丰满水库入库沙量及淤积量研究

麻长信，曹 琨，李相臣,范世运

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

1 工程概况

丰满水电站是我国第一座大型水电站，位于吉林省吉林市第二松花江中游，上游距白山水电站210 km，下游距吉林市24 km。下游有吉林、哈尔滨等重要城市及铁路干线。多年平均流量约440 m3/s，水库正常蓄水位263.5 m，总库容约110×108m3，为不完全多年调节水库，水库装机容量约1 000 MW。工程以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、城市及工业用水、养殖和旅游等综合效益。

丰满水库位于第二松花江中游，坝址控制流域面积为42 500 km2，其中第二松花江干流红石砬子以上流域面积为20 300 km2，辉发河五道沟以上流域面积为12 391 km2，拉法河蛟河站以上流域面积为2 426 km2，红石、五道沟、蛟河～丰满区间面积为7 383 km2。

2 入库沙量

丰满水库入库沙量主要由第二松花江流域红石砬子以上、辉发河五道沟站以上、拉法河蛟河站以上来沙量和红石、五道沟、蛟河～丰满区间来沙量组成。

1）入库悬移质输沙量。蛟河、五道沟站悬移质输沙量采用1956—2007年实测资料推求，红石、五道沟、蛟河—丰满区间无实测悬移质泥沙资料，其悬移质入库沙量，借用五道沟站侵蚀模数推求。

红石砬子站悬移质输沙量分白山建库前和建库后两个阶段推求，其中建库前直接采用红石砬子站实测资料。建库后，以白山、红石出库沙量作为干流丰满入库沙量；而白山、红石水库多年平均悬移质入库沙量，则借用红石砬子站建库前多年平均侵蚀模数推算；白山和红石水库的排沙比取为20%。

红石砬子（白山、红石出库）、五道沟、蛟河及区间沙量之和即为丰满水库入库悬移质输沙量，经计算丰满水库多年平均悬移质入库沙量为342×104t。

2）入库推移质输沙量。根据坝址以上植被、坡降并参照小山、第二松花江哈达山水库以及邻近流域鸭绿江云峰水库、浑江桓仁水库等工程的设计资料，经综合分析，推移质年输沙量按悬移质年输沙量的12.3%推算。

白山建库前，丰满水库多年平均入库推移质沙量为40.5×104t。白山、红石建成后，因两库调节库容均较大，白山、红石水库的入库推移质泥沙按全部淤积在库内考虑，则丰满水库多年平均入库推移质沙量为41.2×104t。丰满水库多年平均推移质入库沙量成果详见表1。

表1 丰满水库多年平均推移质入库沙量成果表 104t

3）入库总沙量。悬移质入库总量和推移质入库总量相加，即为水库入库总沙量，丰满水库多年平均入库总沙量为383×104t，成果详见表2。

表2 丰满水库多年平均入库总沙量成果表 104t

支流各站多年平均悬移质输沙量1983—2007年系列，较1956—1982年系列增大较多，其中五道沟站后者比前者增大49.6%；蛟河站后者比前者增大90.4%。分析其原因，受人类活动频繁影响，流域侵蚀模数逐渐加大，所以在上游来水量变化不大的情况下，悬移质输沙量出现增大趋势。

3 泥沙淤积量计算

丰满水库具有1959年淤积调查资料及分析成果、2009年库区实测断面资料，此次采用断面法推求1959—2009年间，库区淤积增长及沿程分布情况。这次计算，丰满水库排沙比取7%，泥沙干容重参考1959年水库泥沙干容重淤积测验成果，悬移质泥沙干容重取1.1 t/m3，推移质泥沙取1.2 t/m3。

此次断面法计算的丰满库区总淤积量为1.52×108m3，其中第二松花江干流淤积1.15×108m3，占总淤积量的75.6%；辉发河淤积0.185×108m3；拉法河淤积 0.187×108m3。与 1959年库区泥沙淤积测验成果比较，此次推求的二松干流、辉发河、拉法河淤积分布比例情况基本一致，其中二松干流有所减少，辉发河和拉法河有所增加，这与最近辉发河、拉法河沙量增加的趋势一致。

丰满水库泥沙总淤积量相对较小，1944—1959年库区淤积了0.748×108m3；1959—2009年库区淤积了1.52×108m3，丰满水库建库后共淤积了2.27×108m3，仅占丰满水库死库容的8.5%，泥沙淤积对水库死库容影响很小。

4 泥沙淤积分布

丰满库区内大部分的淤积量分布在原第二松花江干流河段，而第二松花江干流上大部分淤积量分布在辉发河口—拉法河口之间，这与丰满水库的河道特性、上游来水来沙特性及运行情况相适应。辉发河口以上至红石坝址之间，是库末的回水变动区，河床随上游来水来沙情况的变化，有时候发生冲刷有时候发生淤积，水库运行水位较高时发生淤积，运行水位较低且入库流量较大时发生冲刷（特别是上游白山、红石水库相继建成后，出库水流含沙量低），总体上看，冲淤变化较小；拉法河口以下河段为库前段，淤积大致为带状分布，平均淤积厚度不高，因丰满水库库区河段狭长，库区大部分泥沙无法到达坝前，仅有少部分粒径较小的泥沙淤积于此。

辉发河为丰满水库泥沙主要来源，因其泥沙粒径组成很细，该河段来沙大部分输移至辉发河河口以下淤积在二松干流库段内。拉法河因距坝址较近，沿程水深相对较大，拉法河来沙大部分淤积在原拉法河河段内。

5 结果分析

1）丰满水库从1943年建成以来，已运行67年，具有长期的运行资料，且分别于1959年和2009年开展过泥沙调查测验和断面测量工作，库区的淤积数量和淤积分布比较清楚。

2）此次采用断面法推求的1959—2009年库区泥沙淤积量为1.52×108m3；如按水库实测入库泥沙资料推算，则1959—2009年库区淤积量为1.62×108m3，断面法成果偏小6.2%。采用断面法推求体积时，因断面布设密度难以控制库区地形变化情况，据此推求的库容曲线较实际采用的库容曲线有所偏小，加之此次计算未考虑蚂蚁河、木箕河、漂河等小支流的淤积量，故断面法推求淤积体积亦有所偏小。

3）综合以上因素，两种方法计算的断面淤积量相差不大，结果基本一致，因此丰满水库入库沙量及排沙比取用是基本合理的。