浅析水库淤积问题及应对措施

焦营营 朱亚姬

【摘 要】对水库进行清淤处理具有极其重要意义。本文介绍了水库泥沙冲淤现象和基本规律，并针对多沙水库泥沙淤积问题提出了防治措施。

【关键词】水库；淤积；清淤；措施

在多沙河流上修建水库，水库淤积是普遍存在的现象。到目前世界各国对泥沙的产生都没有得到有效控制，造成水库泥沙淤积问题日益加剧 [1]。由于水库淤积，库容减小，水库的调节能力也随之减小。水库的淤积不仅会影响水库的综合效益和使用寿命，而且还会使水库上游的淹没和浸没范围扩大，两岸地下水位升高，造成土地盐碱化、沼泽化，同时破坏水库下游河道的水沙平衡，加剧下游河床演变。同时，也降低了水库原有的防洪、抗涝标准和调整蓄水的能力。所以，需要加强对水库现有工况的治理，采取各种有效的措施和手段，加强水库的水环境改善和生态环境修复，提高水库的综合效益。

一、水库冲淤现象和基本规律

1.库区水流形态和输沙流态

库区水流形态主要有壅水流态和均匀流态两种。均匀流态的挟沙特征与一般天然河道相同，称为均匀明流输沙流态，这种流态挟带的泥沙数量沿程不变。当来沙量与水流可以挟带的沙量不一致时，就会发生沿程淤积或沿程冲刷。在壅水流态下，库区可以发生以下三种输沙流态：

（1）浑水进入库区壅水段后，泥沙扩散到水流全断面，由于壅水，流速沿程递减，水流能挟带的泥沙数量也沿程递减；

（2）入库浑水含沙较浓且细颗粒较多，浑水进入壅水段后，不与库内清水发生全局性掺混，而潜到清水下面沿库底向下游运动，则形成所谓的异重流输沙流态；

（3）异重流抵达坝前而不能排出库外时，异重流浑水在坝前清水水面以下滞蓄而形成浑水水库。在壅水明流输沙流态时，如泄流量很小，库区壅水程度较大，流速极小而来沙较多、较细时，也会形成浑水水库输沙。

综上所述，库区不同的水流形态有着预制相应的输沙流态，而不同的输沙流态，又产生不同的淤积形态。

2.水库泥沙的冲刷现象

库区泥沙冲刷可分为溯源冲刷、沿程冲刷和壅水冲刷三种：

（1）溯源冲刷。是指当库水位下降时所产生的向上游发展的冲刷。库水位降落到淤积面以下越低，其冲刷程度越大，向上游发展的速度越快，沖刷末端发展的也越远。溯源冲刷发展的形式与库水位的降落情况、前期淤积物的密实抗冲性等因素有关。

（2）沿程冲刷。是指不受库水位升降影响的库段，因水沙条件改变而引起的冲刷。即当水沙条件如流量和含沙率发生变化的时候，就会与原来的河床不相适应，为了调整河床使之适应变化了的水沙条件所发生的冲刷（或淤积，淤积时即为沿程淤积）。

3、库区泥沙淤积形态

库区泥沙的淤积形态，分纵剖面形态与横断面形态；纵剖面形态基本上有三角洲淤积、锥体淤积和带状淤积。横断面形态主要有全断面水平淤高、主槽淤积和沿湿周均匀淤积。

（1）三角洲淤积。淤积体的纵剖面呈三角形形态，这种淤积形态多见于库容相对于入库洪量较大的水库，特别是湖泊型水库。当这类水库的库水位较高且变幅较小时，挟沙水流进入回水末端以后，随着水深的沿程增加，水流流速逐渐减小；相应挟沙能力也沿程减小，泥沙就不断落淤。

（2）锥体淤积。淤积体的纵剖面呈锥体形态，这种淤积形态多见于多沙河流上的中小型水库。这类水库的壅水段短，库水位变幅大；底坡大，坝不高，在进库水流含沙量较高的情况下，含沙水流往往能将大量泥沙带到坝前而形成锥体淤积。

（3）带状淤积。淤积体的纵剖面自坝前到回水末端呈均匀分布的带状形态，这种淤积形态多见于库水位变动较大的河道型水库，这类水库在进库泥沙颗粒较细且水流含沙量较少时，往往形成带状淤积。影响淤积纵坡面形态的因素，包括有库区地形、入库水沙条件、水库运行方式、库容大小等。其中，水库运用方式对淤积形态起着决定作用。

4、水库泥沙冲淤的基本规律

水库淤积的主要形式是壅水淤积。通过淤积对河床组成、河床比降和河床断面形态进行调整，进而提高水流挟沙能力，达到新的输沙平衡。同样，冲刷也是通过对河槽的调整来适应变化了的水沙条件。冲淤的结果都是达到不冲不淤的平衡状态。这就是冲淤发展的基本规律，即冲淤平衡趋向性规律。

水库泥沙冲淤的另一个基本规律是"淤积一大片，冲刷一条带"。由于挟带泥沙的浑水到哪里，哪里就会发生淤积，而淤积在横断面上往往是平行淤高的，这就是"淤积一大片"的特点。当库水位下降，水库泄流能力又足够大时，水流归槽，冲刷主要集中在河槽内，就能将库区拉出一条深槽，形成滩槽分明的横断面形态，这就是"冲刷一条带"的特点。

二、多沙河流水库淤积的防治措施

水库淤积的防治措施，主要包括3个方面，即控制入库泥沙，排浑减淤措施和排淤措施[2]。

1.控制入库泥沙

水土保持是减少水库淤积的根本途径，它既能保水保土保肥，又能拦沙。减少入库泥沙量。水土保持措施主要包括生物措施、农业措施和工程措施3个方面，应根据具体情况合理进行选择。如植树造林、种草绿化荒山；合理耕种梯田，深耕密植，开沟拦截地表水；修筑淤地坝、拦沙堰、拦泥库等。另外还有坝库联合运用和清洪分治措施。

2.排浑减淤措施

选择合理的水库运用方式，主要包括引洪放淤、蓄清排浑、拦洪蓄水、异重流排沙等运用方式。

（1）引洪放淤。引洪放淤主要有引洪淤灌、淤滩造田和洼地放淤等方式；通过水库的引洪放淤，不仅可以营造农田、改良土壤，也可以减轻水库的泥沙淤积程度。

（2）蓄清排浑。多沙河流的泥沙主要集中在汛期，尤其是汛期的前几次洪水。蓄清排浑运用方式，就是在汛期的主要来沙季节，采用空库迎汛或降低水位运用，当洪水挟带大量泥沙入库时，利用排沙设施（如排沙底孔、输沙隧洞）排沙减淤，当河中含沙量较小时，拦蓄径流，蓄水兴利。也可以通过并联、串联水库，多个联合运用，以达到蓄清排浑的目的。另外，也有通过引清入库或筑渗水坝蓄清水，汛期泄洪排浑。

（3）拦洪蓄水。对于库容相对较大，河流含沙量较小的水库，可以采用拦洪蓄水，即水库常年蓄水，非汛期拦蓄基流，汛期拦蓄洪水，并根据具体情况泄放水量。由于水库常年蓄水，往往淤积速度较快、水库寿命缩短，所以有时要结合蓄清排浑运用方式。

（4）异重流排沙。在水库蓄水情况下，当洪水挟带大量泥沙入库时，由于清水与浑水比重有差别，两者基本不相混掺，而是浑水潜入库底并向坝前运行。此时若及时打开底孔闸门，将浑水排出库外，则可减少水库淤积量。由于水库在异重流排沙前后均能蓄水，使水库在汛期保持有一定的调蓄能力，而不产生大量弃水，所以对水流较缺或不能泄空排沙的水库较为适用。我国北方干旱与半干旱地区，水量缺乏，水库排沙与蓄水兴利的矛盾相对突出。

3.排淤措施

（1）空库排淤。可采用泄空冲沙、基流冲沙、人工排沙三种方式。（2）横向冲蚀。拦截水库上游水流或开辟新的水源，沿两侧适当高程开挖高渠，利用滩槽高差人为开挖小沟槽进行横向冲蚀。（3）机械排淤。

三、结束语

水库排沙措施应根据具体情况进行比较，可单独使用，也可结合进行，以更好地减轻水库淤积。总之，制定合理的水库运用方式，使多沙河流水库长期发挥兴利效益。

参考文献：

[1] 韩其为. 水库淤积[M]， 北京：科学出版社，2003

[2] 万新宇. 多沙河流水库调水调沙研究与应用[D].河海大学硕士论文 2005，6

作者简介：

焦营营（1986～），女，硕士，主要从事水文水资源方向的研究。