水庫變動回水區泥沙沖淤特征

摘 要：水庫變動回水區泥沙沖淤對航道運行狀態，沿河（江）的防洪及其可持續發展都有著至關重要的影響。變動回水區的泥沙沖淤具有兩沖一淤的周期性特點;同時具備河道性和水庫性的雙重特性，沖淤分布情況受壩前兩個運用水位所影響;變動回水區的淤積自上至下逐段發展，且有累計效應。根據前任學者和研究人員的分析給出相應的解決辦法以供考慮采納。

關鍵詞：變動回水區;泥沙沖淤;整治措施

1 水庫常年回水區和變動回水區

出于各種原因，我們人為的改變原有河道的初始條件，在河道中修建各種水工建筑物，已達到人類開發利用自然的目的。江（河）水遇到水庫等建筑物的阻擋產生回水。常年回水區，就是不管水利樞紐處于哪種工作狀態，這一區域始終處于庫區當中;變動回水區就是水庫最低水位和最高水位兩條回水曲線端點之間縱向變化的那段區域。

三峽工程建設之前，黃萬里[1]認為卵石推移質將堵塞重慶港，并將逐年上延。竇國仁[2]認為變動回水區會發生累積性淤積，越往上游淤積越少，回水末端淤積較為嚴重，邊灘淤多，主槽淤少。楊勝發等[3]發現175m蓄水后，江津至重慶段大量細沙累積性淤積不顯著，重慶至長壽段出現卵石累積性淤積，長壽至涪陵段出現明顯的細沙累積性淤積。胡江[4]等分析了斷面淤積分布等情況。

2 變動回水區的沖淤特點

變動回水區泥沙沖淤具有水庫、河道的兩重性。

2.1 充水淤積的特點

充水期的水位變幅大，水流的流速較快，挾沙能力也就越強，那么沖刷的強度也越大，搬入常年回水區的淤積量也就越多。

2.2 充水淤積的特點

不同的入庫洪峰相比，壩前起止水位越高、入庫來量越大者，則淤積部位就越靠上，相應的淤積量越大。由于水庫水位比較高，上游的來水在變動回水區的流速會迅速下降，水流的挾沙能力急劇下降，從而造成變動回去區域末端偏上的位置泥沙大量淤積。

2.3 消落沖刷的特點

消落沖刷過程中沖槽不沖灘，沿程不斷的呈上沖下淤形式，剩余的沖刷量似“滾雪球”式地堆積在當時回水末端附近。變動回水區在恢復天然河道的過程中，消落期壩前起止水位所對應庫段河槽內的前期淤積量越多，則庫水位消落變幅越大，消落沖刷的量也越多。

2.4 累積沖淤過程

汛期大小洪峰不斷交替呈現，水位升降頻繁，回水末端上伸下移也隨之頻繁，變動回水區沿程沖淤也頻繁而復雜。由于水位變幅不同，入庫來量大小不同，變動回水區的變動范圍及沖淤強度也不同，但沖淤變化的周期性規律是永存的。

3 整治措施

3.1 庫前水位的合理調度

由上述分析可知庫前水位的高低直接影響到變動回水區泥沙淤積量的多少和淤積位置的變化，庫前水位的合理調度可以有效的減少變動回水區泥沙淤。例如：通過庫前水位的控制將變動回水區盡量推延至河段比較順直，比降相對較大，斷面相應的收縮束窄的河段，來達到提高水流的流速，增強水流的挾沙能力，讓泥沙盡可能多的入庫，從而減少泥沙在變動回水區的淤積。

3.2 充分利用充水和消落的過程

水利樞紐的合理合時合地的充放水，可以有效的減少變動回水區的淤積。在充水的過程中盡量將庫前水位降低，讓來水在變動回水區處于相對較高的流速，從而提高水流的挾沙能力，將枯水和汛期末端留在變動回水區的泥沙一起卷起沖刷至水庫壩前。在消落過程中盡量選取快消，減少消落時間，致使消落過程中變動回水區變化較快，從而達到增加流速，增強沖刷能力。

3.3 修建水庫群

在相應的河道上修建水庫群，相應的實現水庫的聯合調度，使兩個水庫之間不出現變動回水區，或者下一個水庫的變動回水區正處于上一個水庫下游的沖刷區，從而達到下游水庫變動回水區淤積上游水庫消落沖刷下游變動回水區淤積的泥沙，這樣一個連續的水庫群，就可以很好的保證變動回水區沒有泥沙的淤積。

建立水庫群可以很好的減少上游的來沙量，使越靠近河道的下游泥沙含量越少，從而實現下游河道的變動回水區無泥沙可以用來淤積。

3.4 充分利用魚嘴分流沙堰飛沙

在變動回水區修建魚嘴和沙堰，使處于彎道河段的變動回水區，利用離心原理直接將含沙量高的水流進到河道的彎道下游，不走彎道的彎曲段，來達到減少彎曲河段變動回水區的淤積量。多次反復利用魚嘴和沙堰直至整個變動回水區結束。

3.5 水土保持

在上游河段做好水土保持工作，在沿河兩岸的山體上盡可能多的栽植一些喬木和灌木林，從而達到保持水土防風固沙的作用，從根源上減少整條河流的來沙量，從而減少在變動回水區泥沙淤積的量。

4 結論

近年來，由于我國很多大型山區河流水庫的修建，我國出現了一批長距離的變動回水區。而變動回水區的出現，不利于行洪，排澇，阻礙航運事業的發展。例如：世界矚目的三峽工程，南水北調的一個源頭單間口水庫工程等等大型工程，都存在變動回水區泥沙沖淤問題。基于各方面的利益考慮，研究變動回水區泥沙沖淤變化特性是非常有意義的，給出相應的整治的措施。希望后期的學者繼續研究。

參考文獻

[1]黃萬里.關于長江三峽礫卵石輸移量的討論[J].水力發電學報，1993（3）：107-115.

[2]竇國仁，萬聲淦，陸長石.三峽工程變動回水區泥沙淤積的試驗研究[J].水利水運科學研究，1995（4）：327-335.

[3]楊勝發，黃穎.三峽水庫常年回水區水沙輸移規律及航道治理技術研究[M].北京：科學出版社，2015.

[4]胡江，楊勝發，王興奎.三峽水庫2003年蓄水以來庫區干流泥沙淤積初步分析[J].泥沙研究，2003（1）：39-44.

作者簡介

贠寶革（1994-），男，漢族，河北承德人。