水庫調度方式與水庫泥沙淤積關系

夏力哈爾

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設管理局，烏魯木齊835000)

水庫調度方式與水庫泥沙淤積關系

夏力哈爾

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設管理局，烏魯木齊835000)

修建水庫的主要目的是有效改變水資源分布不均的情況，同時也是減少洪澇災害和水資源系統(tǒng)開發(fā)利用的重要手段。通過水庫調度可以實現水庫興利效益的發(fā)揮，水庫最終的淤積平衡是與水庫淤積分布、水庫調度方式、水庫淤積發(fā)展等密切相關的。文章從沖淤平衡特征、水庫淤積發(fā)展的過程入手，概述了水庫調度方式對水庫淤積的影響，分析水庫調度與泥沙淤積的關系。

水庫;調度方式;泥沙淤積;關系

0 前言

大型水庫建設形成的水庫泥沙淤積在水資源的開發(fā)與利用下引起的一系列的泥沙淤積問題。水庫建在多沙河流上，其泥沙的淤積速度會很快，而泥沙的淤積會影響水庫作用的發(fā)揮，這樣會縮短水庫的使用壽命，從而加快水庫報廢，對水庫的合理運用產生嚴重的影響。在這種情形下，國家開始高度重視水庫泥沙調度問題，這為解決水庫建設和合理使用帶來了好的契機和開端。

1 研究情況

由于水庫運行的方式與水庫淤積密切相關，因此，水庫調度與淤積的關系引起了人們的廣泛關注。水庫運用方式的不同，所引起的水庫淤積的調度方式也不同。如在水庫運用方式里，泄空沖刷是輔助處理水庫淤積的手段。同時，水庫淤積上延問題也可能是水庫調度引起的，而水庫淤積上延也成了一種普遍現象。有研究認為:決定水庫淤積上延的因素可能是水庫的運行方式，同時，水庫泄流排沙的設施、規(guī)模會嚴重影響水庫淤積上延［1］。因此，對于水庫淤積上延問題的控制，要保證排沙泄流設施的完備，也要保證水庫調度方式的合理。

造成水庫淤積的主要原因是上游來水來沙與壩前水位變化以及本地河床邊界綜合作用，而水庫堤壩前的水位是可以通過人來控制的，從這個角度來說，水庫的淤積情況是可以控制的。

以上研究僅僅從淤積發(fā)展表現出的現象來研究的，從某種程度上來說是不夠的。因此，進一步結合水沙變化過程，研究水庫調度方式與水庫淤積的關系是必要的。

2 水庫泥沙調度對控制水庫淤積的要求分析

由于各個水庫規(guī)模的不同，河流泥沙不均勻的輸沙量和含沙量，在《水電水利工程泥沙設計規(guī)范》中規(guī)定樞紐工程分為嚴重和不嚴重兩類的。遇到嚴重的泥沙問題，必須進行水庫泥沙調度，加強水庫泥沙量的觀測，同時加強排沙防沙設施的設置。列為泥沙嚴重的工程必須符合下列條件之一。

1)50≤正常蓄水位以下的庫容/庫輸沙量(體積)≤100，兩者之間的之比值即是庫容沙量比

2)在水庫設計的主要基準期內，水建筑物的取水口或泄流建筑物的安全會受壩前泥沙淤積的影響。

3)嚴重的水庫末端淤積上延和水庫回水，會影響到主要交通干線或已建大型水利水電工程的正常運行。

4)位于已通航河流上的水庫工程，在船閘上、下引航道撇積和變動回水區(qū)對航運有明顯的影響。

5)樞紐下游河道沖淤變形，可能影響重要的交通干線、橋梁、港口、航道等的安全或已建重要的防洪、取水、排沙等工程。

6)抽水蓄能電站過機含沙量、粒徑大于機組所能承受的限度。

7)水庫調節(jié)功能會受到分支水庫中泥沙淤積中出現的“攔門沙坎”的影響。

從以上要求可以看出:水庫泥沙調度是解決泥沙問題的主要手段。面對水庫嚴重的泥沙問題，必須加強水庫觀測。弄清水庫淤積情況，做出科學的調度計劃。

3 水庫調度方式變化對水庫淤積的影響

從眾多研究的結果來看，影響水庫淤積的主要因素是水庫調度方式和上游來水來沙過程。對于大型水庫，可以主動控制和決定泥沙淤積的關鍵因素是水庫調度方式。產流產沙情況決定上游來水來沙，上游流域的特性以及水庫的平衡都和上游來水來沙量有關，而且在很短的時間內，水庫產流產沙的情況是不會發(fā)生很大的變化。

目前我國多泥沙河流水庫調度方式多采用蓄清排渾的方式。水庫調度是促進水庫興利目標實現、發(fā)揮綜合效益的有效手段，水庫蓄清排渾的調度過程會因水庫泥沙預測的情況而不同的。因此，在不同的水庫調度下，水庫淤積過程也不同。所以，研究水庫淤積與水庫調度的關系對水庫的綜合效益的發(fā)揮是非常重要的。下面對三峽水庫調度方式和水庫淤積的情況進行分析。

3.1 三峽水庫調度方式

三峽水庫在調度的過程中，采取了一級開發(fā)、一次建成、分期蓄水、逐步移民的調度方案。在水庫調度的初步設計階段，要求水庫水位在每年6—10月降至145 m，每年6—9月，維持低水位運行。一旦長江下游需要防洪，三峽水庫的水位下降到防洪的限制水位準備益洪。10月份蓄水達到175 m。每年11月到第二年4月，水庫保持較高水位。5月底之前水庫水位≥155 m，到了枯水期，低水位消落，6月上旬水庫水位又下降到145 m。

三峽水庫的壩前水位呈現出梯形，枯水期處于高水位運行，達到175 m，每年11月到第二年的4月，平均來水量達到全年總量的19.5%，來水來沙量都比較小。相比之下來沙量所占比例更小，長期以來，來沙量達到全年來沙總量的2.24%。在水庫汛期，來沙量較大，每年6—9月三峽水庫的平均來沙量占總來沙量的88.92%。而來水量占全年總來水量的 63.4%。

從以上三峽水庫調度過程來看，三峽水庫的來水來沙量最大的時候是壩前水位低的汛期;而且過渡時期是間于汛期與枯水期中間，時間很短;在枯水期，水庫壩前水位很高，其來水來沙量相對較小。

3.2 三峽汛限水位調度對水庫淤積平衡的影響

在自然情況下，來水來沙量在長江河道汛期占絕對優(yōu)勢，河床形態(tài)的最終平衡時期是汛期。雖然水庫的來水來沙量每年都不相同，但是，決定來水來沙量的最終發(fā)展趨勢還是汛期水沙量。

在修建好的水庫運行時，水庫自身調度方式會影響水庫河段的下游的水位，此刻水庫的水不再是自由水。三峽水庫通過運用水庫的蓄清排渾，解決了水庫的淤積，從而達到沖淤后水庫運行的平衡。水庫壩前水位變化很大，平衡后其年內沖淤仍較大變化。蓄水期水庫淤積的泥沙將被沖刷，汛期水庫壩前運行水位基本維持145 m，從它的側面塑造看，此時的水庫水流接近河床沖淤的均勻幅度，這個時期是塑造河床平衡的關鍵時期。同時，根據對水庫泥沙淤積研究，可知三峽水庫來水含沙量僅為天然河道挾沙能力的45.1%。與其他的水庫相比，三峽水庫的挾沙能力是較為富裕的。平衡后的水庫淤積，其平衡的過程實際上是蓄水期淤積和汛期水庫沖刷的過程。而在這個時候，水庫的造床流量在汛期＞30 000 m3/s，水庫的邊界條件及汛期水沙是對此河段河床的塑造具有決定作用的。這說明，選取合理的水庫調度方式對水庫泥沙淤積的平衡有一定的促進作用。

4 總結

影響水庫淤積的主要因素是水庫調度方式和水庫上游來水來沙。與上游流域特性有關的是水庫上游來水來沙與水土保持，主要受制于流域產流產沙的情況，在較短的時間內不會發(fā)生太大的變化。研究水庫調度方式與水庫泥沙淤積關系，為合理配置新建水庫的泄水排沙設備，做好水庫的調度運用方式，可能有一定的幫助。

［1］陳文彪.水庫淤積上延問題的探討［J］.泥沙研究，2004(04):80-86.

TV697

B

1007-7596(2014)05-0063-02

2013-12-08

夏力哈爾(1987-)，男，新疆伊犁人，助理工程師。