水库泥沙淤积研究综述

(重庆交通大学 重庆 400074)

一、引言

水库淤积在水库建设和运转中是一个非常难解决的问题。河流上修建水库后,库区即发生淤积。产生淤积的实质,显然是由于水位升高,过水面积加大,流速减缓,从而使挟沙能力降低所致在建设水库时，会一定程度上破坏河流的一些条件，比如水力、泥沙条件，而且还会破坏河床界限之间的平衡，这样，水沙条件和河床状态会随之改变。因此，在对于水库淤积问题上如何处理，将会影响到水库，带来一些问题[1]。

二、我国水库泥沙淤积研究综述

(一)水库淤积研究的成就和进展

尽管我国水库大量兴建的时间不算长，但是由于多沙河流多，水库淤积问题较多，影响又大，国家颇为重视。所以在水库淤积研究方面我国做了大量工作，取得了很多成果。

水库淤积是泥沙运动的后果，因而水库淤积的研讨是以泥沙运动基本理论为基础和手段的。我国泥沙运动理论方面的专著众多，有代表性的如武汉水利电力学院(张瑞瑾主编)的《河流动力学》、钱宁和万兆惠的《泥沙运动力学》、沙玉清的《泥沙运动学引论》、窦国仁的《泥沙运动理论》、张瑞瑾和谢鉴衡等的《河流泥沙动力学》等。这些专著对水库淤积理论的研究有重要的指导意义[2]。

在水库淤积形态方面,我国对三角洲形态的淤积研究较早。这方面的成果有对官厅水库的三角洲的淤积形态及计算的初步研究[3],三角洲的计算方法[11]及根据非均匀悬移质不平衡输沙的规律首次从理论上详细论证了水库三角洲淤积的形成特点、趋向性、前坡淤积比降和三角洲、洲面线与水面线方程等,并得到了官厅水库资料的验证。

(二)水库淤积引起的问题

(1)缩短水库寿命

对那些以供水或防洪为主要目的的水库来说,因为泥沙淤积减小了有效库容,所以水库的功能和效益都会受损;泥沙淤积得越快、越多,水库就报废得越早、寿命越短[4]。而如果水库的主要目的是发电或通过抬高水源水位实施灌溉,则早期的泥沙淤积通常不会改变原水位,影响似乎较小;但一旦淤积危及进水口和出水口,水库功能的发挥就会受阻,所以淤积同样会导致水库效能下降乃至水库报废[5]。

(2)库容减少，水库兴利效益降低

库容是水库除害兴利的基本条件，但因泥沙淤积库容减少，使水库原定兴利目标不能实现。有些水库为减缓淤积，延长水库使用寿命，不得不把水库运用方式由“蓄洪运用”改为“蓄清排挥”运用。这样，水库的兴利效益虽有所降低，但却可以长期保持一部分库容。因此，从长远考虑，这样做无疑是正确的[6]。

(3)破坏航运条件

水库的回水变动区将出现泥沙淤积,形成三角洲,抬高河床、堵塞航道,造成航运条件变坏。并且,回水区内的三角洲还可能减少过河桥下的净高,甚至在枯水季时造成通航困难。

(4)污染水质

泥沙是有机和无机污染物的载体，沉积在库区的泥沙对水质影响很大。如官厅水库水中含有的汞、等有毒物质的含量较高，曾造成库区渔业减产[7]。

(5)降低水电站的发电能力

水库淤积减少水库的有效库容，使水电站的发电能力降低。如果淤积形成的三角洲在大坝附近形成，还可能阻碍水流进入发电机,并增加进入发电机的泥沙、从而磨损涡轮机叶片和闸门座槽。

(三)水库泥沙淤积的防治措施

(1)降落水位冲沙

冲沙即对淤积泥沙的再侵蚀,降落水位冲沙和上述方法一样，都是在洪水过程中排泄泥沙；不同之处是，降落水位冲沙时水库的水位比排泄洪水中的泥沙时水库的水位更低。这样，降落水位冲沙会使整个水库库区河道上形成向河水一样流动的水流，从而冲刷较大面积的已淤积的泥沙，使得下泄泥沙多于人库泥沙。

(2)水库泥沙的拦截

在水库上游采取拦沙措施，减少入库泥沙，是防止和减少水库淤积的最根本办法。水库泥沙主要来自上游流域内的地表侵蚀。黄河的泥沙主要来源于黄土高原的千沟万壑。修建于沟道中的淤地坝，从源头上拦截、封堵了泥沙向下游输送的通道，不但能够抬高侵蚀基准面，稳定沟床，制止沟岸扩张、沟底下切和沟头前进，减轻沟道侵蚀，而且能够拦蓄坡面汇入沟道的泥沙[8]。

(3)水库排沙减淤

利用水沙运动的特性采用各种方法进行排沙，是减少水库淤积的有效方法。下面介绍两种主要方式。第一，滞洪排沙。当入库洪水流量大于泄水流量时，会产生滞洪臃水。滞洪期内整个库区仍保持一定的行近流速，部分粗颗粒泥沙淤积在库中，细颗粒泥沙可被水流带至坝前排出库外，这就是滞洪排沙。第二，异重流排沙。在水库蓄水期间，当入库洪水形成潜入库底向坝前运动的异重流，若能适时打开排沙孔闸门泄放，就可将一分泥沙排走，减少水库的淤积。

三、结论

水库泥沙淤积是水库运行治理的难题之一，本文介绍了几种水库淤积引起的问题，最后总结了几种防治措施。针对不同类型和地区的水库，国内众多科研工作者研究总结和汲取经验教训，建议水库设计、施工和运行期间，结合现场的实际情况，详细深入地研究相应的排沙治理方案，对水库运行安全和经济效益起到积极的重大作用。