阎王鼻子水库泥沙淤积分析与对策探讨

王殿兴

(朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁朝阳 122000)

阎王鼻子水库泥沙淤积分析与对策探讨

王殿兴

(朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁朝阳 122000)

水库泥沙淤积是影响水库使用寿命的一大难题。文章对阎王鼻子水库泥沙淤积特性进行了分析，简要介绍了水库泥沙现状，重点提出了通过对水库上游流域内加强水土保持治理、人为环境治理及水库冲沙调度等防治措施，从而达到延长水库使用寿命的目的。

阎王鼻子水库;水土流失;泥沙淤积;治理措施;水土保持;冲沙调度

0 前言

阎王鼻子水库位于辽宁省西部大凌河干流上，坝址距下游朝阳市25 km，控制流域面积9 482 km3，占大凌河流域总面积的41%，总库容为2.17亿m3。水库设计正常高蓄水位213.5 m，主体工程于1996年10月开工兴建，1999年9月下闸蓄水，2010年4月开始发挥供水效益［1］。

1 水库泥沙淤积特性分析

主要包括泥沙特性、入库沙量2个方面的内容:

1.1 大凌河泥沙特性

大凌河泥沙特性主要有以下3点:

1.1.1 输沙量大

大凌河是辽宁省西部著名的多泥沙河流，年输沙量在2 000×104t以上，每年大量泥沙入海，导致河口不断向辽东湾伸展。

泥沙主要来源是北支以下中游地区，特别是其左侧发源于内蒙古奈曼、库仑半移动沙丘及黄土丘陵的多沙支流，侵蚀模数均在2 400～3 000 t/km2.a，含沙量在40 kg/m3左右，导致输沙量沿程成倍递增，如哈巴气站多年平均输沙量为229×104t、上窝铺站为463×104t、朝阳站为1208×104t，到大凌河站达到2 466.82 ×104t。

1.1.2 年际变化大

大凌河流域输沙量年际变化很大。据各站统计显示，年输沙量最大值与最小值之倍比达25～393倍，说明来沙主要集中在大水发生年份。如朝阳站最大的1962年年输沙量为7 773.54×104t，是最小值208.29×104t的37.3倍，是多年平均值1208.41×104t的 6.4倍，占 1955～1985年31 a总来沙量3.746 ×108t的20.8%。

1.1.3 高度集中

大凌河流域夏、秋季为多暴雨洪水季节。冬季冰封时间较长，融冰期有凌汛，泥沙多为暴雨径流从流域面上冲蚀而来，故年输沙量的绝大部分集中在汛期的几场较大洪水之中，各测站汛期6～9月输沙量占全年总量的95%以上。

其中7、8两月又是洪峰多发期，其输沙量占全年总量的72%～86%以上。枯水期由于降水量少，水量主要靠地下水补给，输沙量少，特别是冬季来沙几近于零［2］。

大凌河流域悬移质泥沙颗粒组成比较单一，都以粉沙为主，各站中值粒径变化在0.0155～0.0214 mm，平均粒径变化在0.0237～0.0322 mm。

1.2 入库沙量

阎王鼻子水库位于大凌河中游，朝阳站多年平均输沙量为1 208.41×104t，含沙量为15.6 kg/m3。泥沙特征值如表1、表2。

表1 大凌河流域各控制站输沙量特征值

表2 朝阳站泥沙特征值表(1955—1985年)

由表2可见，大凌河流域输沙量年际变化极大，朝阳站1962年最大输沙量7 774万t，是最小输沙量208万t的37.3倍，是多年平均值的6.4倍，占31 a来沙总量的20.8%，泥沙高度集中在几个大水大沙年份，有利于水库采取排沙措施。

2 水库淤积现状及淤积原因

2.1 泥沙淤积现状

2.1.1 设计情况

大凌河属多泥沙河流，多年平均悬移质输沙量为720万m3/a，坝址处多年平均含沙量为15.6 kg/m3。按照水库设计，阎王鼻子水库建成后，年平均淤积量为215万m3，到2030年左右达到冲淤平衡，淤积总量为6 670万 m3。

2.1.2 实测情况

1999年水库下闸蓄水后，共进行4次泥沙淤积测量。2002年淤积量为765万m3，2 a平均淤积383万m3;2006年淤积量为2 020万m3，累计6 a平均淤积337万m3;2008年淤积量为2 174万m3，累计8 a平均淤积272万m3;2010年实测淤积量为2 189万 m3，累计10 a平均淤积219万 m3。

以上数据表明，水库运行10 a的平均淤积量虽呈逐年减少趋势，但仍高于设计平均值215万m3。

2.2 产生淤积主要的原因

主要原因:①大凌河流域植被覆盖率低、水土流失严重，水库周边地区多年平均土壤侵蚀模数3 750 t/km2·a，雨季洪水携带大量泥沙入库;②大凌河流域持续干旱少雨，无适宜的洪水冲沙流量，使大量泥沙落淤在库区内;③水库上游铁选矿尾矿渣排入河道后，最终淤积在库内。

3 水库淤积防治措施

长期以来，受自然因素和人为因素影响，阎王鼻子水库上游及周边地区水土流失严重、生态环境脆弱，不仅威胁着水库下游朝阳市城区供水保障和饮水安全，也制约着该地区的经济发展。因此，尽快改善生态环境，加快水土流失治理速度，拦蓄地表径流和所夹带泥沙，减轻入库泥沙淤积量，延长水库使用寿命，其意义十分重大［3］。

3.1 水土保持治理

水土保持治理主要有5个方面:

3.1.1 坡耕地治理

将山脚或山腰土层较厚的坡耕地修成水平梯田，或根据当地农业发展需要建设保护地，有灌溉条件的地区同时配套水利灌溉设施。

剩余坡耕地采取退耕还林、还果、还草的方式治理。退耕还林可采用种植水土保持林或经济林，水保林主要以生态效益为主，经济效益较低，而经济林的效益高、土地产出率大，故此应首选种植经济林。退耕还草要与当地牧业发展相协调，选择距村屯较近、地势平坦、土质良好的地块，修建人工草场，保证舍饲牲畜的饲料供应。

3.1.2 荒地治理

荒地治理可按造林或种草方式考虑。对于缓坡荒地，可适当布置以放牧为主要利用方式的人工草地，并做好轮休轮牧的利用计划。陡坡荒地立地条件差、土层薄、水分养分含量低，不适于经济林树种的生长，应选择薪炭林、水保林等生态效益显著的植物措施。

3.1.3 沟壑治理

沟壑采用工程措施与植物封沟相结合的方式治理。在沟头上修建防护工程，或营造乔灌草混交林带，防止沟头逐年向上延伸。在毛支沟上修筑土、石谷坊，种植杨、柳树等防冲耐湿性树种，沟底种植防冲林及速生丰产林。在干沟及主沟道中、下游，修建塘坝或淤地坝，蓄洪淤沙造地，既拦蓄了泥沙又增加了土地。

3.1.4 生态修复工程

对水库上游流域内的疏林地经过封禁、补植，尽快郁闭成林。在生态修复面积周围修建围栏，并在交通要道醒目处、行政区属更迭处、路旁、进山口设立宣传牌和标志牌，加强宣传封禁治理建设的政策法规和奖惩制度，提高广大人民群众对生态建设的认识，使他们认识到生态修复建设的重要性和必要性。

3.1.5 典型实例分析

水库淹没区周边某小流域面积3 325 hm2，水土流失面积2 324 hm2。农业用地514.5 hm2，林地587.5 hm2，果 园 50 hm2，荒 山、荒 沟、荒 滩1 764.3 hm2，水域330 hm2，裸岩1.5 hm2，村庄道路77.2 hm2。 ＞15°坡的土地面积2 420.8 hm2，占总土地72.8%;＞25°坡的土地面积169.27 hm2，占农业用地面积32.9%。该流域土壤侵蚀模数3750 t/km2·a，轻度侵蚀面积779 hm2，占水土流失面积33.5%;强度轻度侵蚀面积1 491 hm2，占水土流失面积64.2%。

10 a间，该流域造林水平槽整地150 hm2，退耕还林50 hm2，还果110 hm2，修水平梯田40 hm2，修果树台田50 hm2;修塘坝2座，修土石谷坊35座，沟头防护15.5 km。

根据国家《水土保持综合治理效益计算方法》(GB/T15774—1995)，经过实际调查测算，该流域通过对山、水、林、田的综合治理，所实施的各项水土保持措施均能发挥效益。如果可拦泥沙系数按0.75，植被保存率按50%，每年可拦截泥沙4.67万t。水库坝址以上共有197条小流域，如果按该流域治理模式治理，每年可减少泥沙入库920万 t。

依据水库初步设计采用的推悬比2.5%，按推移质全部入库，悬移质采用水库淤积30 a排沙比64.8%进行计算，水库运行30 a内将减少泥沙淤积9 472万t，水库原设计的冲淤平衡时间由现在的30 a可推迟到55 a左右。由此看来，水库上游流域内水土保持综合治理效益十分显著。

3.2 环境治理

水库泥沙淤积，不仅受自然环境影响，也受到人为破坏环境的影响。自2000年以来，库区上游各类采矿、选矿企业多达上百家，尾矿渣随意乱排的现象十分严重，因此在加强自然环境整治的同时，还必须加大人为影响因素的整治力度。对流域内的所有选矿企业，必须建设符合环境保护标准的尾矿库，将尾矿渣拦蓄在尾矿库内，防止尾矿渣随雨季洪水排入河道，最终淤积在库内。对于排污严重且措施不到位的小矿要坚决予以关停，以减少人为增大水流含沙量。

3.3 洪水冲沙

根据大凌河流域来沙量大，且高度集中在大水大沙年份的特点，对水库进行科学合理调度运用，充分利用洪水冲沙。当汛期洪水入库流量适合冲沙时，及时启动水库冲沙闸，将洪水所挟带的泥沙和库内淤积的泥沙排入下游河道。

4 结语

阎王鼻子水库位于多泥沙河流上，泥沙来量大、淤积严重。对流域内采取水土保持综合治理措施，拦蓄地表径流和所夹带的泥沙，减轻入库泥沙淤积量。对水库上游选矿企业加强整治，防止防止尾矿渣随雨季洪水排入河道淤积在库内。针对大凌河流域来沙量大且高度集中的特性，充分利用洪水冲沙。通过以上措施，达到延长水库使用寿命的目的。

［1］武立国.阎王鼻子水库库区来沙分析［J］.水土保持应用技术，2007(05):28-29.

［2］姚志刚，王宇，陈峰，静铁文.阎王鼻子水库大坝安全监测系统分析［J］.黑龙江水专学报，2006，33(02):83-86.

［3］卢海潮，任喜武.水库泥沙淤积分析及防治措施［J］.黑龙江科技信息，2011(19):236.

TV145

B

1007-7596(2014)05-0193-03

2013-11-27

王殿兴(1954-)，男，辽宁凌源人，高级工程师，从事水利行业工作。