水库建设对河流水文情势的影响分析

张程

摘 要：作为河流水文情势的重要影响因素之一，良好的水库建设对于保证河流生态系统的正常运行具有重要作用。本文以阿克肖水库为例，首先对水库周围河流水文情势进行概述，然后具体探讨了水库建设对河流水文情势的影响，以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：水库建设 河流 水文情势 影响

水库建设引发的河流水文情势改变是河流生态系统失衡的重要因素，在河流水文指标生态学意义分析前提下，采用能够提供断流、基流量、退水率、涨水率、高流量等指标的计算方法对河流数据分析，以探讨水库建设前后水文指标的变异，可在一定程度上反映水库建设对河流水文情势及生态系统的影响。因此，加强有关水库建设对河流水文情势的影响分析，对于改善生态系统建设质量具有重要的现实意义。

1.水库周围河流水文情势概述

阿克肖水库工程位于新疆皮山河上游阿克肖河的尾端，与下游皮山河的另一条直流肯艾孜河交叉口相距3km左右。水库总体库容为4395万m3，调节库容稳定在3271.4万m3左右，属于中型III等水利水电工程。工程总工期持续2.5年，准备期定为4个月，主体工程施工期为24个月，工程竣工期为2个月。

（1）径流：阿克肖河径流主要补给源为高山冰雪融水，阿克肖河上没有相关径流与水文站资料，依据阿克肖水库坝址径流量分析计算可知，其坝址断面年平均径流量为 2.038亿m3。

（2）洪水：依照洪水形成方式分类，低山带多为暴雨洪水，中山带多为季节性积雪融水型洪水，高山带多为冰雪融水型洪水；依照洪水成因分类，可将洪水分成高山冰雪融水型洪水、季节性积雪融水型洪水及暴雨与冰雪融水混合型洪水。依据阿克肖河水文站洪水资料可知，阿克肖河洪水多发生在夏季和春季，多以融水型洪水为主，暴雨洪水为辅，夏季洪水多为高山冰雪融水型洪水，春季洪水多为季节性积雪融水型洪水。

（3）泥沙：阿克肖河流域泥沙含量相对较高，且泥沙年内分配不均匀，夏季输沙量相对更为集中，5～8月输沙量约为全年输沙量的91%；其年平均悬移质输沙量可达102.48×104t，年平均悬移质输沙率为32.48kg/s；而阿克肖水库坝址年平均悬移质输沙率为18.7kg/s，年平均悬移质输沙量为59.05×104t，年平均推移质输沙量为8.86×104t，年平均输沙总量为67.91万×104t。

（4）冰期：依据水文站冰期观测资料可知，阿克肖水文站最早冰期在10月18日，最晚全部融冰期在4月9日，最长封冻日期天数为138天，最短封冻日期天数为40天；多年最大河心冰厚为0.9m，最大岸边冰厚为0.99cm。

2.水库建设对河流水文情势的影响

2.1初期蓄水的影响

依据工程总体设计，工程10天的蓄水量可达至死水位2420m。在蓄水早期，主要采用导流兼泄洪冲沙洞进行下游供水。依据水库坝址断面下泄水量计算结果可知，蓄水早期的平均流量会减少6.14m3/s，下降幅度约为76.7%。在蓄水早期，坝址断面下泄流量稳定在1.86m3/s，能充分符合下泄生态基流的1.28m3/s要求，且可满足灌溉区域的用水要求。

2.2施工期的影响

该工程选用上下游围堰挡水，河床进行一次性截断，导流洞与泄洪冲沙洞共同导流的施工导流方式。依据施工组织设计，截流施工定在当前8月底选用单戗立堵法进行。截流时，由于截流龙口宽度大小不断降低，龙口泄流逐渐转变成导流兼泄洪冲沙洞泄流方式，下泄流量主要是河道天然来流量，因此截流过程不会对下游水文情势产生影响。截流完成后，施工过程中主要采用导流兼泄洪冲沙洞实施施工导流，下泄流量继续为河道天然来水量，也不会对下游水文情势产生影响。

2.3工程运行的影响

（1）对坝址下游河段泥沙情势的影响：因水库可拦蓄来流泥沙，水库正常工作后引发的清水下泄将会冲刷坝址下游河道，而下泄清水导致的冲刷有靠近坝址区段起始不断朝下游推进，但冲刷作用与冲刷强度会随与坝址的间距增加逐渐减慢与减弱。在水库内泥沙淤积过程不断达到平衡的过程中，水库清水下泄对坝下河段的冲刷程度也会逐渐减弱，且当冲刷年限不断延长时，河床会慢慢生成粗化抗冲保护层，河道冲淤会再次恢复平衡。水库完成后，下泄水流中的平均含沙量会相对缩小，泥沙粒径也会比建库前天然河流泥沙粒径微细，由此可很大程度避免下游河道泥沙淤积，进而改善下游河道的运行环境条件。

（2）对水库库区泥沙情势的影响：水库库区位于山区河段，库区河段天然河床比降稳定在17.1%，水流具有强烈的挟沙能力，同时来水悬移质泥沙粒径相对较细，中粗砂占比不到5%，为水流挟沙及排沙提供便利。依据泥沙淤积运算结果，水库在汛期期间死水位为2420m工作环境下，将会有65%左右的悬移质泥沙涌进死库容，死库容估计淤满年限为30年，且达至冲淤平衡，产生锥体淤积状态。在实现冲淤平衡后，残余死库容预估为10.3万m3，死库容淤积量约占死库容的98%，残余调节库容则为3271.4万m3，调节库容淤积量约占调节库容的5%，可确保调节库容充足。

2.4运行期的影响

（1）对下游河段水文情势的影响：水库运行后的影响主要表现为两方面，一是工程完成后，下游灌区需水过程及需水量出现改变，下游河段引水过程也会伴随出现变化，进而工程建设前的河道径流过程也会发生改变；二是水库蓄水调度运行会影响河流径流过程。如以阿克肖水库坝址断面为例，在P=75%来水频率下，相比现状年，设计水平年阿克肖水库运行后其坝址断面年下泄径流量降低0.05亿m3，减少幅度为2.8%；在1月、2月、5月、7～11月期间下泄流量减少幅度为0.0%～78.8%，而8月减幅最大；其他月份下泄流量会出现不同程度的增加，增加幅度为10.5%～210.6%，而在4月和6月增幅相对较高；在P=50%来水频率下，相比现状年，设计水平年阿克肖水库运行后其坝址断面年下泄径流量降低0.05亿m3，减少幅度为2.8%；在1月、3～6月及10月期间下泄流量出现不同程度的增加，增加幅度为2.9%～323.9%，而3～5月增幅相对较高；2月份下泄流量相对稳定；其他月份下泄流量出现减少，减少幅度为0.2%～63.3%，而8月份减少幅度最大。

（2）对库区水文情势的影响：水库完工后，因水库实施蓄水，水库坝前到库区回水尾端5公里处的天然河段将转换成水库形态，水深、水面面积及流动速度等会出现相应变化。相比库区建成前，库区回水区域内的水面面积和水深会在一定程度上增加，同时由回水尾端至坝前水深的增幅也会不断增加，最高水深增大幅度可达到70m；库区内由库区回水末端至坝前流速会出现部分减缓，坝前断面流动速度减缓幅度最高。在水库稳定工作时，水库水位在2420m与2452m的死水位和正常蓄水位间不断变化，水深变幅平均为32m。

3.结语

水库建设的质量将直接影响河流水文情势的正常平衡及河流的生态稳定，因此，相关技术与研究人员应加强有关水库建设对河流水文情势的影响研究，总结水库建设对河流水文情势的影响因素，以逐步改善河流生态系统平衡状态。

参考文献：

[1]郭文献，夏自强，王乾.丹江口水库对汉江中下游水文情势的影响[J].河海大学学报（自然科学版）.2011，13（14）：74-75.

[2]蔡文君，殷峻暹，王浩.三峡水库运行对长江中下游水文情势的影响[J].人民长江.2012，06（10）：61-62.

[3]周召梅，李强.长沙综合枢纽工程对湘江水文情势水生态环境影响及对策[J].水利科技与经济.2010，05（35）：57-58.endprint