水庫建設對河流水文情勢的影響分析

張程

摘 要：作為河流水文情勢的重要影響因素之一，良好的水庫建設對于保證河流生態系統的正常運行具有重要作用。本文以阿克肖水庫為例，首先對水庫周圍河流水文情勢進行概述，然后具體探討了水庫建設對河流水文情勢的影響，以期為相關技術與研究人員提供參考。

關鍵詞：水庫建設 河流 水文情勢 影響

水庫建設引發的河流水文情勢改變是河流生態系統失衡的重要因素，在河流水文指標生態學意義分析前提下，采用能夠提供斷流、基流量、退水率、漲水率、高流量等指標的計算方法對河流數據分析，以探討水庫建設前后水文指標的變異，可在一定程度上反映水庫建設對河流水文情勢及生態系統的影響。因此，加強有關水庫建設對河流水文情勢的影響分析，對于改善生態系統建設質量具有重要的現實意義。

1.水庫周圍河流水文情勢概述

阿克肖水庫工程位于新疆皮山河上游阿克肖河的尾端，與下游皮山河的另一條直流肯艾孜河交叉口相距3km左右。水庫總體庫容為4395萬m3，調節庫容穩定在3271.4萬m3左右，屬于中型III等水利水電工程。工程總工期持續2.5年，準備期定為4個月，主體工程施工期為24個月，工程竣工期為2個月。

（1）徑流：阿克肖河徑流主要補給源為高山冰雪融水，阿克肖河上沒有相關徑流與水文站資料，依據阿克肖水庫壩址徑流量分析計算可知，其壩址斷面年平均徑流量為 2.038億m3。

（2）洪水：依照洪水形成方式分類，低山帶多為暴雨洪水，中山帶多為季節性積雪融水型洪水，高山帶多為冰雪融水型洪水；依照洪水成因分類，可將洪水分成高山冰雪融水型洪水、季節性積雪融水型洪水及暴雨與冰雪融水混合型洪水。依據阿克肖河水文站洪水資料可知，阿克肖河洪水多發生在夏季和春季，多以融水型洪水為主，暴雨洪水為輔，夏季洪水多為高山冰雪融水型洪水，春季洪水多為季節性積雪融水型洪水。

（3）泥沙：阿克肖河流域泥沙含量相對較高，且泥沙年內分配不均勻，夏季輸沙量相對更為集中，5～8月輸沙量約為全年輸沙量的91%；其年平均懸移質輸沙量可達102.48×104t，年平均懸移質輸沙率為32.48kg/s；而阿克肖水庫壩址年平均懸移質輸沙率為18.7kg/s，年平均懸移質輸沙量為59.05×104t，年平均推移質輸沙量為8.86×104t，年平均輸沙總量為67.91萬×104t。

（4）冰期：依據水文站冰期觀測資料可知，阿克肖水文站最早冰期在10月18日，最晚全部融冰期在4月9日，最長封凍日期天數為138天，最短封凍日期天數為40天；多年最大河心冰厚為0.9m，最大岸邊冰厚為0.99cm。

2.水庫建設對河流水文情勢的影響

2.1初期蓄水的影響

依據工程總體設計，工程10天的蓄水量可達至死水位2420m。在蓄水早期，主要采用導流兼泄洪沖沙洞進行下游供水。依據水庫壩址斷面下泄水量計算結果可知，蓄水早期的平均流量會減少6.14m3/s，下降幅度約為76.7%。在蓄水早期，壩址斷面下泄流量穩定在1.86m3/s，能充分符合下泄生態基流的1.28m3/s要求，且可滿足灌溉區域的用水要求。

2.2施工期的影響

該工程選用上下游圍堰擋水，河床進行一次性截斷，導流洞與泄洪沖沙洞共同導流的施工導流方式。依據施工組織設計，截流施工定在當前8月底選用單戧立堵法進行。截流時，由于截流龍口寬度大小不斷降低，龍口泄流逐漸轉變成導流兼泄洪沖沙洞泄流方式，下泄流量主要是河道天然來流量，因此截流過程不會對下游水文情勢產生影響。截流完成后，施工過程中主要采用導流兼泄洪沖沙洞實施施工導流，下泄流量繼續為河道天然來水量，也不會對下游水文情勢產生影響。

2.3工程運行的影響

（1）對壩址下游河段泥沙情勢的影響：因水庫可攔蓄來流泥沙，水庫正常工作后引發的清水下泄將會沖刷壩址下游河道，而下泄清水導致的沖刷有靠近壩址區段起始不斷朝下游推進，但沖刷作用與沖刷強度會隨與壩址的間距增加逐漸減慢與減弱。在水庫內泥沙淤積過程不斷達到平衡的過程中，水庫清水下泄對壩下河段的沖刷程度也會逐漸減弱，且當沖刷年限不斷延長時，河床會慢慢生成粗化抗沖保護層，河道沖淤會再次恢復平衡。水庫完成后，下泄水流中的平均含沙量會相對縮小，泥沙粒徑也會比建庫前天然河流泥沙粒徑微細，由此可很大程度避免下游河道泥沙淤積，進而改善下游河道的運行環境條件。

（2）對水庫庫區泥沙情勢的影響：水庫庫區位于山區河段，庫區河段天然河床比降穩定在17.1%，水流具有強烈的挾沙能力，同時來水懸移質泥沙粒徑相對較細，中粗砂占比不到5%，為水流挾沙及排沙提供便利。依據泥沙淤積運算結果，水庫在汛期期間死水位為2420m工作環境下，將會有65%左右的懸移質泥沙涌進死庫容，死庫容估計淤滿年限為30年，且達至沖淤平衡，產生錐體淤積狀態。在實現沖淤平衡后，殘余死庫容預估為10.3萬m3，死庫容淤積量約占死庫容的98%，殘余調節庫容則為3271.4萬m3，調節庫容淤積量約占調節庫容的5%，可確保調節庫容充足。

2.4運行期的影響

（1）對下游河段水文情勢的影響：水庫運行后的影響主要表現為兩方面，一是工程完成后，下游灌區需水過程及需水量出現改變，下游河段引水過程也會伴隨出現變化，進而工程建設前的河道徑流過程也會發生改變；二是水庫蓄水調度運行會影響河流徑流過程。如以阿克肖水庫壩址斷面為例，在P=75%來水頻率下，相比現狀年，設計水平年阿克肖水庫運行后其壩址斷面年下泄徑流量降低0.05億m3，減少幅度為2.8%；在1月、2月、5月、7～11月期間下泄流量減少幅度為0.0%～78.8%，而8月減幅最大；其他月份下泄流量會出現不同程度的增加，增加幅度為10.5%～210.6%，而在4月和6月增幅相對較高；在P=50%來水頻率下，相比現狀年，設計水平年阿克肖水庫運行后其壩址斷面年下泄徑流量降低0.05億m3，減少幅度為2.8%；在1月、3～6月及10月期間下泄流量出現不同程度的增加，增加幅度為2.9%～323.9%，而3～5月增幅相對較高；2月份下泄流量相對穩定；其他月份下泄流量出現減少，減少幅度為0.2%～63.3%，而8月份減少幅度最大。

（2）對庫區水文情勢的影響：水庫完工后，因水庫實施蓄水，水庫壩前到庫區回水尾端5公里處的天然河段將轉換成水庫形態，水深、水面面積及流動速度等會出現相應變化。相比庫區建成前，庫區回水區域內的水面面積和水深會在一定程度上增加，同時由回水尾端至壩前水深的增幅也會不斷增加，最高水深增大幅度可達到70m；庫區內由庫區回水末端至壩前流速會出現部分減緩，壩前斷面流動速度減緩幅度最高。在水庫穩定工作時，水庫水位在2420m與2452m的死水位和正常蓄水位間不斷變化，水深變幅平均為32m。

3.結語

水庫建設的質量將直接影響河流水文情勢的正常平衡及河流的生態穩定，因此，相關技術與研究人員應加強有關水庫建設對河流水文情勢的影響研究，總結水庫建設對河流水文情勢的影響因素，以逐步改善河流生態系統平衡狀態。

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