小浪底水庫的泥沙問題

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1、小浪底水庫的泥沙問題-農(nóng)田水利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(qū)的全部來沙量，泥沙淤積將是水庫運(yùn)用面臨的突出問題之一。加強(qiáng)對(duì)水庫水文泥沙測驗(yàn)及泥沙調(diào)度運(yùn)用，控制庫區(qū)泥沙沖淤變化，關(guān)系到小浪底水庫的使用壽命及社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮，因此，小浪底水庫的泥沙問題備受國內(nèi)外水利專家的關(guān)注。小浪底庫區(qū)泥沙淤積測驗(yàn)常設(shè)斷面174個(gè)，其中干流布設(shè)56個(gè)，左岸21條支流布設(shè)65個(gè)，右岸19條支流布設(shè)53個(gè)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，干流上的斷面在高程275m以上左、右岸埋設(shè)端點(diǎn)樁、控制樁各1個(gè)，在高程250m以下各埋設(shè)地形樁1個(gè)；支流上部分較窄斷面，左

2、、右岸埋設(shè)端點(diǎn)樁、控制樁各1個(gè)，而地形樁則視具體情況酌情埋設(shè)，同時(shí)，為找樁定線的方便，在端點(diǎn)樁附近加埋了指示樁。小浪底水庫蓄水至275m時(shí)，形成東西長130km，南北寬300～3000m的狹長水域，斷面法實(shí)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(jié)合樞紐近幾年來的調(diào)度運(yùn)用情況，這里對(duì)小浪底水庫的泥沙問題進(jìn)行了初步的分析與探討。2水庫泥沙運(yùn)用的設(shè)計(jì)原則按小浪底水庫泥沙運(yùn)用的設(shè)計(jì)思想，小浪底水庫泥沙運(yùn)用應(yīng)遵循的主要原則是：（1）攔粗排細(xì)，且初期以攔沙運(yùn)用為主。（2）采用蓄清排渾運(yùn)用方式，利用水庫75.5億m3的攔沙庫

3、容和10.5億m3的調(diào)水調(diào)沙庫容，在50年運(yùn)用期內(nèi)相當(dāng)于約25年內(nèi)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(duì)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

4、%。在泥沙淤積形態(tài)方面，從2003年12月的觀測結(jié)果看，回水末端的淤積三角洲其頂點(diǎn)位置大約在距壩74.5km處，較汛前的頂點(diǎn)上延了26.8km，其頂點(diǎn)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(gè)長達(dá)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(jì)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(yàn)范圍內(nèi)淤積泥沙的粒徑普遍較細(xì)，d50一般在0.004~0.016m之間，屬于粉沙類。2003年汛后觀測結(jié)果顯示，在距壩

5、40.9km以下，淤積泥沙其d50在0.004~0.008mm之間，屬極細(xì)的粉沙類。4有關(guān)問題分析4.1觀測手段的變革傳統(tǒng)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(jìn)行，其根本原因在于觀測儀器一個(gè)周期只能采集一個(gè)水深數(shù)據(jù)。如采用地形法觀測，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且觀測成本較高。2003年小浪底建管局引進(jìn)了具有世界先進(jìn)水平的條帶測深儀，使庫區(qū)淤積觀測從傳統(tǒng)的斷面法觀測轉(zhuǎn)變?yōu)榈匦畏ㄓ^測，在提高測驗(yàn)精度、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，又使庫區(qū)水下地形實(shí)現(xiàn)了可視化演示，為實(shí)現(xiàn)水庫數(shù)字化管理奠定了基礎(chǔ)。該成果受到水利部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的重視，并在長江提防工程水下部分復(fù)測中引進(jìn)應(yīng)用，

6、效果良好。條帶測深儀的引進(jìn)，一方面降低了庫區(qū)泥沙淤積觀測的成本，經(jīng)對(duì)比測算，每年按2個(gè)測次計(jì)算，每年可節(jié)省測驗(yàn)費(fèi)用在80萬元左右。另一方面，條帶測深儀的引進(jìn)使大型水庫水下采用地形法測量變?yōu)榭赡?，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(yuǎn)的。4.2泥沙淤積層的確定在清水狀態(tài)下，水庫庫底泥沙淤積層的觀測一般容易實(shí)現(xiàn)，但在異重流形成渾水水庫后，利用聲波測深儀一般會(huì)測出兩個(gè)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(shí)候，為了準(zhǔn)確測出泥沙淤積層的深度，觀測人員不得不冒險(xiǎn)將

7、重達(dá)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(duì)小浪底渾水水庫的觀測，筆者發(fā)現(xiàn)泥沙淤積層與泥漿層之間存在如下關(guān)系：Hy=Hn-k式中：Hy為庫底泥沙淤積層高度；Hn為渾水層內(nèi)泥漿層高度；k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。根據(jù)小浪底水庫來水來沙情況以及這幾年的泥沙觀測實(shí)際，在利用12Khz的測深儀進(jìn)行汛期渾水水庫觀測時(shí)，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)k一般在0.65m~1.85m之間。因此，當(dāng)渾水水庫出現(xiàn)時(shí)，在利用12Khz的測深儀很容易測出泥漿層高度Hn的前提下，進(jìn)行泥沙淤積層Hy的推算則變的容易的多。4.3排沙洞運(yùn)用問題在小浪底工程設(shè)計(jì)中，排沙洞主要用于汛期排沙，在汛期屬于經(jīng)常開

8、啟的洞室。通過對(duì)這幾年水