閻王鼻子水庫泥沙淤積分析與對策探討

王殿興

(朝陽市閻王鼻子水庫工程建設管理局，遼寧朝陽 122000)

閻王鼻子水庫泥沙淤積分析與對策探討

王殿興

(朝陽市閻王鼻子水庫工程建設管理局，遼寧朝陽 122000)

水庫泥沙淤積是影響水庫使用壽命的一大難題。文章對閻王鼻子水庫泥沙淤積特性進行了分析，簡要介紹了水庫泥沙現狀，重點提出了通過對水庫上游流域內加強水土保持治理、人為環境治理及水庫沖沙調度等防治措施，從而達到延長水庫使用壽命的目的。

閻王鼻子水庫;水土流失;泥沙淤積;治理措施;水土保持;沖沙調度

0 前言

閻王鼻子水庫位于遼寧省西部大凌河干流上，壩址距下游朝陽市25 km，控制流域面積9 482 km3，占大凌河流域總面積的41%，總庫容為2.17億m3。水庫設計正常高蓄水位213.5 m，主體工程于1996年10月開工興建，1999年9月下閘蓄水，2010年4月開始發揮供水效益［1］。

1 水庫泥沙淤積特性分析

主要包括泥沙特性、入庫沙量2個方面的內容:

1.1 大凌河泥沙特性

大凌河泥沙特性主要有以下3點:

1.1.1 輸沙量大

大凌河是遼寧省西部著名的多泥沙河流，年輸沙量在2 000×104t以上，每年大量泥沙入海，導致河口不斷向遼東灣伸展。

泥沙主要來源是北支以下中游地區，特別是其左側發源于內蒙古奈曼、庫侖半移動沙丘及黃土丘陵的多沙支流，侵蝕模數均在2 400～3 000 t/km2.a，含沙量在40 kg/m3左右，導致輸沙量沿程成倍遞增，如哈巴氣站多年平均輸沙量為229×104t、上窩鋪站為463×104t、朝陽站為1208×104t，到大凌河站達到2 466.82 ×104t。

1.1.2 年際變化大

大凌河流域輸沙量年際變化很大。據各站統計顯示，年輸沙量最大值與最小值之倍比達25～393倍，說明來沙主要集中在大水發生年份。如朝陽站最大的1962年年輸沙量為7 773.54×104t，是最小值208.29×104t的37.3倍，是多年平均值1208.41×104t的 6.4倍，占 1955～1985年31 a總來沙量3.746 ×108t的20.8%。

1.1.3 高度集中

大凌河流域夏、秋季為多暴雨洪水季節。冬季冰封時間較長，融冰期有凌汛，泥沙多為暴雨徑流從流域面上沖蝕而來，故年輸沙量的絕大部分集中在汛期的幾場較大洪水之中，各測站汛期6～9月輸沙量占全年總量的95%以上。

其中7、8兩月又是洪峰多發期，其輸沙量占全年總量的72%～86%以上。枯水期由于降水量少，水量主要靠地下水補給，輸沙量少，特別是冬季來沙幾近于零［2］。

大凌河流域懸移質泥沙顆粒組成比較單一，都以粉沙為主，各站中值粒徑變化在0.0155～0.0214 mm，平均粒徑變化在0.0237～0.0322 mm。

1.2 入庫沙量

閻王鼻子水庫位于大凌河中游，朝陽站多年平均輸沙量為1 208.41×104t，含沙量為15.6 kg/m3。泥沙特征值如表1、表2。

表1 大凌河流域各控制站輸沙量特征值

表2 朝陽站泥沙特征值表(1955—1985年)

由表2可見，大凌河流域輸沙量年際變化極大，朝陽站1962年最大輸沙量7 774萬t，是最小輸沙量208萬t的37.3倍，是多年平均值的6.4倍，占31 a來沙總量的20.8%，泥沙高度集中在幾個大水大沙年份，有利于水庫采取排沙措施。

2 水庫淤積現狀及淤積原因

2.1 泥沙淤積現狀

2.1.1 設計情況

大凌河屬多泥沙河流，多年平均懸移質輸沙量為720萬m3/a，壩址處多年平均含沙量為15.6 kg/m3。按照水庫設計，閻王鼻子水庫建成后，年平均淤積量為215萬m3，到2030年左右達到沖淤平衡，淤積總量為6 670萬 m3。

2.1.2 實測情況

1999年水庫下閘蓄水后，共進行4次泥沙淤積測量。2002年淤積量為765萬m3，2 a平均淤積383萬m3;2006年淤積量為2 020萬m3，累計6 a平均淤積337萬m3;2008年淤積量為2 174萬m3，累計8 a平均淤積272萬m3;2010年實測淤積量為2 189萬 m3，累計10 a平均淤積219萬 m3。

以上數據表明，水庫運行10 a的平均淤積量雖呈逐年減少趨勢，但仍高于設計平均值215萬m3。

2.2 產生淤積主要的原因

主要原因:①大凌河流域植被覆蓋率低、水土流失嚴重，水庫周邊地區多年平均土壤侵蝕模數3 750 t/km2·a，雨季洪水攜帶大量泥沙入庫;②大凌河流域持續干旱少雨，無適宜的洪水沖沙流量，使大量泥沙落淤在庫區內;③水庫上游鐵選礦尾礦渣排入河道后，最終淤積在庫內。

3 水庫淤積防治措施

長期以來，受自然因素和人為因素影響，閻王鼻子水庫上游及周邊地區水土流失嚴重、生態環境脆弱，不僅威脅著水庫下游朝陽市城區供水保障和飲水安全，也制約著該地區的經濟發展。因此，盡快改善生態環境，加快水土流失治理速度，攔蓄地表徑流和所夾帶泥沙，減輕入庫泥沙淤積量，延長水庫使用壽命，其意義十分重大［3］。

3.1 水土保持治理

水土保持治理主要有5個方面:

3.1.1 坡耕地治理

將山腳或山腰土層較厚的坡耕地修成水平梯田，或根據當地農業發展需要建設保護地，有灌溉條件的地區同時配套水利灌溉設施。

剩余坡耕地采取退耕還林、還果、還草的方式治理。退耕還林可采用種植水土保持林或經濟林，水保林主要以生態效益為主，經濟效益較低，而經濟林的效益高、土地產出率大，故此應首選種植經濟林。退耕還草要與當地牧業發展相協調，選擇距村屯較近、地勢平坦、土質良好的地塊，修建人工草場，保證舍飼牲畜的飼料供應。

3.1.2 荒地治理

荒地治理可按造林或種草方式考慮。對于緩坡荒地，可適當布置以放牧為主要利用方式的人工草地，并做好輪休輪牧的利用計劃。陡坡荒地立地條件差、土層薄、水分養分含量低，不適于經濟林樹種的生長，應選擇薪炭林、水保林等生態效益顯著的植物措施。

3.1.3 溝壑治理

溝壑采用工程措施與植物封溝相結合的方式治理。在溝頭上修建防護工程，或營造喬灌草混交林帶，防止溝頭逐年向上延伸。在毛支溝上修筑土、石谷坊，種植楊、柳樹等防沖耐濕性樹種，溝底種植防沖林及速生豐產林。在干溝及主溝道中、下游，修建塘壩或淤地壩，蓄洪淤沙造地，既攔蓄了泥沙又增加了土地。

3.1.4 生態修復工程

對水庫上游流域內的疏林地經過封禁、補植，盡快郁閉成林。在生態修復面積周圍修建圍欄，并在交通要道醒目處、行政區屬更迭處、路旁、進山口設立宣傳牌和標志牌，加強宣傳封禁治理建設的政策法規和獎懲制度，提高廣大人民群眾對生態建設的認識，使他們認識到生態修復建設的重要性和必要性。

3.1.5 典型實例分析

水庫淹沒區周邊某小流域面積3 325 hm2，水土流失面積2 324 hm2。農業用地514.5 hm2，林地587.5 hm2，果 園 50 hm2，荒 山、荒 溝、荒 灘1 764.3 hm2，水域330 hm2，裸巖1.5 hm2，村莊道路77.2 hm2。 ＞15°坡的土地面積2 420.8 hm2，占總土地72.8%;＞25°坡的土地面積169.27 hm2，占農業用地面積32.9%。該流域土壤侵蝕模數3750 t/km2·a，輕度侵蝕面積779 hm2，占水土流失面積33.5%;強度輕度侵蝕面積1 491 hm2，占水土流失面積64.2%。

10 a間，該流域造林水平槽整地150 hm2，退耕還林50 hm2，還果110 hm2，修水平梯田40 hm2，修果樹臺田50 hm2;修塘壩2座，修土石谷坊35座，溝頭防護15.5 km。

根據國家《水土保持綜合治理效益計算方法》(GB/T15774—1995)，經過實際調查測算，該流域通過對山、水、林、田的綜合治理，所實施的各項水土保持措施均能發揮效益。如果可攔泥沙系數按0.75，植被保存率按50%，每年可攔截泥沙4.67萬t。水庫壩址以上共有197條小流域，如果按該流域治理模式治理，每年可減少泥沙入庫920萬 t。

依據水庫初步設計采用的推懸比2.5%，按推移質全部入庫，懸移質采用水庫淤積30 a排沙比64.8%進行計算，水庫運行30 a內將減少泥沙淤積9 472萬t，水庫原設計的沖淤平衡時間由現在的30 a可推遲到55 a左右。由此看來，水庫上游流域內水土保持綜合治理效益十分顯著。

3.2 環境治理

水庫泥沙淤積，不僅受自然環境影響，也受到人為破壞環境的影響。自2000年以來，庫區上游各類采礦、選礦企業多達上百家，尾礦渣隨意亂排的現象十分嚴重，因此在加強自然環境整治的同時，還必須加大人為影響因素的整治力度。對流域內的所有選礦企業，必須建設符合環境保護標準的尾礦庫，將尾礦渣攔蓄在尾礦庫內，防止尾礦渣隨雨季洪水排入河道，最終淤積在庫內。對于排污嚴重且措施不到位的小礦要堅決予以關停，以減少人為增大水流含沙量。

3.3 洪水沖沙

根據大凌河流域來沙量大，且高度集中在大水大沙年份的特點，對水庫進行科學合理調度運用，充分利用洪水沖沙。當汛期洪水入庫流量適合沖沙時，及時啟動水庫沖沙閘，將洪水所挾帶的泥沙和庫內淤積的泥沙排入下游河道。

4 結語

閻王鼻子水庫位于多泥沙河流上，泥沙來量大、淤積嚴重。對流域內采取水土保持綜合治理措施，攔蓄地表徑流和所夾帶的泥沙，減輕入庫泥沙淤積量。對水庫上游選礦企業加強整治，防止防止尾礦渣隨雨季洪水排入河道淤積在庫內。針對大凌河流域來沙量大且高度集中的特性，充分利用洪水沖沙。通過以上措施，達到延長水庫使用壽命的目的。

［1］武立國.閻王鼻子水庫庫區來沙分析［J］.水土保持應用技術，2007(05):28-29.

［2］姚志剛，王宇，陳峰，靜鐵文.閻王鼻子水庫大壩安全監測系統分析［J］.黑龍江水專學報，2006，33(02):83-86.

［3］盧海潮，任喜武.水庫泥沙淤積分析及防治措施［J］.黑龍江科技信息，2011(19):236.

TV145

B

1007-7596(2014)05-0193-03

2013-11-27

王殿興(1954-)，男，遼寧凌源人，高級工程師，從事水利行業工作。