新疆某水庫泥沙淤積現(xiàn)狀及排沙措施

□馬桂英（新疆克孜爾水庫管理局）

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新疆某水庫泥沙淤積現(xiàn)狀及排沙措施

□馬桂英（新疆克孜爾水庫管理局）

摘要：新疆某水庫運(yùn)行20 a來，對水庫多年豐水豐沙及大洪水進(jìn)行了仔細(xì)的分析，特大洪水是導(dǎo)致泥沙淤積嚴(yán)重和快速的主要原因；文章通過工程及非工程措施方案的探討，及工程運(yùn)行多年的資料進(jìn)行了分析并得出結(jié)論。運(yùn)用工程及非工程的具體措施加快提高河道的水流輸沙能力，相對增加汛期的挾沙能力，通過增強(qiáng)水庫的運(yùn)行管理能力，確保水庫的安全、正常使用，為水庫的安全運(yùn)行、下游灌區(qū)的灌溉做出更大的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：泥沙淤積排沙措施；工程；非工程措施；措施探討

1新疆某水庫泥沙淤積現(xiàn)狀及其危害性

1.1泥沙淤積現(xiàn)狀

根據(jù)新疆水電勘測設(shè)計(jì)研究院測量隊(duì)于2013年12月份完成的新疆某水庫庫區(qū)泥沙測量資料顯示：至2013年底，水庫泥沙淤積總量已高達(dá)2.51億m3，正常高水位1149.60 m以下剩余庫容僅有3.57億m3。其中：死庫容淤積1.14億m3，剩余死庫容0.18億m3；死水位至正常高水位間（1135～1149.60 m）的興利庫容淤積1.36億m3，剩余興利庫容3.41億m3。即：死庫容損失率為88%左右，興利庫容損失率為29%左右。因此新疆某水庫運(yùn)行20 a的泥沙淤積總量是設(shè)計(jì)運(yùn)行20 a的泥沙淤積總量1.26 億m3的兩倍。

1.2水庫泥沙淤積危害性

水庫運(yùn)行20年的泥沙淤積總量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)運(yùn)行20 a的泥沙淤積總量1.26億m3的兩倍。因此，逐年增加的泥沙淤積已導(dǎo)致新疆某水庫年調(diào)蓄功能逐年減弱。從近年來的水庫調(diào)度運(yùn)行情況也已表現(xiàn)出：①年內(nèi)可調(diào)蓄水量減少；②汛期攔洪量減少，降低水庫削峰率；③每年灌區(qū)春灌開始時(shí)，由于大河天然來水量進(jìn)入年度內(nèi)的枯水季節(jié)，而水庫春灌供水流量高達(dá)200 m3/s左右，在3月初至4月底間庫水位由1149 m持續(xù)下降至1135 m，特別是庫水位降至1142.00 m高程以下時(shí)日降幅最大可達(dá)0.60 m以上，3日累計(jì)可達(dá)2.00 m左右，對粘土寬心墻大壩的安全穩(wěn)定也極為不利。

2水庫泥沙淤積快速增加的成因

根據(jù)1953-2014年近60 a水文系列觀測資料表明：水庫泥沙淤積速度過快的主要原因是由于近10 a來，干河出現(xiàn)了豐水豐沙的水文年景過程，大洪水及特大洪水挾帶大量泥沙造成水庫泥沙淤積十分嚴(yán)重。

水庫建成以來攔蓄大于設(shè)計(jì)洪水頻率20 a一遇的洪水共5次，僅這5 a洪水挾帶大量泥沙給水庫造成的懸沙總量約在12119萬t左右，占20 a水庫淤積懸沙總量23752萬t的51%左右。可見，干河遇洪水的頻繁發(fā)生是水庫泥沙淤積的主要原因之一。

3已建的工程排沙措施及其運(yùn)行效果

3.1汛期洪水沙峰排沙

根據(jù)多年實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)，水庫汛期進(jìn)庫洪水輸沙量占全年輸沙量的90%，是造成水庫淤積的最主要部分。在洪水期降低庫水位排沙，水庫不但在泥沙數(shù)量上沖淤平衡，而且在沖刷部位上也達(dá)到?jīng)_淤平衡。因此,汛期（6-8月）在高含沙量洪水進(jìn)庫時(shí)期降低庫水位借助于進(jìn)庫洪水的富余輸沙能力和溯源沖刷能力排沙出庫是減少水庫淤積的重要措施。同時(shí)，由于降低庫水位又引起庫區(qū)壩前段發(fā)生溯源沖刷，故而排沙比超100%。

3.2非汛期降低庫水位排沙

非汛期的入庫水流含沙量很低，其中4月份進(jìn)庫輸沙量占全年輸沙量的0.86%,而4月份進(jìn)庫徑流量占全年徑流量的3.63%。非汛期（9月-翌年5月）正值下游渭干河灌區(qū)小麥二水、棉花一水灌溉期，灌區(qū)需水量大，水庫不存在棄水問題，并不影響水庫的興利效益。因此，充分利用此時(shí)低含沙量的水流在降低庫水位條件下運(yùn)行，進(jìn)行沖刷淤積泥沙來恢復(fù)庫容是非常有利。

3.3高水位時(shí)能夠形成異重流排出庫外

通過在主河進(jìn)庫段采取人工輔助排沙工程措施后，在洪水

4水庫排沙措施探討

4.1工程措施

4.1.1優(yōu)化設(shè)計(jì)，保持支流庫盤庫容不再淤積

根據(jù)近四a的運(yùn)行情況，支流排沙比仍有提高的可能。建議續(xù)建以下配套措施：在左岸第一座挑流壩下游約1000 m處，續(xù)建模型試驗(yàn)確定的第二座輔助挑流壩。在導(dǎo)流堤壩的上游側(cè)，每300 m修筑長約50 m的丁字壩。

4.1.2增加上游防沙工程措施，延長水庫使用壽命

水庫泥沙淤積與上游來沙量成正比關(guān)系，上游來沙越多，水庫泥沙淤積越多。水庫來沙主要取決于流域木扎提河上游出山口至水庫壩址區(qū)間，此區(qū)間位于山前沖積帶，植被很差，分布有大量山洪溝。因此，在主要沙區(qū)山洪溝上興建淤沙壩，可以有效地減少水庫的來沙量。建議應(yīng)實(shí)施山洪溝治理，既能達(dá)到防治山洪溝洪水災(zāi)害的目的，又可以有效地控制進(jìn)入水庫的泥沙。

4.1.3機(jī)械輔助排沙(人工擾動塑造異重流)

采取異重流排沙有一定的效率，但由于水庫自然條件下形成異重流的次數(shù)很少，水庫現(xiàn)狀異重流排沙效率很低，排沙比不足10%，建議采取人工擾動塑造異重流進(jìn)行排沙的運(yùn)行方式。2007年1月實(shí)測庫區(qū)河床淤積顆粒分析表明，庫區(qū)干流泥沙淤積三角洲頂坡段中部淤積泥沙顆粒中值粒徑<0.02 mm，泥沙淤積顆粒較細(xì)，具有形成異重流的粒徑條件，表明在干流主流區(qū)附近利用高壓水流擾動淤積泥沙，是可以形成異重流的。

4.2非工程措施

4.2.1發(fā)揮水庫的反調(diào)節(jié)作用，改善現(xiàn)有水庫調(diào)蓄運(yùn)行方式

水庫原設(shè)計(jì)年初蓄滿一次；實(shí)際自2000以后，年內(nèi)必須2次蓄滿，除此之外至少還有2次關(guān)閘蓄水過程。且水庫調(diào)蓄能力逐年在下降，對水庫排沙、防洪度汛最不利的則是第三次調(diào)蓄。

水庫第三次調(diào)蓄時(shí)間是每年的5月25日至6月15日之間，必需關(guān)閘調(diào)蓄水量約1.10億m3,庫水位一般由1138.00 m回升至1144.00 m，增幅6 m左右。因此，如果每年5月下旬至6月上旬，下游兩座平原水庫發(fā)揮反調(diào)節(jié)蓄水作用，這對水庫提高汛期排沙比、增加排沙時(shí)間都十分有利。

4.2.2水庫可以擇機(jī)進(jìn)行空庫沖沙調(diào)度

在經(jīng)歷2007-2010年的汛期低水位運(yùn)行后，泥沙向壩前推移速度較快，特別是2010年7月份的大洪水之后，之前形成的庫中庫現(xiàn)象不復(fù)存在，說明了干、支流淤積體的三角洲已推移至壩前或距壩前較近。因此，水庫從淤積沙量和形態(tài)上已具備空庫沖沙的必要條件。

2009年、2013年、2014年水庫相繼進(jìn)入枯水年組，入庫徑流量分別是22.90億m3、24.03億m3和23.24億m3。全年度除主汛期7月份缺水外，其他時(shí)段并不缺水，可以滿足灌溉用水調(diào)蓄要求。所以空庫沖沙不存在浪費(fèi)水資源，也不會造成灌區(qū)整體性缺水；但短期內(nèi)用水緊張矛盾不可避免。

選擇平水、枯水年年景時(shí)的汛期可以實(shí)施空庫沖沙調(diào)度。2014年入汛后由于主汛期來水不足且不穩(wěn)定，庫水位在1133 m高程以下運(yùn)行持續(xù)時(shí)間長達(dá)10 d，限制出庫流量后維持在1135 m左右持續(xù)時(shí)間約15 a。可見，20-25 d時(shí)間的試驗(yàn)性空庫沖沙效果是十分理想的。

因此，空庫沖沙調(diào)度也應(yīng)該與水庫興利調(diào)度、防洪調(diào)度一樣納入水庫正常調(diào)度之中，需要擇機(jī)實(shí)施。只有這樣才能使水庫效益的正常發(fā)揮進(jìn)入良性循環(huán)。

5總結(jié)

已完建的支流排沙措施排沙效果較為理想，為進(jìn)一步提高支流排沙比，建議委托工程原設(shè)計(jì)單位結(jié)合運(yùn)行工況對干流排沙進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證庫盤減少淤積。購置吸泥船輔助低水位水庫排沙。利用吸泥船可解決低水位時(shí)間壩前大量泥沙淤積，對排沙期造床和疏浚。

實(shí)行流域內(nèi)現(xiàn)有的3座水庫聯(lián)合調(diào)度，為汛期低水位和空庫排沙創(chuàng)造有利條件。充分發(fā)揮下游兩座平原水庫的反調(diào)節(jié)作用。選擇合適時(shí)機(jī)，積極實(shí)施空庫沖沙調(diào)度。通過2014年試驗(yàn)性的空庫排沙調(diào)度證明，空庫沖沙不會造成水資源浪費(fèi)，也不會影響灌區(qū)整體性缺水。因此，水庫空庫沖沙調(diào)度應(yīng)該與水庫興利調(diào)度、防洪調(diào)度一樣納入水庫常態(tài)調(diào)度之中，并在平水年景時(shí)積極實(shí)施。

（責(zé)任編輯：劉青）

收稿日期：2015-11-24

作者簡介：馬桂英（1975-），女，工程師，主要從事水利工程建設(shè)運(yùn)行管理。book=68,ebook=75期由于洪峰水流及泥沙的作用，加上人工排沙渠工程裁彎取直了主河河道，使水流更為規(guī)順，達(dá)到了改善淤積河段河勢的目的，提高河道的水流輸沙能力，相對增加了汛期的挾沙能力。

中圖分類號：TV145

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）01-0067-02