石佛寺水库低水位蓄水带来的泥沙淤积问题

柴晓利

（辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪 117100）

石佛寺水库低水位蓄水带来的泥沙淤积问题

柴晓利

（辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪 117100）

解决石佛寺水库低水位运行带来的泥沙淤积问题，已经成为水库可持续发展的重要研究内容，本文分析了石佛寺水库入库泥沙规律，结合近年来围绕泥沙淤积问题开展的工作和水库运行管理实际，给出了水库低水位蓄水后，解决泥沙淤积问题的建议。

石佛寺水库；泥沙淤积；低水位蓄水

1 概况

辽河石佛寺水库是辽河干流上唯一的一座控制性水利工程。坝址左岸位于沈阳市沈北新区黄家乡，右岸位于沈阳市法库县依牛堡乡。水库按100年一遇洪水标准设计，300年一遇洪水标准校核。总库容为1.85亿m3，滞洪库容为1.60亿m3。水库属典型的河道型平原水库，主副坝总长为42.396 km，泄洪闸16孔总宽248.5 m。其主要任务是完善辽河干流的防洪体系，解决辽河干流突出的防洪问题，通过左侧三大支流上的南城子、清河、柴河、榛子岭四座水库和区间堤防，以及水库自身的联合调控，将石佛寺以下的防洪标准由现状的30年一遇提高到100年一遇。保护人口235.4万人、耕地28.74万hm2，保护辽河油田、沈山铁路、沈山公路、八三输油管线、国内国际通讯干线等国家大型基础设施和重要工矿企业，防洪效益十分显著。

水库基本运行方式为：当石佛寺坝址处流量小于5 500 m3/s时，闸门敞泄，空库运行；发生超过下游堤防允许流量5 500 m3/s的洪水时，水库控制放流，使其不超过下游堤防安全流量5 500 m3/s；当水库遭遇100年一遇以上设计洪水和库水位超过设计洪水位时，水库控制其泄量不大于最大入库洪峰流量。

2 问题的提出

2.1 泥沙基本情况

辽河是一条多泥沙河流，在辽河干流来沙中，西辽河是辽河干流的泥沙主要来源区。西辽河的支流老哈河是一条含沙量较高、输沙量较大的多沙河流，是西辽河的泥沙主要来源，西拉沐伦河输沙量占西辽河的第二位。由于1958年红山水库建库后，拦截了老哈河大部分的来沙，仅在遭遇大洪水时水库以上部分被带到坝下；而且西辽河上又修建了舍利虎、道力歹等旁侧水库，分水较多，使西辽河进入辽河干流的泥沙量有明显的减少。石佛寺水库以上干流泥沙测站有铁岭和通江口两站，其中铁岭站设立于1933年11月，测沙始于1953年至今，该站集水面积占石佛寺水库控制流域面积123 766 km2的97.57%，资料系列为1954—2004年共51年系列。石佛寺水库以上辽河干流控制站铁岭水文站位于清河、柴河下游，凡河上游，集水面积120 764 km2，统计1964—2004年悬移质实测资料，多年平均输沙量 720.26×104t。

辽河石佛寺河段悬移质泥沙中值粒径为0.035 3 mm，推移质泥沙中值粒径为0.27 mm，分析颗粒级配曲线，可知推移质在断面输沙量中的比例约为3.74%。统计1964—2004年实测泥沙资料，1995年为丰水年，该年来水量为59.99×108m3，输沙量为2 322.75×104t。连续枯水系列有两个，分别是1976—1982年和1999—2004年，其中1976—1982年枯水系列来沙量为763.77×104t，年均输沙量 为 109.11×104t，1999—2004 年 枯 水 系 列来沙量 为345.45×104t，年均输沙量为 57.58×104t。

辽河具有北方河流输沙量年际变化的特点，即输沙量主要集中在几个大水大沙年份，铁岭站最大年输沙量与多年平均输沙量比值为5.9∶1；铁岭站1954—1996年输沙量值，1954，1957，1959年3年的输沙量占43年的 33.71%，再加上1956，1962年共5年的输沙量占43年的48.02%，输沙量最大的年份是1959年，占43年的13.66%，输沙量最小的年份是1982年，占43年的0.02%。可见，输沙量的年际变化很大。

经历年资料统计，辽河铁岭站多年平均悬移质输沙量的年内分配很不均匀，6—9月输沙量占全年沙量的90.04%，7—8月占69.32%，非汛期8个月输沙量只占全年沙量的9.96%，可见，输沙量集中在汛期的几个月，甚至集中在汛期几场洪水中。

2.2 模型成果

2007年12 月，石佛寺水库委托中水东北勘测设计研究有限责任公司科学研究院完成了《石佛寺水库泥沙数学模型分析报告》，根据二维数学模型计算，报告分析结论：

1）石佛寺水库一期工程建成以后，成为河道上的一个节点，限制了河道主槽的自由摆动，水库低水位运用后，水位壅高，流速减缓，水流挟沙力下降，河道将淤积抬高，其淤积特点是大洪水以滩地淤积为主，小洪水以主河槽淤积为主。

2）水库低水位运用：水库蓄水46.5 m运用15年，库区淤积量1 981.16万t，排沙比为83.13%，低水位运行15年后库容比正常运行条件下减少140万m3，运用30年库区淤积量1 946.85万t，排沙比为90.99%，水库运行30年库容比正常运行条件下减少168万m3。

3）水库低水位运用条件下，不会对水库的原设计参数有新的要求，不会降低水库的安全运行条件。

4）水库低水位蓄水运用后，若遇1976—1982年连续枯水系列，在46.5 m下淤积量为1 384万m3。为保证水库排沙减淤、充分发挥水库效益，建议水库管理部门应根据每个水文年的来水来沙情况以及坝前的淤积情况在汛前及时进行清淤。

5）当水库入库流量在200 m3/s以上时，水库应泄洪拉沙，建议泄洪闸开孔数3孔，当流量继续增加，视来流情况再酌情增开泄洪闸。

2.3 问题提出

石佛寺水库是一座纯滞洪型平原水库，也是沈阳市北部地区的重要水源地之一，尽管大伙房水库输水工程已建成通水，但由于其受水区地域上的限制和管网改造、产业布局等因素的影响，沈阳市北部地区的缺水问题还不能完全得到解决，必须尽早考虑石佛寺供水工程体系的建设。另外，为增强城市的供水保障程度和抗风险能力，也需要建设多水源的供水系统。因此，为保障沈阳市的供水安全和改善沈阳市水景观、修复已遭破坏的水环境，加快沈阳老工业基地的振兴和沈北新区宜居新城的建设，石佛寺水库低水位蓄水、修建石佛寺供水工程体系、实现水资源优化配置最大化已迫在眉睫。然而，蓄水就有效益，蓄水就面临泥沙淤积问题，淤积就影响防洪，如何解决水库低水位运行带来的泥沙淤积问题已经成为水库可持续发展的重要研究内容。

3 建议方案

解决水库泥沙淤积问题，是目前水利研究的一大难题，通过不断的资料积累和科学研究，摸索出解决石佛寺水库泥沙问题，需要很长的时间来完成。以下结合相关资料和水库运行管理实际给出建议：

1）进行库区地形测绘（比例尺为 1∶2 000）工作，为泥沙研究建立基础档案。

2）水库低水位蓄水运用后，在原有辽河大断面（L156-L164）的基础上设立泥沙监测断面，沿横断面每200 m布设永久观测桩，每年应对不同入库流量和不同泄量进行泥沙淤积分析，掌握泥沙淤积动态分布。

3）到类似的水库进行考察、学习，制定计划大纲。

4）优化石佛寺水库调度方式，通过调度，减少泥沙淤积。

5）与泥沙方面的科研单位联合攻关。

6）建立物理模型。

［1］辽宁省水利水电勘测设计研究院.辽河石佛寺水库枢纽一期工程初步设计报告［R］.2002，5.

［2］中水东北勘测时间有限责任公司科学研究院.石佛寺水库泥沙数学模型分析报告［R］.2007，12.

［3］辽宁省水利水电勘测设计研究院.石佛寺水库供水工程可行性研究报告［R］.2002，5.

［4］辽宁省石佛寺水库工程建设管理局，中国水利水电科学研究院，沈阳建筑大学.石佛寺水库供水系统调控模式与供水风险分析［R］.2008，3.

［5］辽宁省石佛寺水库工程建设管理局.辽宁省石佛寺水库资源利用开发规划方案［R］.2006，11.

［6］辽宁省水资源［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2006，

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