導語：水庫泥沙問題分析論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1前言

黃河是一條舉世矚目的多沙河流，小浪底水庫承接來自黃河三門峽及小浪底庫區的全部來沙量，泥沙淤積將是水庫運用面臨的突出問題之一。加強對水庫水文泥沙測驗及泥沙調度運用，控制庫區泥沙沖淤變化，關系到小浪底水庫的使用壽命及社會與經濟效益發揮，因此，小浪底水庫的泥沙問題備受國內外水利專家的關注。

小浪底庫區泥沙淤積測驗常設斷面174個，其中干流布設56個，左岸21條支流布設65個，右岸19條支流布設53個。根據設計要求，干流上的斷面在高程275m以上左、右岸埋設端點樁、控制樁各1個，在高程250m以下各埋設地形樁1個；支流上部分較窄斷面，左、右岸埋設端點樁、控制樁各1個，而地形樁則視具體情況酌情埋設，同時，為找樁定線的方便，在端點樁附近加埋了指示樁。

小浪底水庫蓄水至275m時，形成東西長130km，南北寬300～3000m的狹長水域，斷面法實測總庫容為126.5億m3，其中，支流庫容占總庫容的41.1%。通過近幾年的泥沙淤積觀測，結合樞紐近幾年來的調度運用情況，這里對小浪底水庫的泥沙問題進行了初步的分析與探討。

2水庫泥沙運用的設計原則

按小浪底水庫泥沙運用的設計思想，小浪底水庫泥沙運用應遵循的主要原則是：

（1）攔粗排細，且初期以攔沙運用為主。

（2）采用蓄清排渾運用方式，利用水庫75.5億m3的攔沙庫容和10.5億m3的調水調沙庫容，在50年運用期內相當于約25年內下游河床不再抬升。

3蓄水四年來水庫泥沙沖淤情況

通過對下閘蓄水4年來水庫泥沙淤積觀測資料的整編，我們得到：

（1）蓄水后第一年即2000年，水庫入庫沙量3.61億t，出庫沙量0.042億t，排沙比僅為1.2%。

（2）蓄水后第二年即2001年，水庫入庫沙量2.94億t，出庫沙量0.29億t，排沙比為9.9%。

（3）蓄水后第三年即2002年，水庫入庫沙量2.71億t，出庫沙量0.634億t，排沙比為23.4%。

（4）蓄水后第四年即2003年，水庫入庫沙量7.10億t，出庫沙量1.07億t，排沙比為15.1%。

在泥沙淤積形態方面，從2003年12月的觀測結果看，回水末端的淤積三角洲其頂點位置大約在距壩74.5km處，較汛前的頂點上延了26.8km，其頂點高程為244.9m。洲面段在距壩74.5km~113.1km之間，前坡段延伸到距壩49.6km，形成了一個長達63.5km的淤積三角洲。洲面段和前坡段的比降分別為0.28‰和1.43‰。通過計算，該三角洲泥沙淤積量為3.23億m3，占2003年水庫干流淤積量的93.3%。

在淤積泥沙的顆粒組成上，測驗范圍內淤積泥沙的粒徑普遍較細，d50一般在0.004~0.016m之間，屬于粉沙類。2003年汛后觀測結果顯示，在距壩40.9km以下，淤積泥沙其d50在0.004~0.008mm之間，屬極細的粉沙類。

4有關問題分析

4.1觀測手段的變革

傳統的水庫泥沙淤積觀測，特別是大型水庫泥沙淤積觀測一般均采用斷面法進行，其根本原因在于觀測儀器一個周期只能采集一個水深數據。如采用地形法觀測，費時費力，且觀測成本較高。2003年小浪底建管局引進了具有世界先進水平的條帶測深儀，使庫區淤積觀測從傳統的斷面法觀測轉變為地形法觀測，在提高測驗精度、降低勞動強度的同時，又使庫區水下地形實現了可視化演示，為實現水庫數字化管理奠定了基礎。該成果受到水利部有關領導的重視，并在長江提防工程水下部分復測中引進應用，效果良好。

條帶測深儀的引進，一方面降低了庫區泥沙淤積觀測的成本，經對比測算，每年按2個測次計算，每年可節省測驗費用在80萬元左右。另一方面，條帶測深儀的引進使大型水庫水下采用地形法測量變為可能，這將帶來水庫泥沙淤積觀測的一場變革，其意義及影響將是深遠的。

4.2泥沙淤積層的確定

在清水狀態下，水庫庫底泥沙淤積層的觀測一般容易實現，但在異重流形成渾水水庫后，利用聲波測深儀一般會測出兩個界面即清渾水界面與泥漿層界面，而庫底泥沙淤積層面卻無法測出。在這種情況下，泥沙淤積層的觀測是困擾水庫泥沙觀測人員的一道難題。在有些時候，為了準確測出泥沙淤積層的深度，觀測人員不得不冒險將重達150kg的鉛魚下放到庫底，以便弄清泥沙淤積層的位置。

通過這幾年對小浪底渾水水庫的觀測，筆者發現泥沙淤積層與泥漿層之間存在如下關系：

Hy=Hn-k

式中：Hy為庫底泥沙淤積層高度；Hn為渾水層內泥漿層高度；k為經驗系數。

根據小浪底水庫來水來沙情況以及這幾年的泥沙觀測實際，在利用12Khz的測深儀進行汛期渾水水庫觀測時，經驗系數k一般在0.65m~1.85m之間。因此，當渾水水庫出現時，在利用12Khz的測深儀很容易測出泥漿層高度Hn的前提下，進行泥沙淤積層Hy的推算則變的容易的多。

4.3排沙洞運用問題

在小浪底工程設計中，排沙洞主要用于汛期排沙，在汛期屬于經常開啟的洞室。通過對這幾年水庫調度運用情況的分析，筆者發現排沙洞的運用受到一定的限制。2002年汛期異重流形成達到壩前后，為了使排沙洞投入拉沙運用，小浪底建管局經請示主管部門后才得以解決。從這幾年排沙洞運用情況看，存在如下值得商榷的問題。

（1）從設計思路看，汛期特別是異重流到達壩前形成渾水水庫后，排沙洞關閉，很容易使發電機組的過機含沙量增大，造成水輪機葉片磨蝕，于機組的使用壽命不利。有時，為了停機避沙還影響到發電效益的發揮。

（2）調度部門決策排沙洞是否啟用主要是控制出庫含沙量，以免下游河道淤積抬升。從渾水水庫泥沙顆粒組成看，其d50一般在0.004~0.008mm之間，此類泥沙在一定水流強度的作用下很容易挾沙入海，一般不會造成下游河道的淤積，2003年后汛期的防洪運用就說明了這一點，同時，細紗攔在庫內，這與設計“攔粗排細”的指導思想也存在一定的矛盾。

（3）長期的排沙洞關閉，容易使排沙洞進口段被泥沙淤堵封死。另外，當塔前泥沙淤積高程較高時，也不利于塔前泥沙沖刷漏斗的形成，同時將威脅進水塔閘門的啟閉安全。

4.4淤積量比較

截止2003年12月，小浪底水庫累計淤積泥沙13.91億m3，平均每年淤積泥沙3.48億m3。而設計當初預測，小浪底水庫平均每年的泥沙淤積量為3.02億m3。兩者相比，小浪底水庫這幾年所攔泥沙特別是細紗明顯偏多。何況這幾年黃河來水來沙屬偏枯年份，特別是2002年入庫沙量僅2.71億t，較多年小浪底實測平均輸沙量少9.40億t。

因此，從維護水庫正常使用壽命出發，建議汛期多利用異重流進行排沙，將水庫淤沙庫容的使用壽命與下游河道的不抬高有機地結合起來，以便探索出一條水庫調度運用方式雙贏之路。

4.5淤積形態塑造

根據2003年汛后測驗結果，小浪底水庫縱向淤積形態在距壩49.6km以上呈三角洲淤積形態，這種形態屬不利的三角洲淤積形態。如若處理不當，可能形成庫中二級壩泥沙淤積型式，這將給未來的水庫調度運用帶來被動，因此，在小浪底水庫以后的調度運用中進行改善或調整已迫在眉睫。

今年汛期，黃河水利委員會組織了第3次調水調沙試驗，其最大的不同之處就在于在小浪底水庫的回水末端進行人工泥沙擾動，此舉也正是為了改善水庫上游不利的三角洲淤積形態。

5結語

通過以上分析，初步認為：

（1）條帶測深儀的引進使大型水庫采用地形法進行水下泥沙淤積觀測變為可能，這無疑給水庫泥沙淤積測驗的手段注入了新的活力。小浪底的實踐表明：由條帶測深系統給出的水下淤積形態直觀逼真，且可動態演示，其在提高觀測精度、降低觀測成本的同時也為水庫的數字化管理奠定了基礎。

（2）由泥漿層推算泥沙淤積層只是一種嘗試，但它可有效地解決渾水水庫條件下泥沙淤積層觀測難的問題。建議感興趣的專家學者就此問題做進一步的探討和分析。

（3）小浪底水庫這幾年的調度運用表明，排沙洞的調度一直是個敏感的話題。建議樞紐調度、管理及運用各方友好協商，在尊重科學的基礎上，使排沙洞發揮其應有的作用。

（4）泥沙淤積量是衡量水庫有效使用壽命的關鍵指標。結合小浪底水庫實測泥沙淤積量和設計預測泥沙淤積量分析，未來小浪底水庫應在汛期多利用異重流進行排沙，以便緩解目前水庫泥沙淤積偏快的被動局面。

（5）水庫泥沙的淤積形態直接關系到水庫的調度運用及效益的發揮。小浪底水庫2003年汛期形成的不利的三角洲淤積形態，有關人員已達成共識。今年黃河調水調沙試驗的突出特征即人工泥沙擾動便是在改善或調整這種不利的淤積形態方面邁出了第一步。