淺談水庫泥沙淤積及其防治工作

【摘要】在河流上修建水庫后，泥沙隨水流進入水庫，在庫內(nèi)沉積形成水庫淤積。水庫淤積的速度與入庫徑流中的含沙量、水庫的運用方式、水庫的形態(tài)等因素有關；通常位于水土流失區(qū)的水庫淤積都比較嚴重。本文就水庫泥沙淤積及其防治工作進行論述。

【關鍵詞】泥沙淤積；橫斷面；縱剖面

一、水庫泥沙的沖淤現(xiàn)象和基本規(guī)律

1、庫區(qū)水流形態(tài)和輸沙流態(tài)。

庫區(qū)水流形態(tài)主要有壅水流態(tài)和均勻流態(tài)兩種。均勻流態(tài)的挾沙特征與一般天然河道相同，稱為均勻明留輸沙流態(tài)，這種流態(tài)挾帶的泥沙數(shù)量沿程不變。當來沙量與水流可以挾帶的沙量不一致時，就會發(fā)生沿程預計或沿程沖刷。在壅水流態(tài)下，庫區(qū)會發(fā)生以下三種輸沙流態(tài)：

1）渾水進入庫區(qū)壅水段后，泥沙擴散到水流全斷面，由于壅水，流速沿程遞減，水流能挾帶的泥沙數(shù)量也沿程遞減；

2）入庫渾水含砂較濃且細顆粒較多，渾水進入壅水段后，不予庫內(nèi)清水發(fā)生全局性摻混，而潛到清水下面沿庫底向下游運動，則形成所謂的異重流輸沙流態(tài)；

3）異重流抵達壩前而不能排除庫外時，異重流渾水在壩前清水水面以下滯蓄而形成渾水水庫。在壅水明流輸沙流態(tài)時，如泄流量很小，庫區(qū)壅水程度較大，流速極小而來沙較多、較細時，也會形成渾水水庫輸沙。

綜上所述，庫區(qū)不同的水流形態(tài)有著預制相應的輸沙流態(tài)。而不同的輸沙流態(tài)，又產(chǎn)生不同的淤積形態(tài)。

2、水庫泥沙的沖刷現(xiàn)象。

庫區(qū)泥沙沖刷可分為溯源沖刷、沿程沖刷和壅水沖刷三種：

1）溯源沖刷。指當庫水位下降時所產(chǎn)生的向上游發(fā)展的沖刷。庫水位降落到預計面以下越低，其沖刷程度越大，向上游發(fā)展的速度越快，沖刷末端的發(fā)展也越遠。溯源沖刷發(fā)展的形式與庫水位的降落情況、前期淤積物的密實抗沖性等因素有關。

2）沿程沖刷。指不受水庫水位升降影響的庫段，因水沙條件改變而引起的沖刷。即當水沙條件如流量和含砂率發(fā)生變化時，原來的河床就會不相適應，為了調(diào)整河床使之適應變化后的水沙條件，所發(fā)生的沖刷（或淤積，淤積時即為沿程淤積）。

3、庫區(qū)泥沙淤積形態(tài)。

庫區(qū)泥沙的淤積形態(tài)，分縱剖面形態(tài)與橫斷面形態(tài)；縱剖面形態(tài)基本上有三角洲淤積、錐體淤積和帶狀淤積。橫斷面形態(tài)主要有全斷面水平淤高、主槽淤積和沿濕潤周均勻淤積。

1）三角洲淤積。淤積體的縱剖面呈三角形形態(tài)，這種淤積形態(tài)多見于庫容相對于入庫洪量較大的水庫，特別是湖泊型水庫。當這類水庫的庫水位較高且變幅較小時，挾沙水流進入回水末端后，隨著水深的沿程增加，水流流速逐漸減小；相應挾沙能力也沿程減小，泥沙就不斷落淤。

2）錐體淤積。淤積體的縱剖面呈錐體形態(tài)，此淤積形態(tài)在多沙河流上的中小型水庫中常見。這類水庫的壅水段短，庫水位變幅大；底坡大，壩不高，在進庫水流沙較高的情況下，含沙水流往往能將大量泥沙帶到壩前而形成錐體淤積。

3）帶狀淤積。淤積體的縱剖面自壩前到回水末端呈均勻分布的帶狀形態(tài)，這種淤積形態(tài)多見于庫水位變動較大的河道型水庫，這類水庫在進庫泥沙顆粒較細且水流含沙量較少時，往往形成帶狀淤積。影響淤積縱坡面形態(tài)的因素，包括有庫區(qū)地形、入庫水沙條件、水庫運行方式、庫容大小和直流入?yún)R等。其中，水庫運用方式對淤積形態(tài)起著決定作用。

4、水庫泥沙沖淤的基本規(guī)律。

水庫淤積的主要形式是壅水淤積。通過淤積對河床組成、河床比降和河床斷面形態(tài)進行調(diào)整，進而提高水流挾沙能力，達到新的輸沙平衡。同樣，沖刷也是通過對河槽的調(diào)整來適應變化的水沙條件。沖淤的結果都是達到不沖不淤的平衡狀態(tài)。這就是沖淤發(fā)展的第一二個基本規(guī)律，即沖淤平衡趨向性規(guī)律。

水庫泥沙沖淤的另一個基本規(guī)律是“淤積一大片，沖刷一條帶”。因挾帶泥沙的渾水到哪里，哪里就會發(fā)生淤積，而淤積在橫斷面上往往是平行淤高，這就是“淤積一大片”的特點。當庫水位下降，水庫泄流能力又足夠大時，水流歸槽，沖刷主要集中在河槽內(nèi)，就能將庫區(qū)拉出一條深槽，形成灘槽分明的橫斷面形態(tài)，這就是“沖刷一條帶”的特點。

二、多沙河流水庫淤積的防治措施

水庫淤積的防治措施，主要包括3個方面，即將其水土保持減少泥沙入庫，合理運用減少庫淤積和清除水庫淤積措施。

1、加強水土保持減少泥沙入庫。

水土保持是建設水庫淤積的根本途徑，它既能保水保土保肥，又能攔沙。減少入庫泥沙量，因而從根本上解決了水庫的淤積問題。關于水土保持措施主要包括生物措施、農(nóng)業(yè)措施和工程措施3方面，應根據(jù)具體情況合理進行選擇。

2、合理運用減少水庫淤積。

對水庫進行合理運用管理，主要包括采樣引洪放淤、蓄清排渾、攔洪蓄水、異重流拍沙等運用方式。

1）引洪放淤。引洪放淤主要有引洪淤灌、淤灘造田和洼地放淤等方式；通過水庫的引洪放淤，不僅可營造農(nóng)田、改良土壤，也能減少水庫的泥沙淤積程度。

2）蓄清排渾。多沙河流的泥沙主要集中在汛期，尤其是汛期的前幾次洪水。蓄清排渾運用方式，就是在汛期的主要拉沙季節(jié)，采用空庫迎訊或降低水位運用，當洪水挾帶大量泥沙入庫時，利用排沙設施（如排沙底孔、輸沙隧洞）排沙減淤，當河中含沙量較小時，攔蓄徑流，蓄水興利。也可通過并聯(lián)、串聯(lián)水庫，多個聯(lián)合運用，以達到蓄清排渾的目的。

3）攔洪蓄水。對于庫容相對較大，河流含沙量較小的水庫，可采用攔洪蓄水，即水庫常年蓄水，非汛期攔蓄基流，汛期攔蓄洪水，并根據(jù)具體情況泄放水量。由于水庫常年蓄水，往往淤積速度較快、水庫壽命縮短，所以有時要結合蓄清排渾運用方式。

三、結束語

水庫泥沙淤積是一項需要長期研究解決的水庫技術問題，與水庫運行安全及綜合經(jīng)濟效益的發(fā)揮息息相關。水庫排沙應根據(jù)具體情況進行比較后現(xiàn)在，也可以結合進行，以更好地減輕水庫淤積。