水库泥沙淤积及减淤措施

水库泥沙淤积及减淤措施

发布时间：2021-07-08T03:51:55.194Z 来源：《防护工程》2021年9期 作者： 郭凌志

[导读] 由于我国大多数河流泥沙含量较大,这就造成了严重的水库泥沙淤积现象,对泥沙处理是否妥当,将会影响到水库运行中效益的发挥及水库的使用寿命。

重庆交通大学，河海学院 重庆 400041

摘要：由于我国大多数河流泥沙含量较大,这就造成了严重的水库泥沙淤积现象,对泥沙处理是否妥当,将会影响到水库运行中效益的发挥及水库的使用寿命。本文通过对水库泥沙淤积形成机理和过程的阐述，对水库泥沙淤积问题进行了科学分类，并针对每种情况进行了详细

探讨。通过简要的分析，提出了几点减淤措施。

关键词：水库；泥沙淤积；分析；减淤措施

1 前言

一定区域的降雨汇集成河流,这个河水的区域称为“流域”。我们用分水岭作为流域的边界,河口以上分水岭内的区域称为流域面积,如果在河流上修建水库,则坝址以上分水岭那一部分面积是水库的集水面积[1]。水库中泥沙产生的主要原因是集水面积内岩石的风化,另一部分则是

来自水库上游河床的冲刷或河流两岸的崩塌。流域内地表侵蚀的程度与土壤、气候、地形地貌及人类活动等因素有关。如果土壤较为松散,

植被覆盖率差,水土流失就会变得严重[2]。

2 泥沙输送与水库淤积

溃水库泥沙淤积速率决定于水库所拦截的入库泥沙量。如果库容超过1000万立方米，假定水库截淤效率为100%。小型建筑物的截淤效率可以通过水库入口以上和坝下的水文测量设备量得数据，通过悬移质的对比以及水库地形测量资料，或利用截淤效率曲线等方法得到，

也可以由经验判断加以估计。

水库沉积物按泥沙粒径分区沉积，大体可分三种类型（1）回水区沉;（2）三角洲沉积；（3）库底沉积[3]。

回水区沉积物系由粗料组成，它沉积在水库入口即回水区附近，水库正常运行水位高程上。回水区沉积是主要的推移质集中区。在某些水库回水沉积区，由于水生植物的生长，减缓了入库流速，促使推移质沉积。还有一些水库，泥沙沉积抬高了河床，增加了水库入口上

游的洪灾。较大的洪水终将冲击泥沙并将泥沙带入库中 。沙与较大粒径的沉积物往往淤积在水库入口的三角洲沉积带。可以根据入流的粗

沙含量及其比重以及库区地形估计三角洲沉积区的范围。

根据泥沙粒径，总输沙量可以分为冲泻质和推移质两个组成部分。根据定义，冲泻质系由小粒径泥沙组成，并主要以悬浮状态输移。推移质系由较冲移质粒径为大的泥沙组成，虽然推移质集中在河床底部，但仍能以悬浮状态输移。冲泻质的浓度取决于冲泻质给河槽的输

送量，而不取决于河槽的输送能力。冲泻质主要来源于片蚀和细沟侵蚀等地表过程。推移质的含量取决于水流对它的启动能力，它来源于

细谷和细沟侵蚀等集中径流过程，或大量废渣直接抛入河槽中。大部分冲泻质一经进入河槽最终均可到达水库。推移质由于其粒径较大而

比冲泻质更易于在其输送途中沉积。

侵蚀通常在建坝之前的一个相当长时期就发生了，其中大部分泥沙在其输移过程中成为淤积河段的沉积物。控制河槽泥沙输移最有效的方法不是直接取决于土地管理政策，而是采取防洪措施。但是通过土地管理政策可以间接地达到防洪的目的，因为土地管理政策可以增

加初期排水和入渗率，从而改进流域水文条件以削减洪峰和洪量，但在大洪水时仍可超过其容量。如果不修建一些防洪坝和拦沙库，则在

大洪水时会有大量泥沙进入水库。

3 泥沙淤积危害

由于在河流上修建水库的目的不同,运行制度各异,泥沙淤积所带来的问题也各不相同。一般来说,水库泥沙淤积会带来以下影响。

3.1破坏航运条件

水库正常运行后,在回水变动区域内会出现泥沙淤积,形成的三角洲。这使得河床抬高、堵塞航道,逐渐破坏运输线路。而且,生成的三角洲还会减少过河桥下的净高,甚至在枯水季时造成通航困难。上游河段河水的含沙量越高,水库水位的变幅越大,水库回水区内形成的三角洲就

越大,对航运的影响也就越严重。所以,设计水库回水区内的新建桥梁时,应考虑水库的调度运行方式及河道的可能淤高。

3.2缩短水库寿命

对于防洪目地的水库,由于泥沙淤积减少了有效库容,所以水库整体的功能和效益都会受到损失。如果水库的主要目的是通过抬高水源水位实施灌溉或发电,则早期的泥沙淤积通常不会改变原来的水位,似乎影响比较小[5]。可一旦淤积危及进水口和出水口,水库功能的发挥就会受到阻碍,由此可见淤积问题同样会导致水库效能下降。

3.3降低水电站发电能力

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。涡轮机叶片的磨损与泥沙粒径有关 , 一般认为, 泥沙的粒径若大于零点二五毫米, 就

会磨损叶片。

4 入库泥沙防治与减淤措施

早期修建的水库,比较普遍采用的泥沙处理办法是在规划水库时,预留一个死库容存放泥沙。实践表明,这种处理泥沙的方法违背了泥沙淤积的客观规律,并且花费较多。因为多数水库的泥沙淤积首先是从回水末端开始,以一定的纵比降向上、下发展,所以在堆沙库容淤满之前,部

分有效库容已经被淤积的泥沙所侵占,影响了水库经济效益的发挥。其次当入库沙含量较大时,相应的堆沙库容也很大,必然增加工程的投资

额。

4.1在水库上修建拦沙堰或拦泥库

最早兴建的官厅水库上游诸支流上共修建大、中、小型水库517座,有些水库兴建的目的就是为了拦截淤泥,大大减缓了水库的泥沙淤积。辽宁柳河上的闹得海水库,在其上游修建7座混凝土拦沙堰,堰身较低,库容不大,主要拦截粗砂和卵石,尽可能的延长了拦沙堰的使用寿命。

积极开展流域内土保持工作,控制水土流失,是减少入库泥沙的有效途径,也是保护国土资源,综合治理生态环境的重要组成部分[6]。黄河流域

在多沙区域中的水土保持工作已经取得了明显成效。虽然水土保持工作是治本之策,但实施起来难度大,时间长、见效慢,不仅涉及技术方面的

问题外还涉及到农业、环境等其他因素,必须下决心,才能见成效。

4.2减淤措施

1）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。冲沙效率取决于水库的地形位置、泄水流量、泄水孔高程、入库泥沙特徵、运用方式、冲沙历时

等。一个水库如果具备以下条件, 可以使用冲沙方法:第一, 库容流量比较小, 有多余的水可用于冲沙第二 , 有明显的乾湿季 , 水库可在雨季的

前期排沙, 而在后期蓄水 ;第三, 从经济效益考虑, 排沙较适用于给水工程, 对水电站来讲 , 为了冲沙而降低水位将导致发电能力下降[ 4] 。

2）上述方法都是在洪水期采用的，放空冲沙则既可以在汛期进行、 也可以在非汛期进行,特别是若在汛期期间、 洪水期之前或之后进行,冲沙效果更好。

3）疏浚就是把水底的泥沙移到水面并送到别的地方 。如果不能采用分流排沙 , 冲沙效果也很差, 或为了节水而不能采用降落水位冲沙,又不能通过增加坝高来增大库容, 这时可以考虑采用疏浚方法 。通常疏浚所需的费用比较高 , 但如果淤积物可用于制造建材或其他有用的材

料, 就可以降低疏浚成本。

5 结语

水库泥沙淤积问题是水库建设及运行难题,一直受到有关部门和科技工作者的高度重视。本文通过对泥沙来源、形态及危害的分析。应该从流域治理入手,针对不同情况实施有效的整治措施。与传统的方法相比,从根本上切断入库泥沙来源,减少了入库泥沙数量。

参考文献（References）：

[1]钱宁，主编.高含沙水流运动[M].北京:清华大学出版社,1989,9.

[2]张瑞瑾, 谢鉴衡, 王明甫, 等.河流泥沙动力学 [ M] .北京:水利电力出版社, 1989.

[3]王嗣飞.水库泥沙淤积问题防治措施探讨[J].中国科技信息,2008(16):69-70.

[4]丁金凤.水库泥沙淤积问题研究[J].吉林水利,2009(09):11-12+15.

[5]林洁.水库淤积形成及其影响和应对措施[J].农田水利,2012.

[6]于林文.水库泥沙淤积问题的研究[J].科技资讯,2013(29):57.