减少石佛寺水库泥沙淤积的非工程措施

柴晓利，何兴梅，尚春旭，范雪芬

（1.辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪 117100；2.辽宁省石佛寺水库工程建设管理局，辽宁 沈阳 110129；3.辽宁省江河流域管理局，辽宁 沈阳 110003）

1 水库概况

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。

2 问题的提出

辽河是一条多泥沙河流，自石佛寺水库泄洪闸投入运行后，闸前、闸后淤积明显，2006年汛后实测，闸前淤积量约13万m3（详见表1），闸后淤积量约18万m3（详见表2）。泥沙问题给水库工程的工程运用、水库寿命、库区淹没，坝下游的河床演变及其对防洪、生态环境带来负影响，是水库运行管理中的关键技术问题之一。

3 入库泥沙特点

辽河是一条多泥沙河流，在全国七大江河中，泥沙含量仅次于黄河、海河，位于第三位。在辽河干流来沙中，东辽河、清河、凡河输沙量之和占铁岭站的17.25%，西辽河则占了82.82%，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。石佛寺水库以上辽河干流泥沙测站有铁岭站和通江口站，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。铁岭水文站位于清河、柴河下游，范河上游，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。

表1 泄洪闸上游（闸前）淤积方量计算表

表2 泄洪闸下游（闸后）淤积方量计算表

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。分析铁岭站1954—1996年输沙量值可知，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。

4 非工程措施

4.1 通过优化水库调度削减泥沙淤积量

为削减泥沙淤积，2007年4月24日起，结合清、柴河水库春灌放水，配合辽干及区间来水，石佛寺水库开始蓄水，做冲沙试验。

为检测冲沙效果，2007年12月6日，对闸上泥沙淤积情况进行实测，淤积方量见表3，从实测成果与2006年淤积情况比较，可见在2006年汛后实测闸前淤积12.7万m3区域范围内，经冲沙实验，淤积量为9.9万m3，较试验前少3.8万m3，说明在闸前这一区域冲沙有一定效果，但出现的问题是在远离泄洪闸区域产生了新的淤积，淤积量至少为4.6万m3。可见，冲沙效果不尽理想，分析原因：

表3 2007年12月6日实测闸上淤积方量计算表

1）试验水头偏低，水位落差较小，仅在4 m以内，出库流量仅在30～200 m3/s之间，

2）闸上水域开阔，仅在闸前小范围内有一定流速，水流挟沙能力不强，闸上冲沙效果不是很明显。

4.2 洪水发生时全力宣泄

在主汛期，河道流量较大时，在不影响水库防洪运用的情况下，建议水库以敞泄方式运用，这样一方面可以减少在原有淤积方量基础上再次续淤新的泥沙，另一方面，对泄洪闸上下游淤积的泥沙会起到较好的冲沙效果。2010年石佛寺水库发生中等量级洪水，入库洪峰流量达2 930 m3/s。2010年7月21日20时水库入库流量达到2 000 m3/s，水库开始以敞泄方式泄洪，历时45 h，到2010年7月23日17时止。水库大流量宣泄，对泄洪闸闸上、闸下冲於效果明显。2011年汛前实测，闸前淤积量减少到70 223 m3，冲沙效果明显。

5 建议

1）沙问题是石佛寺水库工程运行管理中的关键技术问题之一，需要进行长期的试验、研究与验证。建议对水库泥沙淤积问题进行立项研究。

2）开展淤积测量，比较冲沙前后的淤积变化，了解冲沙效果。

3）河道流量较大时，在不影响水库防洪运用的情况下，建议水库以敞泄方式运用，这样可以减少在原有淤积方量基础上，再次续淤新的泥沙。

4）加强流域水土保持、河道生态治理和恢复工作。通过植树造林、封山育林和退耕还林、改造耕地、推行多种水保措施等减少入库河流含沙量。