鬧德海水庫泥沙淤積對庫容的影響分析

劉麗麗 趙 軒

（鬧德海水庫管理局 遼寧阜新 123000）

鬧德海水庫泥沙淤積對庫容的影響分析

劉麗麗 趙 軒

（鬧德海水庫管理局 遼寧阜新 123000）

鬧德海水庫位于彰武縣滿堂鄉，是一座防洪滯沙、農田灌溉、工業供水等綜合利用的大（Ⅱ）型水庫，也是遼寧省柳河上的一座重要控制工程。水庫自建成以來，受柳河洪水暴漲暴落、泥沙含量大、范圍廣等因素影響，水庫的有效庫容逐年減少，到2009年累計淤積量達500萬m3左右，大大削減了水庫興利庫容。泥沙問題成為制約水庫發展的瓶頸。本文詳細分析了泥沙來源、水沙特性及洪水對淤積的影響，通過輸沙率法和實測斷面法分析比較得出歷年淤積情況，推求得到沖淤量變化對庫容的影響。為水庫運行管理提供理論依據。

水沙特性 輸沙率法 實測斷面法 沖淤量變化 庫容

1 泥沙來源分析

柳河是遼河右側的一條較大的多泥沙河流，發源內蒙古奈曼旗雙山子東坡朝陽溝，在石門子水文站以下有養畜牧河和烏根稿河兩支流匯入，匯合入鬧德海水庫，經彰武、新民進入遼河。河沙主要來自上游三條支流。各支流基本概況如表1所示。多年平均輸沙量達到1047萬t，實測最大含沙量為1300kg/m3。根據實測資料統計，多年平均入庫徑流量為1.826億m3，年平均輸沙量為713.0萬t，平均含沙量為39.0kg/m3。

2 水沙特征分析

2.1多年平均水沙特性分析

分析采用資料系列為1961年以來的水文資料，以1965～2009年系列為基準、以三站之和代表入庫量進行統計分析，平均水沙特征值如表2所示。

綜上可見，相對于流域面積而言，石門子以上水沙量偏少，沙量偏少更多，為相對清水來源區；白廟子水量偏少，沙量偏多，為泥沙集中來源區；三家子站水沙量均偏多，水量偏多更多，平均含沙量僅27.8kg/m3，為三站中最小，但水量是主要來源區之一。

2.2入庫水沙總量分析

鬧德海水庫入庫水沙總量年際變化很大，總體呈減少趨勢。從歷年水沙變化過程圖（如圖1

所示）三站之和看，1963年水沙量最大，分別為7.351億m3和7538.4萬t；2009年水沙量最少，分別為0.5347億m3和24.8萬t，最大和最小相差13.7和304倍。各年代水沙量的變化呈逐年代減少，到2000年后三站年水沙量之和只有60年代的27%和3.7%，占70年代的42%和14%。

表1 各支流基本概況

表2 多年平均水沙特征值

圖1 三站歷年水沙量變化過程圖

2.3水沙量逐年減少原因分析

鬧德海水庫近年來入庫水沙量逐年減少，除了降雨等自然氣候因素影響外，與柳河流域的治理有很大關系。1983年國家將鬧德海水庫以上的柳河流域列為國家水土保持八大重點治理區之一。柳河流域重點治理區在阜新市境內，總面積1255km2，其中水土流失面積1035km2，1983年規劃治理面積732km2。至1993年完成治理措施面積709km2，2004年治理區完成治理面積1011.58km2，森林覆蓋率達37%，從根本上改變了柳河流域的生態環境。流域的綜合治理減少了產流產沙量，對鬧德海入庫水沙特征變化起重要作用。

3 歷年沖淤量變化

（1）運用輸沙率法計算庫區沖淤量：運用

沙量平衡公式計算。

式中，Ws入為入庫水文站的輸沙量；Ws出為出庫站的輸沙量；Ws未入庫水文站到大壩區未控制區域沙量，可簡化計算為區間的加入與輸出之差；Ws間入為入庫水文站到大壩區間加入沙量，Ws間出為入庫水文站到大壩區間輸出沙量。

缺點：①計算方法本身會存在系統偏差，只考慮主要沙量的加入和輸出；②區間加入、輸出的計算，由于各年的降雨分布、降雨強度等不同，產沙模數存在差異，對計算結果產生影響。

（2）運用斷面測量法計算庫區沖淤量：將斷面分成若干個斷面進行逐年測量計算的方法。

缺點：①斷面間的間距和測點的集中程度直接影響測驗精度；②淤積量越小相對誤差越會偏

大，③庫區低水位時存在的塌岸現象也造成斷面法和輸沙率法淤積量計算有差異。

為提高各年沖淤量計算精度，采用兩種方法進行分析，結果如圖2所示。經比較分析：除個別年份斷面法和輸沙率法計算結果差異較大。多數年份在沖淤總量斷面法與沙量平衡法也基本接近。2000以后沖淤量明顯增加。在未來有增長趨勢，應加以關注。

4 有效庫容變化

4.1歷年不同水位庫容變化

為分析不同高程段庫容變化，將庫容按高程劃分為：154～165m、165～170m、170～174m、174～177.5m、177.5～179m、179～181.5m、181.5～192m，各高程段歷年庫容變化過程如圖3所示。

結果表明：165m高程以下多年平均庫容為131.3萬m3，庫容面積略有增大趨勢，170～174m高程段處于洪水壅水淤積、落水沖刷頻繁發生的部位，沖淤變化較大，庫容變化稍大。177.5～179m高程段庫容除1977和2005年等個別年份外庫容總體呈減小趨勢；179～181.5m高程段庫容2002年以前相對穩定，平均約1700萬m3，2003年明顯增大達1953萬m3，之后呈減少趨勢。181.5～192m高程段水位已經超過溢流堰頂，屬防洪庫容，只有特大洪水才淹沒該段，一般洪水時受水庫影響較小。

庫容變化原因分析：1995年-2010年期間1963、1984、1994年發生大洪水。2001～2009年整個汛期均采用“平水控制，洪水敞泄”的運用方式，而且沒有較大洪水過程入庫，水庫運用除2008年除險加固敞泄5個月（3月～8月）和2005年有1天敞泄之外，其他時間均沒有敞泄，在敞泄運用時，庫區發生溯源沖刷，庫容增加，但入庫流量小，沿程沖刷極其有限，庫區的沖刷主要在壩前庫段，對高水位庫容的影響很小。經以往經驗分析，本水庫在連續敞泄期流量小于20m3/s時庫區發生小水過程淤積，流量大于300m3/s時發生滯洪淤積，流量在20～300m3/s時發生沖刷。近10年來無較大洪水，汛期流量較小，不能進行大面積沖刷且常為淤積流量是造成泥沙淤積增長的直接原因。

5 結論

研究表明：水庫的淤積量將會逐年增加，在無較大流量的沖刷下，將在占據死庫容后逐漸侵占有效庫容，進而影響水庫的的興利調節和正常的效益。因此，應充分利用有效資源和天然條件，準確掌握水雨情、泥沙變化，探索泥沙防治的新措施才是長久之計。

1 岳家庚. 鬧德海水庫異重流排沙方案[J]. 黑龍江水利科技, 2013年01期.

2 陳瑞, 沈英浩, 張國輝. 鬧德海水庫水沙特性分析. 水利水電技術, 2004年05期.

3 孫長江, 孫瑤, 王磊. 人類活動對柳河水沙影響分析.水資源與水工程學報, 2007年03期.

圖2 鬧德海庫區歷年累計沖淤量變化

圖3 歷年不同水位庫容變化

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.009

TV145+.1

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1672-2469(2014)07-0030-04

劉麗麗（1987年—），女，助理工程師。