子洲县康家沟水库泥沙淤积分析计算

燕荔

(陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001)

子洲县康家沟水库泥沙淤积分析计算

燕荔

(陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001)

本文以陕西省榆林市子洲县康家沟水库的水沙基础资料以及库区特性为基础，运用经验公式法及试摆淤积体法，对位于大理河一级支沟杨家沟上康家沟水库进行泥沙淤积分析与计算,为研究多泥沙河流上的全拦全蓄小水库工程，提供有益的帮助与借鉴作用。

水沙基础资料；泥沙淤积；淤积形态；分析计算

1 流域概况

大理河属无定河一级支流，发源于靖边县南部的白于山东部，自西向东依次流经靖边、横山、子洲，在绥德县城附近汇入无定河。该流域地处陕北黄土高原腹地，属黄土高原丘陵沟壑地貌，西部以黄土梁状丘陵为主，东部以黄土峁状丘陵为主，梁峁起伏，沟壑交错。地势西高东低，海拔高度在863m～1405m之间。流域内植被较差，水土流失严重。

大理河流域面积3906km2，分布在绥德、子洲、横山、靖边、子长等五个县，干流全长170km，平均比降3.16‰。大理河在子洲县境内流域面积为1385km2，河长60km。大理河左岸较大支流有小理河、焦家河、岔巴沟等，右岸有青阳岔、槐树岔、驼耳巷沟等。

2 工程概况

拟建的康家沟水库及供水工程位于大理河左岸的杨家沟内，该工程包括大坝、张家寨取水枢纽、张家寨泵站和供水管线四部分。通过设在大理河干流的泵站，将大理河地表径流抽至康家沟水库进行调蓄。张家寨泵站均位于子洲县城上游大理河左岸，距县城约3km。泵站取水口位于大理河干流。

康家沟水库及供水工程建筑物主要由康家沟大坝、张家寨取水枢纽、抽水泵站及供水管道等部分组成。设计大坝为均质土坝，坝高50.0m，坝顶宽7.0m，总库容306.2万m3，坝顶高程958.5m，正常蓄水位955.5m，死水位934m。

3 水库运行方式及泥沙调度方式

根据设计水平年子洲县双湖峪镇、苗家坪镇城镇居民综合生活用水以及苗家坪工业园区内各企业工业生产用水要求，考虑附近大理河水源特点，大理河为多泥沙河流，泥沙淤积致使不能布置蓄水工程，这就要求把大理河受沙限要求的水量调入有条件的水库中进行调蓄。

经对附近有条件的河、沟进行综合勘察分析，选取在杨家沟修建康家沟水库。大理河调水入康家沟水库，经康家沟水库调蓄，满足工程需水要求。

杨家沟流域径流量为7.17万m3，远小于工程需水量691万m3，可将杨家沟本流域径流量作为生态流量下泄。

大理河为多泥沙河流，直接由大理河抽水入库，必然抽水携沙，加大康家沟水库淤积。

故在大理河泵站处设置泥沙处理设施，处理后的清水从泥沙设施出水口的输水管道进行供水，若处理后的清水水量满足受水区需水要求，余水通过泵站抽水充库；若不满足，则由水库进行补水。

在水库满足供水效益条件下，康家沟水库工程，采用全蓄全拦的水库调度运行方式。

4 基础资料

根据工程布置及水库运行方式，进康家沟水库的沙量由两部分组成：

4.1 康家沟水库本流域来沙量

康家沟水库坝址多年平均悬移质沙量为1.89万t，各月分配过程见表1，推悬比按10%计，推移质输沙量为0.189万t。悬移质与推移质合计值为2.08万t。

表1 坝址断面多年平均悬移质输沙量各月分配表

4.2 库区塌岸沙量

根据地质资料提供：954m高程时的最终塌岸方量为71.3万m3，其中近坝址处有10.7万m3塌岸量；水位960m高程时的最终塌岸方量为82.0万m3，其中近坝址处有11.5万m3塌岸量。

5 基础资料的分析采用

5.1 康家沟水库本流域来沙量

康家沟水库坝址年入库沙量推移质、悬移质为2.08万t。

5.2 库区塌岸沙量

对坝前塌岸量进行工程地质分析，结合施工组织设计要求，近坝址处塌岸量可作为上坝料处理，不计入总塌岸量中，所以根据不同高程塌岸量，954m高程时的最终塌岸方量为60.6万m3，960m高程时的最终塌岸方量为70.5万m3，进行线性内插，得出水位955.5m高程时的塌岸量为63万m3。

结合工程实际情况分析，水库蓄水后导致库岸再造，最终形成一个相对稳定的岸坡，其中坍岸方量中一部分在坍岸范围内自身稳定，另一部分塌落到库区内，偏于对工程安全考虑，总塌岸量63万m3在水库运行初期塌落至库区。

6 泥沙淤积计算目的

根据规范要求，结合本工程特点，泥沙淤积计算目的为：水库运行30年后的水位库容曲线；水库运行30年的淤积形态和坝前淤积高程；在水库淤积30年床面上进行不同工况回水计算。

图2 康家沟水库锥体淤积纵剖面示意图

7 淤积计算成果

7.1 淤积形态

①横向淤积分布

由于康家沟水库坝址处库内水深较大，淤积使河道整个断面淤高，故淤积横向分布按照不分滩槽计算。

②坝址纵向淤积型态判别与分析计算

式中：α'——淤积形态判别系数，α'＜2.2，为锥体淤积，α'＞2.2，为三角洲淤积或带状淤积。

V——汛期平均库水位以下库容，V= 101.32万m3；

Ws——多年平均入库沙量，Ws=1.54万m3；

J0——库区原河道比降，以万分率计，J0=170。

经计算，α'为0.39＜2.2，故按锥体淤积形态进行淤积分布计算。

7.2 淤积末端位置的确定

图1 水库锥体淤积纵剖面示意图

图中：Jo——为坝址以上天然河床平均比降；

L0——最高库水位与原库底AB的水平交点距坝址的距离；

L——淤积起点A距坝址的距离，其中L=KL0，系数K此次取1.0；

J——水库锥体淤积后的比降。

根据上述水库淤积纵剖面示意图（图1），泥沙淤积量应等于锥形AOB的体积。康家沟水库拟定采用全拦全蓄运用方式，根据沟道纵断面图，坝址处河床高程位置为B，即B点高程为911m（沟底），该库最高库水位955.5m与原库底线的水平交点A的位置，从沟道纵断面，根据水库实际情况，选k=1.0，根据公式L=kL0计算，则淤积末端A距离坝址距离为：L=1.592km。

表2 康家沟水库不同运用年限库容曲线计算成果表

7.3 试摆确定淤积部位

从淤积末端A出发，试作几条淤积纵剖面线，交于坝轴线于O，即坝前淤积高程，使锥体AOB体积等于淤积量46.2万m3，其淤积面AO线即为所求的淤积面。

根据所剖的沟道纵断面、18个横断面，假设不同的坝前淤积高程，通过试算，确定坝前淤积高程。

图3 康家沟水库不同运行年限库容曲线

经过试算，坝前淤积高程为945m时，淤积总量为92.28万m3；坝前淤积高程为943m时，淤积总量为78.09万m3；坝前淤积高程为942m时，淤积总量为75.24万m3；坝前淤积高程为929m时，淤积总量为33.12万m3，当坝前淤积高程为932m时，淤积总量为46.36万m3，与实际淤积量46.2万m3基本一致，可以认为AO线为所求的淤积面，比降为i=14.6‰。康家沟水库淤积形态分布结果见图4。

7.4 淤积库容曲线计算结果

由天然水位～库容曲线及水库运用30年，46.2万m3泥沙形成锥体淤积形态，并考虑库区塌岸63万m3，累计侵占库容容积约109.2万m3，可得到水库运用30年的水位～库容曲线。成果见表2及图5。

7.5 死水位

水库30年淤积量为109.2万m3，坝前淤积高程为932m，淤积坡降14.6‰。水库供水建筑物进口布置在库内，取水形式为分层取水放水塔，可适应不同高程的取水要求。输水管道取水采用分层取水，根据供水建筑物的布置，本阶段确定康家沟水库坝址死水位934m。

8 结论与建议

通过子洲县康家沟水库泥沙淤积分析计算，可以得出：

在多泥沙河流上修建小水库，采用经验公式法及试摆淤积体方法计算泥沙淤积量以及坝前淤积高程，简单方便，可大大提高工作效率。为水库确定死水位和调节库容，提供了基础参数；也为确定供水建筑物进水口的最低高程，引水建筑物的布置提供依据，以便更合理的确定水利枢纽工程的总体布置。陕西水利

[1]韩其为.水库淤积[M].北京：科学出版社，2003，40～80.

[2]陕西省水利科学研究所河渠研究室、清华大学水利工程系泥沙研究室.水库泥沙[M].北京:水利电力出版社，1978，29～80.

（责任编辑：畅妮）

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