闹德海水库泥沙淤积问题及对策探析

苏秀颖

(辽宁省闹德海水库管理局，辽宁阜新 123000)

闹德海水库泥沙淤积问题及对策探析

苏秀颖

(辽宁省闹德海水库管理局，辽宁阜新 123000)

我国是一个多泥沙河流的国家，泥沙淤积问题一直是困扰河流治理和水库正常发挥效益的主要问题。本文针对闹德海水库泥沙淤积问题，从排沙减淤和优化调度入手，提出开展河工模型试验和调水调沙试验、加强水情沙情监测、增加异重流观测、开展分流量级运用方式研究等对策来解决水库泥沙淤积问题，从而有效延长水库使用寿命，实现水库效益最大化。

泥沙淤积;河工模型;调水调沙;异重流观测;分流量级

1 水库概况

1.1 工程概况

闹德海水库位于辽宁彰武县满堂红乡，与内蒙古自治区库伦旗毗邻。工程建成于1942年，历经四次改建或加固，防洪标准达到百年设计、千年校核，最大库容2.17亿m3。水库自建成以来曾经抵御了20余次大洪水，削减洪峰达70%以上，保障了下游彰武、新民两县县城、铁路、公路、农田和沿岸人民生命安全;1970年以后，每年向下游提供农田灌溉用水约5000万m3，1994年底，闹德海水库又成为了阜新市重要供水水源地之一，为促进地区经济健康稳定发展发挥了重要作用。

1.2 流域概况

闹德海水库是柳河上唯一一座大(2)型控制性水利工程，坝址以上河长155km，占柳河全长的52%，控制流域面积4051km2，占柳河流域面积的59%。闹德海以上流域属于半干旱地区，多年平均降雨量419mm，多年平均径流量2.76亿m3。柳河上游主要有三条支流，南支扣河子河发源于内蒙古奈曼旗境内;中支乌根稿河发源于内蒙古库伦旗境内，在闹得海水库上游注入扣河子河;北支养畜牧河发源于库伦旗，流经科左后旗，至乌兰火烧附近与扣河子河汇流后，注入闹得海水库。柳河上游地处科尔沁沙地南缘，是一条多泥沙河

流，流域内沙丘、沟壑、漫岗、坨甸等地形复杂多变，各地产汇流条件各异，洪水特点为水少沙多、暴涨暴落，多年平均含沙量47kg/m3，多年平均输沙量1034万t。

1.3 库区地形特征

闹德海水库为河道型水库，坝址以上4km范围内为曲折型峡谷，两岸岩石陡立，谷宽50～100m。峡谷上游为复式河槽，河宽300～800m，滩坎高1～3m，再向上河道呈S形弯，滩坎高1～3m，两岸滩坎间距可达1200～1500m，是“大肚子”河段，汇合口以上干流(扣河子河)河道有三处大弯道，河宽200～250m;养畜牧河河道较顺直，河宽300～400m。为准确掌握水库泥沙淤积情况，在库区内布设了67个横断面。见下图。

闹德海水库测淤断面分布示意图

2 问题的提出

建库初期，闹德海水库是典型的滞洪水库，随着水库除险加固或改建工程完工，其运用方式相应改变，从全年无闸门控制的自由泄流到“蓄清排浑”、从“延长蓄水”到汛期低水位运行，经历了四个运用阶段，水库作用也由单一的滞洪变为具有防洪、灌溉、供水等综合利用功能。由于柳河为多泥沙河流，闹德海水库每年进行库区淤积测量工作，通过对历年实测资料的分析，发现目前库区泥沙淤积情况严重，而且呈逐年上升趋势，据统计，2000年以来新增淤积体已达480万m3(累计淤积670万m3)，已大大减少了水库有效库容。分析其原因，主要有以下三点:ⓐ水库调度运用方式的改变，致使水库冲淤无法达到多年平衡;ⓑ2000年以来多年干旱少雨，致使洪水资源短缺，虽然来沙减少但是水量也相应减小，如果不能充分利用有限洪水资源进行调水调沙，上游来沙将逐年在水库落淤，淤积体必然会逐年增加;ⓒ由于库区确权划界工作还没有完成，水库上游右岸内蒙古库伦旗百姓多年耕种河滩地，致使淤积体固结，无法利用水库调蓄作用进行有效排沙。为了延长水库使用寿命，实现水库可持续发展，应研究切实可行的排沙减淤对策，从而达到水库防洪和兴利效益最大化。

3 对策探析

为解决闹德海水库泥沙淤积问题，提出以下对策:

3.1 开展实验室河工模型试验，建立河流数学模型

水库淤积主要包括淤积的数量、部位和形态三个

方面的问题。经过多年的发展，河工模型的实际运用已逐渐趋于成熟，并取得了广泛认同，尤其是对于某些复杂问题进行物理模型试验一直是研究和解决该类问题最重要和最有效的方法，在实践中已经得到长期应用和发展。随着计算机技术的发展，河流数学模型近年来得到了较快的发展，并在三门峡、小浪底、三峡等重大水库得到了应用。因此，开展实验室河工模型，也应成为闹德海水库泥沙淤积研究的一个重要手段。

3.2 利用河工模型试验结果或水库泥沙研究成果，开展调水调沙实践

所谓水库调水调沙，就是在充分考虑水库下游河道输沙能力和水库排沙能力的情况下，利用水库的调节库容对河流的径流和泥沙作适时的蓄存和泄放，使目前不协调的水沙关系变为相对协调的水沙关系，有利于河道输沙，减轻水库库区及其下游河道泥沙淤积，同时兼顾水库兴利效益的发挥。在闹德海水库实际调度工作中，应利用河工模型成果或水库泥沙淤积研究成果，进行调水调沙实践，以积极探寻水库水沙规律，建立相适应、相协调的水沙关系，为水库科学调度提供依据。

3.3 加强水情和沙情观测

闹德海水库流域内水沙特点为暴涨暴落、沙峰尖瘦。水库上游有3个入库控制站，还有13.44%的未控区，入库的洪水泥沙过程很难得到准确的观测和预报，直接影响了水库的合理调度。而水沙过程的准确观测是水库精准调度、高效排沙的基础，因此建议建立水沙因子观测站，增加汇流后的流量和含沙量观测，完善出库和下游河道水沙观测，做到协调统一，为水库合理调度、科学分析水库输沙规律提供基础支撑。

3.4 增加异重流观测

闹德海水库库区比降大、洪水期入库含沙量大，容易形成异重流。根据异重流排沙比与库区地形的关系，闹德海水库平均排沙比可达40%。长期以来库区缺少异重流观测，直接影响了水库调度和异重流排沙效果。因此，应该:ⓐ尽快建立水沙因子观测站，恢复同步水位观测站，进行汛期特别是洪水期回水末端和坝前段含沙量垂向分布观测，观测异重流潜入条件，积累异重流观测基础资料，研究闹德海水库异重流形成、输移规律，为确定闸门开启时机、及时进行异重流排沙提供技术依据;ⓑ开展回水变动区河床冲淤变化分析，及时掌握水库淤积上延发展情况。

3.5 开展水库调度运用方式研究

对于多泥沙河流上的水库，调度运用方式将直接影响水库的使用寿命。由于水库流域内2000年以来超过100m3/s的洪水很少，且持续时间短(多在3h之内)，所以水库调度运用多采用入库等于出库泄流方式(当入库流量小于100m3/s时，入库等于出库)，泄流设备全开情况几乎没有发生过(当入库流量大于100m3/s时，全开泄流设备)。因此，应进一步开展水库调度运用方式研究，以探讨更加科学有效的调度运用方式，从而解决排沙与兴利的矛盾。建议:ⓐ开展分流量级运用方式研究，将水库上游来水进行分级，再根据来水的不同量级确定坝前运用水位(目前应用分流量级来解决水库淤积的水库较多，如:嘉陵江东西关水库、龚嘴水库);ⓑ进一步分析2000年以来入库水沙规律，合理确定敞泄控制条件(流量级、敞泄时间等)。

3.6 开展水库排沙和拦沙设施研究

通过分析，当洪水期流量大于90m3/s敞泄时水库仍然为淤积，长期下去可能会影响水库的兴利库容。为减轻库区淤积，确保水库兴利效益的发挥，建议在适当位置增建排沙洞，将泥沙直接排出水库。为此，建议:ⓐ开展排沙设施研究，可选择合适位置进行排沙洞的位置、形式、布局、排沙效果、实施可行性等方面的研究和论证;ⓑ开展多沙支流修建子水库研究，拦截洪水期泥沙的同时也可作为储备水库，对于闹德海水库更具有现实意义。

3.7 其他措施

积极争取实现上下游水库联合调度，人为增加有效洪峰历时，提高排沙效率;加强柳河流域降雨、产流、产沙、洪水传播等分析，为闹德海水库洪水期调度提供科学依据;开展淤积极限研究。根据柳河流域水沙变化发展趋势，研究低限库容和下游河道允许淤积高程红线，以及维持该极限的减淤措施;工程措施和生物措施相结合，加强柳河流域水土保持，从根本上解决柳河泥沙问题。 4 结语

作为柳河上唯一已建的控制性水利工程，闹德海水库运用70余年对促进地方经济发展、保护上下游沿岸百姓生命安全发挥了重要作用。柳河是一条多泥沙河流，因此在研究探讨闹德海水库泥沙淤积问题的同时，也应综合考虑下游河道减淤问题。

［1］辽宁省闹德海水库管理局．闹德海水库加固期排沙技术研究［R］．2009．

［2］辽宁省闹德海水库管理局．闹德海水库泥沙问题研究［R］．2011．

［3］杨极，等．泥沙研究［M］．北京．中国水利水电出版社，2005．4．

［4］谢鉴衡，等．河床演变及整治［M］．北京:水利水电出版社，1987．

［5］沙玉清．泥沙运动学引论［M］．北京:中国工业出版社，1965．

On sediment deposition problem and countermeasure in Naodehai Reservoir

SU Xiuying
(Liaoning Naodehai Reservoir Administration，Fuxin 123000，China)

China is a country with many sediment rivers．Sediment deposition problem has always plagued river control and normal benefits of reservoirs．In the paper，reservoir sediment deposition problem is solved through measures of implementing river engineering model experiment and water-sediment regulation experiment，strengthening water and sand condition monitoring，increasing density flow observation，carrying out shunt scale application mode research，etc．from the perspective of sand sediment reduction and optimal operation aiming at sediment deposition problem in Naodehai Reservoir，thereby effectively prolonging service life of reservoir and realizing maximization of reservoir benefits．

sedimentation;river engineering model;water-sediment regulation;density flow observation;shunt scale

TV697.3+1

A

1005-4774(2015)06-0067-03