闹德海水库加固期排沙技术研究

李洪利 辽宁省水文水资源勘测局 110003

闹德海水库加固期排沙技术研究

李洪利 辽宁省水文水资源勘测局 110003

本文阐述了闹德海水库利用加固施工期水库泄空时机，水库排沙方案的研究。

加固施工期；排沙技术

闹德海水库建在辽河支流柳河干流上，水库坝址位于辽宁省阜新市彰武县满堂红乡。柳河是辽河水系多泥沙河流，多年平均输沙量1304 万t，多年平均含沙量47kg/m3。闹德海水库的运用方式是“冬蓄春放，汛期敞排”。近几年由于柳河流域干旱少雨，输沙量有所降低。为了缓解阜新地区缺水问题，闹德海水库在近几年洪水较小、输沙量较低的前提下，汛期低水位运行，提高了阜新城市用水的供水保证率，促进了阜新招商引资、经济转型。在保护地下水、利用洪水方面也做出了贡献。但随之而来的水库淤积问题日益明显，低水位运行区（176m以下）的库容已损失667万m3，占对应区域库容的41%，兴利供水可调节库容损失近70%。如何将库内淤积尽最大可能排除库外，又较少影响阜新城市供水是亟待研究的课题。

空库排沙是水库减淤排沙效果最好的方式，但它以牺牲蓄水量和供水效益为代价，尤其是在干旱缺水地区，水直接影响工农业发展，充分利用闹德海水库加固施工期放空水库这一契机，采用多种方式最大限度地排除库内淤积泥沙，增加水库兴利调节库容，提高工农业供水量及保证率，对阜新这一干旱缺水地区，经济转型、招商引资，具有十分重要的意义。本文阐述了闹德海水库利用加固期水库泄空时机，水库排沙方案的研究。

1、排沙方案的拟订

空库清淤排沙一般采用如下措施：

（1）人工、机械挖沙运至库区外。条件：①应具备存沙场且存沙场至挖沙处距离不宜太远；②淤沙可作为建筑用沙或改造土壤，废物利用。

（2）采沙船采沙或用泥浆泵吸沙。条件：①引沙淤坝、建筑用沙；②具有存沙场地。

（3）调水冲沙。条件：①水库上游应具有可调用的水资源；②具有排沙通道。

（4）利用天然基流和中小洪水排沙。条件：①具有较大基流或中小洪水；②具有排沙通道。

综合以上4 种排沙方案可知，（1）、（2）方案闹德海水库不具备条件，缺少存沙场地，淤沙难以利用。没有采沙船、泥浆泵作业条件。（3）方案虽然上游五星水库有水可调，但成本较高，可调水量有限，只能作为排沙的辅助措施，不宜以此为主。（4）方案最适宜闹德海水库实际情况。汛期（6～9月初）洪水集中，一般可发生3～4次洪水，洪峰流量在800～80之间，一次洪水总量在1000～400万m3之间的洪水经常发生。这样的洪水恰好是闹德海水库冲淤排沙的最好条件。当入库流量Q入max＞800 m3/s时，Q出＜Q入易产生滞洪淤积，当Q入max＜80 m3/s时，水流挟沙能力低，所冲淤积量有限，排沙作用不明显。

闹德海水库库区内设有67条泥沙淤积观测横断面，依据库区淤积实际情况，本次排沙主要考虑c7～c4断面间泥沙淤积量。拟在c7断面处始开挖河槽（矩形），要求宽深比合理，做到湿周最小，过水能力最大，创造水力最佳断面。借以增大水力半径。在造槽前理论计算水力最佳断面，在设定的流量下，推求最大流速，设立矩形断面，为刷滩创造条件，增大水流含沙量。开槽时人工增大水力坡度，达到增大水流速度和挟沙能力。

2、采用（4）方案工作内容

（1）实测c9以下河道地形图（182高程以下）；（2）实测c9～c1之间各断面横断图及c9～c1之间纵比降图；（3）计算Q入＜40m3/s的水力最佳断面及相应流速，计算冲刷流速u，设计人工河槽坡度i；4）人工河槽设计。

人工河槽计算：闹德海水库低水位运用，水位变化区在C7～C6断面，雍水区在C4～C7断面之间。经纵、横断面测量得知，C7～C6坡降较缓，i=0.00032左右，C6～C5断面 i=0.00155左右，C5～C4断面i=0.0044左右。蓄水区淤积形成大面积漫滩，已无天然河槽。考虑利于水流冲刷泥沙，在洪水来临前，人工造槽增大水流挟沙能力。人工河槽断面设为矩形，有利河槽塌方冲沙。矩形断面设计初步按均匀流考虑，河床糙率取n=0.035,采用谢才公式Q=W*C*（R*i）1/2试算人工河槽断面，流量Q按Q入=40m3/s和Q入=20m3/s，分别试算相应过水断面。

a: 矩形断面尺寸试算:

河槽断面计算见表1。

以此类推，对 C4～C5、C5～C6、C6～C7、各断面间的过水断面尺寸进行试算，经计算得知，当入库流量Q入=40m3/s时，C7～C6断面之间，人工河槽宽度以20米为宜，对应水深2.48米；C6～C5断面之间，人工河槽宽度以10米为宜，对应水深2.52米；C5～C4断面之间，人工河槽宽度以7米为宜，对应水深2.38米。人工河槽过深，不利于开挖，应以2.50米左右为宜；人工河槽过宽，开挖也增加难度，以10米宽左右为宜。考虑施工方便和有利排沙，可设人工槽开挖宽度10米（河槽两岸布置设备开挖）。C7～C6之间开两个10米宽河槽，每槽可过流Q入=20立方米/秒，C6～C5C开一条10米宽河槽，C5～C4开一条8米宽河槽（水深2.12米）。

b: 根据河槽坡度i，推算流速：开挖河槽时按目前河道淤积后比降计算开挖宽度和深度，不同比降河段分别计算流速和挟沙能力。

(5)开挖人工河槽、施测河槽比降，复核设计流速;(6)考虑当Q入＞40m3/s时，增开一条河槽，渠道较第一河槽高（高多少计算得出），初步考虑两河槽行洪Q≥80m3/s。河槽要因淤积地形而设弯曲度，达到冲刷滩岸的目的;(7)调水入库或洪水入库时，采集入库水流含沙量，同步采集不同时段出入库水流含沙量;(8) 汛后实测库区淤积变化量，计算汛期洪水出入库输沙量;(9) 技术总结。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.048

李洪利，男，辽宁省水文水资源勘测局工程师。

表1 河槽断面计算