团山子水库泥沙淤积分析计算及防治措施

丁 曼于德万

（1.吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林长春 130021；2.吉林省水利水电规划设计院 吉林长春 130021）

团山子水库泥沙淤积分析计算及防治措施

丁 曼1于德万2

（1.吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林长春 130021；2.吉林省水利水电规划设计院 吉林长春 130021）

义气河属山区性河流，流域植被较好，河床稳定，河底由砾石和卵石组成。团山子水库建成后，由于改变了天然河道的泥沙输移特性，河流中的泥沙将部分淤积在水库中。通过对团山子水库工程进行淤积分析认为，工程建成后，水库泥沙淤积对工程及其运行的影响不大。为了更好的发挥工程的正常效益，建议采取在坝址设置泥沙观测站，加强水库上游流域水土保持、科学合理调度水库等措施，使泥沙淤积对团山子水库工程的影响降到最低程度。

淤积计算 防治措施 正常效益

1 工程简况

团山子水库工程位于吉林省蛟河市南岗子乡团山子村二社境内，水库坝址建在蛟河上游左岸支流义气河上。义气河发源于蛟河市黄松甸乡育林村北侧，流经桦甸市的乱泥沟、先锋、关门砬子、友谊永安、苏密沟等地，最后在南岗子乡新立屯西北汇入蛟河。义气河属山区性河流，流域地势东高西低，水系发育较好，河道坡度较陡，高差大，沿河两岸生长灌木杂草。流域植被较好，河床稳定，河底由砾石和卵石组成。团山子水库建成后，由于改变了天然河道的泥沙输移特性，河流中一定量的泥沙将在水库中淤积。为此要分析建库后泥沙淤积问题，并提出相应措施，使泥沙淤积其对工程的影响降到最低程度，更好的发挥工程的正常效益。

2 水库上游来沙

团山子水库坝址处无水文观测站，没有实测泥沙观测资料，年输沙量计算根据2008年版《吉林省水资源》成果中多年平均悬移质输沙模数分区图查算。本地区悬移质侵蚀模数每年为150t/km2，推移质输沙量占悬移质输沙量的15%，团山子水库坝址年输沙量成果见表1。

表1 团山子水库坝址年输沙量成果

蛟河流域上设有蛟河水文站，该站有1956～1988年33年泥沙观测资料，蛟河流域与团山子水库所在义气河流域为同一流域上下游，植被条件下垫面等情况比较一致，可认为团山子水库泥沙的年内、年际变化情况与蛟河站基本类似，所以本次以蛟河水文站为设计参证站，分析团山子水库坝址的泥沙情况。蛟河站历年各月平均悬移质输沙量统计见表2。

表2 蛟河站输沙量年内分配表 单位：104t

表3 蛟河站水沙关系表

通过蛟河站实测的多年平均输沙量年内分配表可以看出，来沙量较少，且泥沙主要来自于汛期，汛期占多年来沙量的82%，非汛期只占来沙量的18%。

通过统计蛟河站1956～1988年共计33年输沙量资料，蛟河站年最大输沙量为98万吨，年最小输沙量为1.13万吨，最大输沙量为最小输沙量的86.7倍，年最大输沙量为多年平均输沙量的6.75倍。汛期月最大输沙量为63.746万吨，月最小输沙量为8.942万吨，汛期月最大输沙量为最小输沙量的7.13倍。蛟河站水沙关系见表3。

从水沙关系表可以看出，月最大输沙量基本发生在汛期大水月份，说明水沙关系基本对应。

3 水库坝区泥沙淤积

团山子水库工程正常高水位为335.7m，泥沙分析计算成果见表4。

表4 正常高水位泥沙计算表

3.1 水库淤积程度判断

3.2 水库淤积形态判别

（1）由于义气河是蛟河上游左岸一级支流，流域植被较好，属少沙河流。采用《泥沙设计手册》中的陈文彪、谢葆玲（适用于少沙河流）公式进行分析计算，计算成果见表5。

（2）采用罗敏逊公式计算：

用以上两种淤积形态判别方法判别后，团山子水库建成后，水库的泥沙淤积形态初步分析确定属于带状淤积。

3.3 水库淤积量计算

根据吉林省水利厅主编吉林省科学技术出版社2008年出版的《吉林省水资源》成果中多年平均悬移质输沙模数分区图查算，本地区悬移质侵蚀模数每年为150，推移质输沙量占悬移质输沙量的15%，综合侵蚀模数为172.5。团山子水库多年平均入库沙量为42607.5t，其中悬移质为37050，推移质为5557.5t。

本次水库淤积量计算采用清华大学水利系和西北水利科学研究所方法，即多年平均库容淤损率方法计算，计算成果见表7。计算公式如下：

蓄水T年后的总淤积量

本次淤积泥沙的稳定干容重为1.3 t/m3。经计算，50年的淤积量为163.88×104m3。

表5 正常高水位泥沙计算表

表6 正常高水位α系数分析计算表

表6 正常高水位α系数分析计算表

项 目名 称α Ws（104t）r。（t/m3）V（104m3）∆(m)h团山子水库 H正＝335.7 1.53 4.261 1.3 2354.48 13.7

表7 正常高水位泥沙淤积计算表 单位：104m3

3.4 水库坝前淤积高程计算

通过以上对团山子水库的泥沙分析与计算，团山子水库库区泥沙淤积初步判断属于带状淤积形态，但随着水库的运行，一些库区流域特性的改变，水库淤积形态也将随之发生变化，并逐渐过渡到水库淤积平衡后的锥体淤积。本次设计从工程安全方面考虑，假定水库中泥沙淤积呈水平状增长。所以，本次设计将50年的淤积量大部分淤积在库区及坝前。经分析计算，坝前淤积高程为327.02m。

4 防治措施

为了更好的发挥水库工程的正常效益，建议可以采取以下防治措施，减小泥沙淤积对工程运行的影响。

（1）在坝址处设立泥沙观测站，为分析水库淤积提供科学数据。

在坝址处建站，观测泥沙情况。特别是汛期的来水来沙情况，应及时取样计算悬移质输沙量，以验证泥沙分析计算成果，使其更符合实际情况。

（2）加强水库上游水土保持。

水土保持是防治水库泥沙淤积的根本途径，利用水保措施，减小水库上游流域泥沙入库量，起到阻沙、减沙的作用。

（3）科学合理调度，以满足水库排水排沙要求。

充分利用汛期大洪水能携带大量泥沙的性能进行水库的科学调度，大汛期及时开启闸门放水，以达到排沙清淤的效果，将大部分泥沙排出库外，实行蓄清排浑运用。

5 结论

团山子水库竣工蓄水后，将形成约4.9公里长的库区，由于水库的作用改变了水沙的特性，使泥沙在库中淤积。当正常高水位为335.7m时，每年的淤积量只占正常高水位下库容的0.139%，设计50年后的泥沙淤积体积占死库容的21.88%，占正常高水位以下库容的6.96%。因此水库泥沙淤积对工程及其运行的影响不大。

1 涂启华, 扬赉斐. 泥沙设计手册[M]. 中国水利水电出版社,北京: 2006年5月.

2 任红卓, 安新强. 中塬沟水库泥沙淤积形态分析与计算[J].水利与建筑工程学报, 2010, 8(3): 166-169.

3 焦恩东, 于德万. 水库泥沙淤积分析计算及防治措施. 吉林水利, 2009, 1.

4 詹道江, 叶守泽. 《工程水文学》. 中国水利水电出版社, 2000年10月第三版。

5 谢鉴衡. 《河床演变及整治》. 中国水利水电出版社, 1997年10月第二版.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.04.010

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1672-2469(2014)04-0034-04

丁曼（1988年—）女，助理工程师。