn)動(dòng)理論[M].南京水利科學(xué)研究所, 1963.[6] 侯暉昌.河流動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題[M].北京: 水利出版社, 1982.[7] 韓其為, 何明民.泥沙運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)理論[M].北京: 科學(xué)出版社, 1984.[8] 林一山.葛洲壩工程的決策[M].武漢: 湖北科學(xué)技術(shù)出版社, 1995.[9] 林一山.毛主席重視水庫(kù)壽命問(wèn)題[M].武漢:新華出版社, 1992.[10] 長(zhǎng)江水利委員會(huì).三峽工程泥沙研究[M].武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社, 1997.[11] 梁棲蓉,黃煜齡,姜軍.三峽工程175米方案水庫(kù)泥沙數(shù)學(xué)模型計(jì)算成果分析[ G].水利電力部科學(xué)技術(shù)司.三峽工程泥沙問(wèn)題研究成果匯編.武漢: 1988.[12] 黃悅.三峽水庫(kù)下游宜昌至大通河段沖淤一維數(shù)模計(jì)算分析[ G].長(zhǎng)江三峽工程泥沙問(wèn)題研究(第七卷).北京:知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社, 2002.

第三篇：談?wù)剬?duì)水庫(kù)泥沙的認(rèn)識(shí)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

談?wù)剬?duì)水庫(kù)泥沙的認(rèn)識(shí)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

水庫(kù)泥沙淤積主要是河水挾帶的泥沙在水庫(kù)回水末端至攔河建筑物之間庫(kù)區(qū)的堆積。攔河筑壩后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端與天然河流原水面線相切的水面曲線。水流進(jìn)入庫(kù)區(qū)后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程減小, 因而水流挾沙能力沿流程降低, 出現(xiàn)泥沙淤積。水庫(kù)淤積是水庫(kù)設(shè)計(jì)和管理中的一個(gè)難題。在河道上興建水庫(kù)會(huì)改變河流的水流條件和泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài), 使泥沙在水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)淤積, 從而降低水庫(kù)的使用效益, 甚至導(dǎo)致水庫(kù)失效報(bào)廢, 所以, 對(duì)水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題的研究就顯得尤為重要。

一、水庫(kù)淤積觀測(cè)和資料分析

水庫(kù)淤積的觀測(cè)和資料收集是水庫(kù)淤積研究的基礎(chǔ)。我國(guó)最早開(kāi)展的系統(tǒng)性泥沙淤積觀測(cè)是對(duì)20 世紀(jì)50 年代建成的永定河官?gòu)d水庫(kù)、60 年代初建成的黃河三門(mén)峽水庫(kù)和漢江丹江口水庫(kù)的泥沙觀測(cè)，從中積累了大量的資料。從60年代開(kāi)始，水利部科技司針對(duì)黃河流域和北方多沙河流的水庫(kù)淤積，選擇了官?gòu)d、三門(mén)峽等12 座大型水庫(kù)作為重點(diǎn)淤積觀測(cè)的水庫(kù)，并建立了“黃河泥沙研究協(xié)調(diào)小組”，組織了攻關(guān)研究和成果交流。后來(lái)又將其擴(kuò)展到包括南方水庫(kù)在內(nèi)的20 個(gè)大型水庫(kù)。以這20個(gè)水庫(kù)為骨干，我國(guó)已有一支數(shù)量較大的水庫(kù)淤積觀測(cè)隊(duì)伍，收集了大量第一手資料。不論從收集資料的數(shù)量、內(nèi)容、深度和可靠性看，在世界上都是首屈一指的。

二、水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)泥沙問(wèn)題研究

三峽水利樞紐運(yùn)用各時(shí)期水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)的范圍，從壩址上游約440km的豐都，至嘉陵江入?yún)R口以上的油溪，長(zhǎng)約270km。變動(dòng)回水區(qū)河道流經(jīng)丘陵和山區(qū)，平均比降約0.2‰～0.3‰。河道由寬谷和峽谷相間，河床由基巖和卵石組成。通過(guò)長(zhǎng)江科學(xué)院等單位采用原型觀測(cè)資料分析、泥沙數(shù)學(xué)模型計(jì)算與河工模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究，結(jié)果認(rèn)為：建庫(kù)后變動(dòng)回水區(qū)各河段均有不同程度的累積性淤積；局部河段發(fā)生河勢(shì)調(diào)整，淤灘留槽，河道向單

一、規(guī)順、微彎形態(tài)發(fā)展；航道、港區(qū)較建庫(kù)前有較大改善，少數(shù)港區(qū)和局部航道可能在豐沙年后的水位消落期出現(xiàn)航道尺度和港區(qū)水深、水域不足的情況，可采取優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度，結(jié)合港區(qū)改建和整治、疏浚措施加以解決。

葛洲壩變動(dòng)回水區(qū)河道演變主要表現(xiàn)為：分汊型河段向單一河槽河型轉(zhuǎn)化；彎曲型河段的彎道平面形態(tài)趨向規(guī)順，邊灘淤高展寬和上下延伸，灘槽高差增大；順直過(guò)渡段年內(nèi)為汛淤枯沖，年際為累積性淤積，灘槽高差加大。

推移質(zhì)淤積、變動(dòng)回水區(qū)的沖淤及淤積引起的洪水位抬高是水庫(kù)淤積研究的一個(gè)重要方面，不僅有一定理論價(jià)值,而且對(duì)淹沒(méi)、通航及與上游梯級(jí)聯(lián)接等也有很大實(shí)際意義。由于一般水庫(kù)主要是懸移質(zhì)淤積，推移質(zhì)占的比例較小，所以我國(guó)對(duì)推移質(zhì)淤積研究較少。入庫(kù)推移質(zhì)往往缺乏實(shí)測(cè)資料，僅對(duì)丹江口水庫(kù)和山東一些水庫(kù)做過(guò)不同粒徑泥沙的淤積量分析，確定了其推移質(zhì)淤積量及組成。較長(zhǎng)時(shí)間推移質(zhì)淤積部位及剖面的確定可參考文獻(xiàn)。水庫(kù)淤積的上延，首先是淤積引起回水上延，上延后的回水又產(chǎn)生新的淤積，如此不斷相互作用，形成了水庫(kù)淤積的翹尾巴。從理論上對(duì)淤積引起回水抬高的方程、特性以及回水末端定義等的研究見(jiàn)文獻(xiàn)。變動(dòng)回水區(qū)的沖淤涉及到水庫(kù)與河道的雙重作用，是水庫(kù)淤積最復(fù)雜的問(wèn)題，不少成果對(duì)丹江口水庫(kù)回水變動(dòng)區(qū)沖淤特性進(jìn)行了研究。有對(duì)變動(dòng)回水區(qū)河型特點(diǎn)及轉(zhuǎn)化的可能性的研究成果。關(guān)于變動(dòng)回水區(qū)沖淤對(duì)航運(yùn)的影響，也有一些調(diào)查成果。韓其為對(duì)變動(dòng)回水區(qū)提出了航運(yùn)控制的調(diào)度原則，即要求枯季壩前水位不低于或等于航運(yùn)控制水位(消落水位)，以加大變動(dòng)回水區(qū)枯季的航深和減少對(duì)航運(yùn)不利的消落沖刷。這種調(diào)度將在三峽水庫(kù)中應(yīng)用，能使枯季水深明顯加大。

三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1、水庫(kù)泥沙淤積管理理念 1“設(shè)計(jì)壽命”管理理念 ○ “設(shè)計(jì)壽命”管理理念是指在工程的壽命周期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)，完成工程既定的各項(xiàng)任務(wù)。工程的壽命一旦確定，規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)就限于這個(gè)時(shí)段內(nèi)進(jìn)行。

“設(shè)計(jì)壽命”管理理念有如下特點(diǎn)：（1）工程的壽命期確定，工程管理是有限的線性過(guò)程；（2）水庫(kù)建設(shè)、運(yùn)行與維護(hù)的約束條件是規(guī)劃或設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的外部因素；（3）隨著工程老化、水庫(kù)不斷淤積，工程逐步喪失各項(xiàng)功能；（4）工程壽命末期，報(bào)廢或降等處理造成的環(huán)境和社會(huì)影響由后代承擔(dān)。這種管理理念在水庫(kù)設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理中已得到廣泛應(yīng)用。

在這種管理理念指導(dǎo)下，為實(shí)現(xiàn)水庫(kù)的各項(xiàng)功能，需要外部因素和建設(shè)目的，確定水庫(kù)設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理的關(guān)鍵要素，包括水庫(kù)壽命和水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度方式。同時(shí)，由于水庫(kù)運(yùn)行與維護(hù)的需要，應(yīng)對(duì)水庫(kù)進(jìn)行安全管理，并進(jìn)行相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。運(yùn)行期間，若外部條件發(fā)生變化，尤其是來(lái)水來(lái)沙條件變化，一些水庫(kù)庫(kù)容會(huì)不斷減少，甚至被淤滿。2生命周期管理理念 ○ 針對(duì)“設(shè)計(jì)壽命”管理理念中存在的問(wèn)題，2003年世界銀行提出了水庫(kù)可持續(xù)管理的生命周期管理理念，包含的元素與“設(shè)計(jì)壽命”管理方法基本一致，但以循環(huán)的形式進(jìn)行組織，循環(huán)是水庫(kù)泥沙淤積管理得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

該理念的根本目標(biāo)是通過(guò)積極地管理和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)大壩主要功能的長(zhǎng)久維持。當(dāng)工程老化不可避免時(shí)，大壩允許報(bào)廢，同時(shí)每年定期拿出工程的部分收益成立報(bào)廢基金，以此提供大壩報(bào)廢所需的經(jīng)費(fèi)。該方法下，從大壩獲益的每代人都將為報(bào)廢做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，代際公平得以維持。

由于生命周期管理理念要求水庫(kù)管理者積極采取泥沙淤積管理以維持水庫(kù)的可持續(xù)利用，因此，不僅需要對(duì)各種管理技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，更需要對(duì)其環(huán)境影響和社會(huì)影響進(jìn)行評(píng)估，以尋求最優(yōu)的管理方案。泥沙淤積管理效益和成本的識(shí)別與計(jì)算，影響決策者對(duì)方案的選擇。全面、正確地識(shí)別和計(jì)算效益、成本，做到不重不漏，是水庫(kù)可持續(xù)利用、實(shí)現(xiàn)代際公平的關(guān)鍵。

2、水庫(kù)泥沙淤積研究成果

泥沙淤積研究揭示水庫(kù)泥沙淤積規(guī)律，為泥沙淤積防治和管理評(píng)價(jià)提供技術(shù)支撐。利用水庫(kù)淤積和排沙規(guī)律，我國(guó)摸索出一套使水庫(kù)淤積減緩、甚至不淤積的運(yùn)行模式，即“蓄清排渾”。利用三門(mén)峽水庫(kù)泥沙淤積的滯后響應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行了研究，建立了滯后響應(yīng)模型，為三門(mén)峽水庫(kù)在2003年后制定合理運(yùn)用方式提供了參考。

對(duì)大型水庫(kù)淤積控制的研究，林一山提出水庫(kù)長(zhǎng)期使用的設(shè)想和概念；韓其為從理論上闡述了水庫(kù)長(zhǎng)期使用的原理和根據(jù)，并提出了長(zhǎng)期保留庫(kù)容的計(jì)算方法；周建軍等以三峽水庫(kù)為例，初步提出在大型河道型或徑流水庫(kù)上布置固定河段挖粗沙進(jìn)行淤積控制研究。

現(xiàn)有水庫(kù)淤積數(shù)學(xué)模型主要通過(guò)研究水流運(yùn)動(dòng)和泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)河道或水庫(kù)進(jìn)行沖淤計(jì)算，重點(diǎn)關(guān)注淤積量計(jì)算，淤積形態(tài)、河床變形和邊岸坍塌等。國(guó)際上比較著名的有GSTARS模型、FLUVIAL模型、HEC-6模型、SSIM模型、MIKE11模型和RESSASS模型。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣泛的模型有張啟舜模型、黃委設(shè)計(jì)院模型、韓其為模型、長(zhǎng)江科學(xué)院模型、王仕強(qiáng)模型、王新宏模型、曲少軍模型和張俊華模型等。

3、水庫(kù)泥沙淤積防治措施 1攔減水庫(kù)上游來(lái)沙 ○ 在水庫(kù)集水范圍內(nèi)開(kāi)展水土保持，最大限度減少水土流失，是防治水庫(kù)淤積的根本途徑。在水土流失特別嚴(yán)重的地區(qū)，還可因地制宜采取壩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用、繞庫(kù)排渾、引洪放淤和渠道外蓄水等措施，防止泥沙入庫(kù)。2利用泄洪排沙設(shè)施排沙 ○ 利用水庫(kù)泄洪排沙設(shè)施，選擇合理的水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度方式可進(jìn)行排沙。根據(jù)對(duì)入庫(kù)水沙的控制程度，水庫(kù)運(yùn)行方式可分為蓄洪攔沙、滯洪排沙和蓄清排渾3類(lèi)。3利用機(jī)械設(shè)備挖除水庫(kù)泥沙 ○利用機(jī)械設(shè)備將已經(jīng)落淤或進(jìn)入水庫(kù)的泥沙清除出庫(kù)，包括挖泥船挖沙、水力虹吸抽沙清淤、氣力泵清淤、射流泵清淤和空庫(kù)干挖等。其優(yōu)點(diǎn)在于耗水量小，對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小，缺點(diǎn)是需要消耗外部能量，清淤能力與范圍有限，清淤成本高，且挖出的泥沙處置困難。4出庫(kù)泥沙的有效利用 ○ 出庫(kù)的含沙渾水應(yīng)盡可能地利用，不僅能充分利用水資源，降低清淤成本，還可以減少下游河道及水庫(kù)泥沙的負(fù)擔(dān)。出庫(kù)泥沙的處理可分為3類(lèi)：泥沙回歸下游河道或上游侵蝕區(qū)；引渾放淤，緩解用水矛盾，改善土壤；用作建筑材料。

4、水庫(kù)泥沙淤積管理評(píng)價(jià)

目前對(duì)水庫(kù)泥沙管理經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和社會(huì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)方面的研究不少，包括水庫(kù)可持續(xù)利用和代際公平研究、水庫(kù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響制約因素及影響計(jì)算研究、水庫(kù)功能開(kāi)發(fā)研究、水庫(kù)生態(tài)特征及可持續(xù)發(fā)展分析探討等。

世界銀行于1999年啟動(dòng)了RESCON研究項(xiàng)目，提出水庫(kù)可持續(xù)利用的評(píng)估方法，并開(kāi)發(fā)了RESCON模型。模型從泥沙淤積管理角度，考慮了多種水庫(kù)清淤技術(shù)，采用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系計(jì)算各技術(shù)的清淤能力，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)角度評(píng)估各清淤方案。模型在巴基斯坦、伊朗、印度、瑞士、日本的多個(gè)水庫(kù)得到應(yīng)用，取得了較好的效果。

對(duì)于RESCON模型，尚需要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的改進(jìn)：利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，識(shí)別模型的錯(cuò)誤和局限；將洪水控制能力加入模型中；將其他泥沙淤積管理方法納入模型中，如異重流排沙、泄沙和水庫(kù)繞流等；使模型具備模擬梯級(jí)水庫(kù)的能力；拓展模型模擬季節(jié)性水流的能力，以識(shí)別更適合沖沙的水文條件；可設(shè)置下泄水流的含沙量上限，作為下游環(huán)境約束的一部分；可計(jì)算每種方案的環(huán)境成本。

在RESCON模型基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)水庫(kù)的淤積特點(diǎn)，一些學(xué)者對(duì)水庫(kù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和模型框架進(jìn)行了研究，可快速評(píng)估泥沙淤積對(duì)水庫(kù)防洪、發(fā)電、灌溉、供水、航運(yùn)、生態(tài)等方面的影響程度，為決策者進(jìn)行水庫(kù)泥沙淤積管理決策提供初步依據(jù)。一些學(xué)者還依據(jù)已有的清淤能力經(jīng)驗(yàn)公式和最優(yōu)控制方法，在RESCON模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)充水庫(kù)效益計(jì)算模塊，增加泥沙淤積管理措施，可確定最優(yōu)的清淤措施和清淤過(guò)程，為決策者選擇水庫(kù)清淤方案提供初步的依據(jù)。

總體上看，國(guó)外雖然在水庫(kù)泥沙淤積管理評(píng)價(jià)方面開(kāi)展了一些研究，理念、理論和方法都比較超前，但對(duì)水庫(kù)泥沙淤積防治措施研究得還不多。我國(guó)在水庫(kù)泥沙淤積防治方面的工程經(jīng)驗(yàn)世界領(lǐng)先，但對(duì)水庫(kù)泥沙淤積管理的評(píng)價(jià)研究和實(shí)踐還比較薄弱。近幾年，我國(guó)逐步重現(xiàn)這一問(wèn)題，對(duì)一些重點(diǎn)水庫(kù)的泥沙淤積處理開(kāi)展分析和評(píng)價(jià)等工作，與國(guó)外相比，我國(guó)還存在系統(tǒng)理論缺乏、評(píng)價(jià)方法不確定、經(jīng)濟(jì)社會(huì)和環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)缺乏等不足。

三、結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)泥沙淤積是水庫(kù)運(yùn)行治理的難題之一，不僅占用了水庫(kù)的有效庫(kù)容，使水電站的發(fā)電能力降低，更是嚴(yán)重影響水庫(kù)運(yùn)行安全。根據(jù)上述幾個(gè)水庫(kù)排沙方式的比較，可以得知：雖然針對(duì)不同的水庫(kù)的泥沙淤積都采取了相應(yīng)的治理措施，并取得了一定的效果，但是我國(guó)水庫(kù)大多數(shù)采用“蓄清排渾”的水庫(kù)排沙調(diào)度措施，且在水庫(kù)的實(shí)際運(yùn)用中起到良好的效果，尤其對(duì)于泥沙淤積嚴(yán)重的黃河流域，更是起到了關(guān)鍵性的作用，從而減輕水庫(kù)的淤積量，延長(zhǎng)水庫(kù)的使用壽命。針對(duì)不同類(lèi)型和地區(qū)的水庫(kù)，國(guó)內(nèi)眾多科研工作者研究總結(jié)和汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，詳細(xì)深入地研究相應(yīng)的排沙治理方案，從而提出與之相適應(yīng)的泥沙調(diào)度方案，有效地控制水庫(kù)泥沙淤積，對(duì)水庫(kù)運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)效益起到積極的作用。

第四篇：水庫(kù)工程設(shè)計(jì)論文

1水庫(kù)現(xiàn)有病險(xiǎn)情況及除險(xiǎn)加固的必要性和重要性

孤山子水庫(kù)從1976年10月竣工至今已運(yùn)行30余年，由于該水庫(kù)為“文革”時(shí)期單純依靠民工修建，工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較低，目前，工程已出現(xiàn)嚴(yán)重老化。通過(guò)對(duì)水庫(kù)運(yùn)行的各項(xiàng)資料以及地質(zhì)勘查的綜合考慮，孤子山水庫(kù)工程的主要建筑物還存在以下一些問(wèn)題:副壩下游壩腳滲水，且形成明流，威脅副壩壩體穩(wěn)定性。溢洪道左導(dǎo)墻基礎(chǔ)被掏空。溢洪道末端出現(xiàn)沖坎。輸水洞進(jìn)口啟閉機(jī)啟閉困難，閘門(mén)漏水。輸水洞出口沒(méi)有消力池，沖坑越來(lái)越深，沖坑面積越來(lái)越大。輸水洞泄洪渠沒(méi)有保護(hù)措施，不斷吞噬耕地，且威脅左側(cè)居民。由此可見(jiàn)，為了使得孤山子水庫(kù)符合國(guó)家防洪標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其實(shí)施除險(xiǎn)險(xiǎn)加固工程是非常有必要的。孤山子水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建成后，將會(huì)給該地區(qū)帶來(lái)明顯的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。首先，水庫(kù)保護(hù)了下游的28個(gè)自然屯、0．28萬(wàn)人口和700hm耕地，同時(shí)，水庫(kù)與灌區(qū)配套后可使其灌溉面積增加到1226hm2。其次，待水庫(kù)工程正常運(yùn)行后，周邊地區(qū)可以不斷發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，從而增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。最后，水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程完工后，它將會(huì)不斷的改善水庫(kù)周邊的自然環(huán)境，營(yíng)造更好的生態(tài)環(huán)境，水庫(kù)的環(huán)境效益會(huì)更加突出。

2建筑物加固設(shè)計(jì)方案

針對(duì)目前孤山子水庫(kù)主要建筑物存在的問(wèn)題，本次除險(xiǎn)加固工程主要對(duì)主壩、副壩、溢洪道和輸水洞進(jìn)行相應(yīng)的加固處理設(shè)計(jì)。

2．1主壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

主壩壩頂長(zhǎng)168m，寬4．3m，本次設(shè)計(jì)將壩頂清基0．1m，清基后修建0．35m厚的碎石路面，該路面由10cm砂礫石墊層、15cm石灰、爐渣、土基層和10cm的碎石修筑而成。主壩壩頂?shù)缆烽L(zhǎng)度為170m，路寬4．3m，平整路面后鋪設(shè)0．35m厚的碎石路面，路面坡度為1．5%，路基材料組成與主壩相同。背水坡用C20混凝土修筑4條混凝土排水溝，間距為50m，并在背水坡種植草皮護(hù)坡。主壩迎水坡護(hù)坡石風(fēng)化嚴(yán)重，現(xiàn)將原來(lái)的干砌護(hù)坡石拆除，新建0．1m厚的碎石反濾和0．3m厚的干砌石護(hù)石坡。主壩背水坡干砌石排水體風(fēng)化也比較嚴(yán)重，先將拆除重新修筑干砌石排水體。

2．2副壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

副壩背水坡局部斷面較陡，本次加固需要通過(guò)填筑土方恢復(fù)背水坡設(shè)計(jì)坡度1∶2。其中，副壩0+030～0+080段背水坡平均坡度調(diào)整為為1∶1．85，副壩0+160～0+200段背水坡平均坡度調(diào)整為1∶1．94，副壩0+200～0+270段背水坡平均坡度調(diào)整為1∶1．86，副壩0+270～0+294段背水坡平均坡度為1∶1．70。副壩壩頂清基0．1m后修建0．35m厚的碎石路面，路面由10cm砂礫石墊層、15cm石灰、爐渣、土基層和10cm的碎石組成。背水坡用C20混凝土修建6條混凝土排水溝，間距為60m。背水坡種植草皮護(hù)坡。副壩迎水坡護(hù)坡石風(fēng)化比較嚴(yán)重，現(xiàn)將原來(lái)的干砌護(hù)坡石拆除新建0．1m厚的細(xì)沙反濾和0．3m厚的干砌石護(hù)坡。副壩背水坡排水體風(fēng)化嚴(yán)重，全部拆除并重新修筑干砌石排水體。此次設(shè)計(jì)依據(jù)孤子山水庫(kù)壩基、地質(zhì)情況及相關(guān)地層的防滲漏處理經(jīng)驗(yàn)，擬通過(guò)高壓噴射灌漿方式對(duì)壩基進(jìn)行防滲漏處理。高壓噴射灌漿施工采用單排擺噴套接技術(shù)形式，二管法施工工藝，孔間距1．4m?？紤]壩基繞滲的影響，灌漿范圍為樁號(hào)0+000～0+294，水平灌漿長(zhǎng)度為294m。高壓噴射灌漿施工孔軸線布置在迎水坡堤腳，孔間距為1．4m，單孔灌漿深度為0．3m。

2．3溢洪道加固設(shè)計(jì)

原溢洪道已開(kāi)挖形成堰體，為了減少工程量和節(jié)約工程投資，本次對(duì)溢洪道的加固主要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行。溢洪道的全部加固工程主要包括在左側(cè)堰體修建擋土墻和對(duì)兩岸不穩(wěn)定山體削坡兩部分內(nèi)容。考慮到溢洪道堰體左側(cè)沖刷比較嚴(yán)重，已嚴(yán)重威脅到水庫(kù)下游的居民和農(nóng)田，本次加固將堰體左側(cè)原漿砌石擋土墻拆除，采用鋼筋混凝土修筑高4．7m、長(zhǎng)106m的擋土墻。擋土墻基礎(chǔ)為寬1．4m、深0．5m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。此外，溢洪道堰體兩側(cè)山體風(fēng)化嚴(yán)重存在許多不穩(wěn)定因素，現(xiàn)將兩側(cè)山體進(jìn)行削坡處理，其中左側(cè)削坡處理后坡比為1∶1．03，而右側(cè)削坡處理后坡比為1∶1．08。

2．4輸水洞加固設(shè)計(jì)

孤山子水庫(kù)輸水洞為洞深直徑1．5m的有壓隧洞，進(jìn)口洞底高程535．85m，洞長(zhǎng)86．00m，出口高程532．81m。另外，在輸水洞進(jìn)口有一座啟閉塔和一扇工作閘門(mén)并配有螺桿啟閉機(jī)。鑒于目前水庫(kù)輸水洞存在的問(wèn)題，此次除險(xiǎn)加固主要包括在輸水洞出口設(shè)消力池和重新更換輸水洞進(jìn)口閘門(mén)及啟閉機(jī)兩部分工作。消力池加固工程首先需要在輸水洞出口平臺(tái)修建鋼筋混凝土翼墻。其次，在輸水洞的下游修建長(zhǎng)22m、寬10m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)消力池，同時(shí)，在消力池兩側(cè)修建高5．6m的擋土墻。最后，在消力池的下游修建底板高程526．65m、寬10m、長(zhǎng)31m的海漫，并在海漫兩側(cè)前段5m修筑鋼筋混凝土翼墻，隨后對(duì)海漫兩岸進(jìn)行土方回填。

第五篇：水庫(kù)配置水資源論文

1二甲溝灌區(qū)概況

通過(guò)建設(shè)通河縣境內(nèi)的“北水南調(diào)”工程(即“引岔入富”———引岔林河水調(diào)入富拉渾河、擬建二甲溝水庫(kù)、現(xiàn)有小型水庫(kù)群及相應(yīng)灌區(qū))和“南水北調(diào)”工程(即擬建的太陽(yáng)溝抽水泵站(松花江水)及太陽(yáng)溝灌區(qū))，把現(xiàn)有的灌區(qū)(濃河、富鄉(xiāng)、紅旗、鏵子山)和擬建的太陽(yáng)溝抽水灌區(qū)、西部澇區(qū)內(nèi)的規(guī)劃新灌區(qū)，將合并為多水源、多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用的大型灌區(qū)，統(tǒng)稱為二甲溝灌區(qū)，總灌溉面積為2.33萬(wàn)hm2，其中:二甲溝水庫(kù)灌區(qū)灌溉面積為1.31萬(wàn)hm2，太陽(yáng)溝灌區(qū)灌溉面積為3413hm2，西部澇區(qū)新灌區(qū)灌溉面積為6773hm2。該大型灌區(qū)具體采用水庫(kù)群(擬建的二甲溝中型水庫(kù)、已建的紅旗小型水庫(kù)、已建的二道溝子小型水庫(kù)、已建的三道溝子小型水庫(kù)、已建的四道溝子小型水庫(kù))和松花江過(guò)境水、區(qū)間徑流、地下水等多水源、多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用方式，合理配置通河縣西部地區(qū)的水資源，達(dá)到水資源可持續(xù)利用將支撐該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo)。

2松遼委審核成果

2012年12月31日，水利部松遼水利委員會(huì)以松遼規(guī)計(jì)［2012］340號(hào)文下發(fā)了《松遼委關(guān)于黑龍江省通河縣二甲溝水庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目審核意見(jiàn)的函》，其中:水資源配置方案中的二甲溝水庫(kù)建成后，從岔林河流域多年平均引水量4352萬(wàn)m3(實(shí)際為多年平均引水量的水資源利用量)，占引水口以上多年平均年徑流量38269萬(wàn)m3的11.37%;二甲溝水庫(kù)多年平均灌溉用水量(應(yīng)該為供水量)5062萬(wàn)m3，扣除岔林河流域多年平均引水入庫(kù)水量3233萬(wàn)m3，水庫(kù)利用本流域(指富拉渾河)多年平均灌溉用水量1829萬(wàn)m3，占?jí)沃芬陨隙嗄昶骄陱搅髁?520萬(wàn)m3的40%。

3分析與討論

二甲溝水庫(kù)近期灌溉面積1.31萬(wàn)hm2，該水庫(kù)多年平均供水量6111×104m3，其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3，多年平均生態(tài)環(huán)境供水量1049×104m3。

3.1岔林河取水樞紐工程

岔林河取水樞紐工程處，該工程地點(diǎn)以上流域面積1307km2，占全流域面積的71%，多年平均來(lái)水量38269×104m3，取水口引水能力17m3/s。該取水樞紐處在首先滿足岔林河灌區(qū)和生態(tài)環(huán)境用水量的前提下，剩余的流量，采用二甲溝水庫(kù)近期調(diào)度運(yùn)用圖，按系列法興利調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果:引水口的多年平均實(shí)際取水量11189×104m3，占總來(lái)水量的29.2%;考慮輸水損失水量10%后，進(jìn)入二甲溝水庫(kù)的多年平均入庫(kù)水量為10070×104m3，占總來(lái)水量的26.3%。由于該工程地點(diǎn)引水期為每年的暢流期，一般情況下，每年灌溉期結(jié)束后(9月—10月)引水，故按Tennant法標(biāo)準(zhǔn)衡量，該取水樞紐工程地點(diǎn)的引水比例29.2%，即岔林河剩余水量比例為70.8%，正位于Tennant法對(duì)棲息地質(zhì)量和流量關(guān)系表中的最佳范圍(60%～100%)。

3.2二甲溝水庫(kù)

二甲溝水庫(kù)壩址處總集水面積1492km2(實(shí)際集水面積約567km2)，其中:本流域富拉渾河水庫(kù)壩址以上流域面積185km2，占總集水面積的12.4%(實(shí)際集水面積的32.6%);岔林河引水口以上流域面積1307km2(分流面積約382km2)，占總集水面積的87.6%(實(shí)際集水面積的67.4%)。多年平均總來(lái)水量為14591×104m3(多年平均年徑流深約257.3mm)，其中:本流域富拉渾河多年平均年徑流量為4521×104m3(多年平均年徑流深約244.4mm)，占總來(lái)水量的31%;岔林河入庫(kù)水量為10070×104m3(多年平均年徑流深約263.6mm)，占總來(lái)水量的69%。該水庫(kù)近期:多年平均水庫(kù)供水量為6111×104m3(其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3，占總供水量的82.8%;多年平均生態(tài)環(huán)境供水量1049×104m3，占總供水量的17.2%)，相應(yīng)的水資源利用率為41.88%;多年平均水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失水量為427×104m3，相應(yīng)的損失率為2.93%;多年平均棄水量8053×104m3，相應(yīng)的棄水率為55.19%。該水庫(kù)遠(yuǎn)期:多年平均水庫(kù)供水量為11178×104m3(其中:多年平均灌溉供水量10129×104m3，占總供水量的90.6%;多年平均生態(tài)環(huán)境供水量1049×104m3，占總供水量的9.4%)，相應(yīng)的水資源利用率為76.61%;多年平均水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失水量為428×104m3，相應(yīng)的損失率為2.93%;多年平均棄水量2985×104m3，相應(yīng)的棄水率為20.46%。在近期多年平均棄水量8053×104m3中，遠(yuǎn)期利用了5068×104m3，占近期多年平均棄水量的62.9%，該棄水利用量相當(dāng)于近期灌溉供水量，也就是說(shuō)，在工程投資不增加的情況下，經(jīng)過(guò)多水源、多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用后，二甲溝水庫(kù)的灌溉供水效益翻一番［1］。

3.3水資源利用量

為了滿足水資源論證的需要，下面重點(diǎn)分析本流域富拉渾河和岔林河引水量的水資源利用量。二甲溝水庫(kù)總來(lái)水量由壩址以上本流域富拉渾河年徑流量和岔林河干流取水口處引水量，共兩個(gè)部分組成，故二甲溝水庫(kù)的本流域富拉渾河水資源利用量和岔林河干流引水量的水資源利用量，不能按常規(guī)方法計(jì)算，應(yīng)該采用多種方法，綜合分析后，合理選用。具體的計(jì)算方法簡(jiǎn)單介紹如下:

1)方法1:單一水源估算法。具體為只考慮本流域富拉渾河來(lái)水情況下，采用二甲溝水庫(kù)近期調(diào)度運(yùn)用圖，按系列法興利調(diào)節(jié)計(jì)算后，推求多年平均水庫(kù)供水量、多年平均水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失水量、多年平均棄水量等有關(guān)指標(biāo)。然后，再推求考慮岔林河引水情況下的多年平均岔林河水資源利用量和多年平均棄水量。該方法雖然較準(zhǔn)確，但前提條件不同(來(lái)水量和灌溉保證率等)，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多，計(jì)算工作量較大，方法復(fù)雜，不易掌握［2］。采用方法1，本次系列法興利調(diào)節(jié)計(jì)算后，求得的二甲溝水庫(kù)多年平均水庫(kù)供水量4130×104m3(其中:灌溉供水量3081×104m3，生態(tài)環(huán)境供水量1049×104m3)，相應(yīng)的水資源利用率為91.4%，灌溉保證率為P=65%;多年平均水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失水量為252×104m3，相應(yīng)的損失率為5.57%;多年平均棄水量137×104m3，相應(yīng)的棄水率為3.03%。

2)方法2:入庫(kù)水量比例法。具體為按總?cè)霂?kù)水量中所占比例，推求考慮岔林河引水情況下的多年平均岔林河水資源利用量和多年平均棄水量等有關(guān)指標(biāo)。該方法簡(jiǎn)單易用，概念清楚，比較直觀。二甲溝水庫(kù)壩址處，多年平均總來(lái)水量為14591×104m3，其中:本流域富拉渾河多年平均來(lái)水量占總來(lái)水量的31%，岔林河入庫(kù)水量占總來(lái)水量的69%。二甲溝水庫(kù)近期灌溉面積1.31萬(wàn)hm2，該水庫(kù)多年平均供水量6111×104m3，其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3(本流域水資源利用量為1569×104m3，岔林河入庫(kù)水量的水資源利用量為3493×104m3，岔林河引水口的水資源利用量為3881×104m3)，相應(yīng)的水資源利用率為34.7%;多年平均生態(tài)環(huán)境供水量1049×104m3，綜合的水資源利用率為41.88%。

3)方法3:灌溉供水典型年法。具體為先選擇某一年型作為典型年后，計(jì)算相應(yīng)的灌溉供水量，再推求考慮岔林河引水情況下的多年平均岔林河水資源利用量和多年平均棄水量等有關(guān)指標(biāo)。該方法典型年的代表性直接影響計(jì)算精度，而且選擇的典型年不同，求得的灌溉供水量就不同，故任意性較大，不易掌握。二甲溝水庫(kù)壩址處，多年平均總來(lái)水量為14591×104m3。二甲溝水庫(kù)近期灌溉面積1.31萬(wàn)hm2，該水庫(kù)多年平均供水量6111×104m3，其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3(本流域水資源利用量為1829×104m3，岔林河入庫(kù)水量的水資源利用量為3233×104m3，岔林河引水口的水資源利用量為4352×104m3，應(yīng)該為3592×104m3)，相應(yīng)的水資源利用率為34.7%;多年平均生態(tài)環(huán)境供水量1049×104m3，綜合的水資源利用率為41.88%。

3.4成果比較

上述的松遼委審核成果可以寫(xiě)成:岔林河引水口以上多年平均來(lái)水量38269×104m3，其中:多年平均實(shí)際引水量的水資源利用量4352×104m3，考慮輸水損失后進(jìn)入二甲溝水庫(kù)的多年平均入庫(kù)水量3233×104m3，多年平均輸水損失水量1119×104m3，占多年平均實(shí)際水資源利用量的25.7%。該成果中二甲溝水庫(kù)的多年平均入庫(kù)水量3233×104m3，就是上述的方法3成果，但是輸水損失率方法3取10%，故岔林河引水口的水資源利用量為3592×104m3，符合可研的采用成果，而松遼委審核成果中的輸水損失率為25.7%，偏大較多，與實(shí)際情況不符。本次分析成果(方法2):岔林河引水口以上多年平均來(lái)水量38269×104m3，其中:多年平均實(shí)際引水量的水資源利用量3881×104m3，比松遼委審核成果小10.8%;考慮輸水損失后進(jìn)入二甲溝水庫(kù)的多年平均入庫(kù)水量3493×104m3，比松遼委審核成果大8%;多年平均輸水損失水量388×104m3，比松遼委審核成果小65.3%。

4實(shí)際興利調(diào)度運(yùn)用

擬建引調(diào)水工程建成后，水庫(kù)壩址以上及引調(diào)水口控制斷面以上實(shí)際來(lái)水量是未知的，而且是隨機(jī)的，因此，引調(diào)水蓄水工程實(shí)際興利調(diào)度運(yùn)行時(shí)，采用試算法確定的引調(diào)水限制線Ht作為控制條件，為滿足各行業(yè)的用水要求(上限為設(shè)計(jì)用水量)，進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，具體操作過(guò)程中，若各時(shí)段的庫(kù)水位Hj≤Ht，則按實(shí)際可引調(diào)水能力全力蓄水，否則立即停止引調(diào)水。為了不影響岔林河灌區(qū)及生態(tài)環(huán)境用水量，引岔入富工程在灌溉期(5月—8月)不引水，故每年具體的引水時(shí)間初定為4月中旬、下旬、8月下旬、9月、10月，共92d。具體的興利調(diào)度運(yùn)用時(shí)，一般情況下，每年灌溉期結(jié)束后(9月—10月)，盡量按實(shí)際可引調(diào)水能力，多蓄水，并要求到每年10月15日左右時(shí)，水庫(kù)盡量蓄滿，供翌年枯水期用水;當(dāng)遭遇特枯年時(shí)，若到了11月份水庫(kù)仍然蓄不滿，則翌年的4月份繼續(xù)引水，一直到水庫(kù)盡量蓄滿為止。在實(shí)際的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用過(guò)程中，當(dāng)庫(kù)水位落在洪水控制區(qū)(A)時(shí)，按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量及補(bǔ)充地下水要求全力供水的同時(shí)，立即停止引調(diào)水，而且打開(kāi)泄洪閘進(jìn)行控制泄洪，使庫(kù)水位始終保持在汛限水位附近，并隨時(shí)承擔(dān)攔蓄洪水的任務(wù)。當(dāng)庫(kù)水位落在停止引調(diào)水區(qū)(B)時(shí)，按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量要求正常供水。當(dāng)庫(kù)水位落在正常引調(diào)水區(qū)的正常灌溉供水區(qū)(C)時(shí)，按實(shí)際可引調(diào)水能力盡量多蓄水，而且按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量要求正常供水。當(dāng)庫(kù)水位落在正常引調(diào)水區(qū)的正常城鎮(zhèn)供水區(qū)(D)時(shí)，仍按實(shí)際可引調(diào)水能力盡量多蓄水，而且城鎮(zhèn)供水按設(shè)計(jì)用水量要求正常供水，灌溉用水在一般情況下，按設(shè)計(jì)用水量的50%供水。當(dāng)庫(kù)水位落在正常引調(diào)水區(qū)的城鎮(zhèn)供水破壞區(qū)(E)時(shí)，繼續(xù)按實(shí)際可引調(diào)水能力盡可能多蓄水，而且城鎮(zhèn)用水在一般的情況下，按設(shè)計(jì)用水量的80%供水，并停止灌溉供水。當(dāng)庫(kù)水位繼續(xù)降落至死水位H死以下時(shí)，全力以赴盡可能多引調(diào)水，并停止灌溉供水，然后按城鎮(zhèn)居民最低基本生活用水需要，控制供水的同時(shí)，采取其他應(yīng)急措施，盡量解決城鎮(zhèn)居民生活用水需求。

5結(jié)論與建議

5.1結(jié)論

二甲溝水庫(kù)近期灌溉面積1.31萬(wàn)hm2，該水庫(kù)多年平均供水量6111×104m3，其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3，占總供水量的82.8%;多年平均生態(tài)環(huán)境供水量1049×104m3，占總供水量的17.2%。二甲溝水庫(kù)遠(yuǎn)期灌溉面積2.33萬(wàn)hm2，該水庫(kù)多年平均供水量11178×104m3，其中:多年平均灌溉供水量10129×104m3，占總供水量的90.6%;多年平均生態(tài)環(huán)境供水量1049×104m3，占總供水量的9.4%。在近期多年平均棄水量8053×104m3中，遠(yuǎn)期利用了5068×104m3，占近期多年平均棄水量的62.9%，該棄水利用量相當(dāng)于近期灌溉供水量，也就是說(shuō)，在工程投資不增加的情況下，經(jīng)過(guò)多水源、多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用后，二甲溝水庫(kù)的灌溉供水效益翻一番。岔林河取水樞紐工程處的多年平均實(shí)際取水量11189×104m3，考慮輸水損失水量10%后，進(jìn)入二甲溝水庫(kù)的多年平均入庫(kù)水量為10070×104m3。二甲溝水庫(kù)壩址處多年平均總來(lái)水量為14591×104m3，其中:本流域富拉渾河多年平均年徑流量為4521×104m3，占總來(lái)水量的31%;岔林河入庫(kù)水量為10070×104m3，占總來(lái)水量的69%。該水庫(kù)近期:多年平均水庫(kù)供水量為6111×104m3，多年平均水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失水量為427×104m3，多年平均棄水量8053×104m3。該水庫(kù)近期:多年平均總供水量6111×104m3，多年平均灌溉供水量5062×104m3，其中:本流域水資源利用量為1569×104m3，岔林河入庫(kù)水量的水資源利用量為3493×104m3。岔林河引水口的水資源利用量為3881×104m3，占實(shí)際總引水量的34.7%。

5.2建議

為了不影響岔林河灌區(qū)及生態(tài)環(huán)境用水量，引岔入富工程建議在灌溉期(5月—8月)不引水，并建議每年具體的引水時(shí)間確定為4月中旬、下旬、8月下旬、9月、10月，共92d。建議下階段岔林河引水口處選擇豐、平、枯水年逐日流量過(guò)程線后，在首先滿足岔林河灌區(qū)和生態(tài)環(huán)境用水量的前提下，剩余的流量，采用二甲溝水庫(kù)近期調(diào)度運(yùn)用圖，按典型年法興利調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果與原成果進(jìn)行比較。