新疆某水库泥沙淤积现状及排沙措施

□马桂英（新疆克孜尔水库管理局）



新疆某水库泥沙淤积现状及排沙措施

□马桂英（新疆克孜尔水库管理局）

摘要：新疆某水库运行20 a来，对水库多年丰水丰沙及大洪水进行了仔细的分析，特大洪水是导致泥沙淤积严重和快速的主要原因；文章通过工程及非工程措施方案的探讨，及工程运行多年的资料进行了分析并得出结论。运用工程及非工程的具体措施加快提高河道的水流输沙能力，相对增加汛期的挟沙能力，通过增强水库的运行管理能力，确保水库的安全、正常使用，为水库的安全运行、下游灌区的灌溉做出更大的贡献。

关键词：泥沙淤积排沙措施；工程；非工程措施；措施探讨

1新疆某水库泥沙淤积现状及其危害性

1.1泥沙淤积现状

根据新疆水电勘测设计研究院测量队于2013年12月份完成的新疆某水库库区泥沙测量资料显示：至2013年底，水库泥沙淤积总量已高达2.51亿m3，正常高水位1149.60 m以下剩余库容仅有3.57亿m3。其中：死库容淤积1.14亿m3，剩余死库容0.18亿m3；死水位至正常高水位间（1135～1149.60 m）的兴利库容淤积1.36亿m3，剩余兴利库容3.41亿m3。即：死库容损失率为88%左右，兴利库容损失率为29%左右。因此新疆某水库运行20 a的泥沙淤积总量是设计运行20 a的泥沙淤积总量1.26 亿m3的两倍。

1.2水库泥沙淤积危害性

水库运行20年的泥沙淤积总量已远远超出设计运行20 a的泥沙淤积总量1.26亿m3的两倍。因此，逐年增加的泥沙淤积已导致新疆某水库年调蓄功能逐年减弱。从近年来的水库调度运行情况也已表现出：①年内可调蓄水量减少；②汛期拦洪量减少，降低水库削峰率；③每年灌区春灌开始时，由于大河天然来水量进入年度内的枯水季节，而水库春灌供水流量高达200 m3/s左右，在3月初至4月底间库水位由1149 m持续下降至1135 m，特别是库水位降至1142.00 m高程以下时日降幅最大可达0.60 m以上，3日累计可达2.00 m左右，对粘土宽心墙大坝的安全稳定也极为不利。

2水库泥沙淤积快速增加的成因

根据1953-2014年近60 a水文系列观测资料表明：水库泥沙淤积速度过快的主要原因是由于近10 a来，干河出现了丰水丰沙的水文年景过程，大洪水及特大洪水挟带大量泥沙造成水库泥沙淤积十分严重。

水库建成以来拦蓄大于设计洪水频率20 a一遇的洪水共5次，仅这5 a洪水挟带大量泥沙给水库造成的悬沙总量约在12119万t左右，占20 a水库淤积悬沙总量23752万t的51%左右。可见，干河遇洪水的频繁发生是水库泥沙淤积的主要原因之一。

3已建的工程排沙措施及其运行效果

3.1汛期洪水沙峰排沙

根据多年实测资料统计，水库汛期进库洪水输沙量占全年输沙量的90%，是造成水库淤积的最主要部分。在洪水期降低库水位排沙，水库不但在泥沙数量上冲淤平衡，而且在冲刷部位上也达到冲淤平衡。因此,汛期（6-8月）在高含沙量洪水进库时期降低库水位借助于进库洪水的富余输沙能力和溯源冲刷能力排沙出库是减少水库淤积的重要措施。同时，由于降低库水位又引起库区坝前段发生溯源冲刷，故而排沙比超100%。

3.2非汛期降低库水位排沙

非汛期的入库水流含沙量很低，其中4月份进库输沙量占全年输沙量的0.86%,而4月份进库径流量占全年径流量的3.63%。非汛期（9月-翌年5月）正值下游渭干河灌区小麦二水、棉花一水灌溉期，灌区需水量大，水库不存在弃水问题，并不影响水库的兴利效益。因此，充分利用此时低含沙量的水流在降低库水位条件下运行，进行冲刷淤积泥沙来恢复库容是非常有利。

3.3高水位时能够形成异重流排出库外

通过在主河进库段采取人工辅助排沙工程措施后，在洪水

4水库排沙措施探讨

4.1工程措施

4.1.1优化设计，保持支流库盘库容不再淤积

根据近四a的运行情况，支流排沙比仍有提高的可能。建议续建以下配套措施：在左岸第一座挑流坝下游约1000 m处，续建模型试验确定的第二座辅助挑流坝。在导流堤坝的上游侧，每300 m修筑长约50 m的丁字坝。

4.1.2增加上游防沙工程措施，延长水库使用寿命

水库泥沙淤积与上游来沙量成正比关系，上游来沙越多，水库泥沙淤积越多。水库来沙主要取决于流域木扎提河上游出山口至水库坝址区间，此区间位于山前冲积带，植被很差，分布有大量山洪沟。因此，在主要沙区山洪沟上兴建淤沙坝，可以有效地减少水库的来沙量。建议应实施山洪沟治理，既能达到防治山洪沟洪水灾害的目的，又可以有效地控制进入水库的泥沙。

4.1.3机械辅助排沙(人工扰动塑造异重流)

采取异重流排沙有一定的效率，但由于水库自然条件下形成异重流的次数很少，水库现状异重流排沙效率很低，排沙比不足10%，建议采取人工扰动塑造异重流进行排沙的运行方式。2007年1月实测库区河床淤积颗粒分析表明，库区干流泥沙淤积三角洲顶坡段中部淤积泥沙颗粒中值粒径<0.02 mm，泥沙淤积颗粒较细，具有形成异重流的粒径条件，表明在干流主流区附近利用高压水流扰动淤积泥沙，是可以形成异重流的。

4.2非工程措施

4.2.1发挥水库的反调节作用，改善现有水库调蓄运行方式

水库原设计年初蓄满一次；实际自2000以后，年内必须2次蓄满，除此之外至少还有2次关闸蓄水过程。且水库调蓄能力逐年在下降，对水库排沙、防洪度汛最不利的则是第三次调蓄。

水库第三次调蓄时间是每年的5月25日至6月15日之间，必需关闸调蓄水量约1.10亿m3,库水位一般由1138.00 m回升至1144.00 m，增幅6 m左右。因此，如果每年5月下旬至6月上旬，下游两座平原水库发挥反调节蓄水作用，这对水库提高汛期排沙比、增加排沙时间都十分有利。

4.2.2水库可以择机进行空库冲沙调度

在经历2007-2010年的汛期低水位运行后，泥沙向坝前推移速度较快，特别是2010年7月份的大洪水之后，之前形成的库中库现象不复存在，说明了干、支流淤积体的三角洲已推移至坝前或距坝前较近。因此，水库从淤积沙量和形态上已具备空库冲沙的必要条件。

2009年、2013年、2014年水库相继进入枯水年组，入库径流量分别是22.90亿m3、24.03亿m3和23.24亿m3。全年度除主汛期7月份缺水外，其他时段并不缺水，可以满足灌溉用水调蓄要求。所以空库冲沙不存在浪费水资源，也不会造成灌区整体性缺水；但短期内用水紧张矛盾不可避免。

选择平水、枯水年年景时的汛期可以实施空库冲沙调度。2014年入汛后由于主汛期来水不足且不稳定，库水位在1133 m高程以下运行持续时间长达10 d，限制出库流量后维持在1135 m左右持续时间约15 a。可见，20-25 d时间的试验性空库冲沙效果是十分理想的。

因此，空库冲沙调度也应该与水库兴利调度、防洪调度一样纳入水库正常调度之中，需要择机实施。只有这样才能使水库效益的正常发挥进入良性循环。

5总结

已完建的支流排沙措施排沙效果较为理想，为进一步提高支流排沙比，建议委托工程原设计单位结合运行工况对干流排沙进行设计，以保证库盘减少淤积。购置吸泥船辅助低水位水库排沙。利用吸泥船可解决低水位时间坝前大量泥沙淤积，对排沙期造床和疏浚。

实行流域内现有的3座水库联合调度，为汛期低水位和空库排沙创造有利条件。充分发挥下游两座平原水库的反调节作用。选择合适时机，积极实施空库冲沙调度。通过2014年试验性的空库排沙调度证明，空库冲沙不会造成水资源浪费，也不会影响灌区整体性缺水。因此，水库空库冲沙调度应该与水库兴利调度、防洪调度一样纳入水库常态调度之中，并在平水年景时积极实施。

（责任编辑：刘青）

收稿日期：2015-11-24

作者简介：马桂英（1975-），女，工程师，主要从事水利工程建设运行管理。book=68,ebook=75期由于洪峰水流及泥沙的作用，加上人工排沙渠工程裁弯取直了主河河道，使水流更为规顺，达到了改善淤积河段河势的目的，提高河道的水流输沙能力，相对增加了汛期的挟沙能力。

中图分类号：TV145

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）01-0067-02