王瑶水库淤积问题探析

余　蕾

(陕西省延安市王瑶水库管理处,陕西 延安 716000)



王瑶水库淤积问题探析

余蕾

(陕西省延安市王瑶水库管理处,陕西 延安 716000)

摘要：在水库运行过程中，泥沙淤积是影响水库使用年限的主要因素之一，为了保证水库可以持续安全运行，必须认真分析水库淤积问题，找出水库淤积规律，通过对比基流排沙、泄空排沙、机械清淤的方式对水库淤积问题进行治理。文章以王瑶水库为例，对水库调度过程中泥沙淤积问题进行了分析，然后结合工程措施和水土保持措施，制定了具体的排沙措施，有效保证了水库运行的安全性，提高了水库使用寿命。

关键词：王瑶水库；淤积；问题；措施；探析

1王瑶水库的基本情况

王瑶水库总库容2.03 亿 m3，设计灌溉567 hm2，保灌333 hm2，大坝为碾压式均质土坝，坝高55 m，坝顶高程1190.7 m，坝顶设0.9 m高的砌石防浪墙.输水洞位于大坝左岸，由放水竖井和涵洞组成，全长392.3 m，其中涵洞长350 m，采用内壁钢板衬砌加固，直径1.2 m。放水竖井高37 m，顶部高程1190.7 m，设计最底取水高程1161.7 m，为表面两层孔取水，流量3.32 m3/s。出水末端设灌溉、发电引水岔管以闸阀控制流量，并设有退水管道。

Ⅰ#泄洪洞位于大坝左坝肩，距左坝肩水平距离90 m，工程由进口明渠段、压力洞、放水塔、明流洞及出口挑流段组成。最大泄量79 m3/s。Ⅰ#放水塔位于压力洞和明流洞之间，塔高72 m，塔顶高程1215.2 m，塔底闸室设2.21×2.21 m的检修平板闸门和2×2 m弧形工作闸门各一道。

Ⅱ#泄洪洞(新洞)位于左坝肩，与旧泄洪洞在空间内交叉，工程由进口明渠段、压力洞、放水塔、明流洞及出口挑流段组成。最大泄量115.6 m3/s。放水塔位于压力洞和明流洞之间，塔高65.2 m，塔顶高程1215.2 m，塔底闸室设2.5×2.5 m的检修平板闸门和2.5×2.2 m弧形工作闸门各一道。灌溉渠首由输水洞压力管道左侧岔管引水。渠首倒虹和王瑶渠连接，倒虹总长284 m，管径1.0 m，最大流量1.5 m3/s。电站位于输水洞末端右侧，安装400 kW水轮发电机组2台，设计水头35 m，单机引水流量1.15 m3/s，设计年发电量228.81×104kW·h。

2水库调度运行情况

2.1蓄洪拦沙阶段(1973年1月—1979年12月)

这7年间由于水库没有泄流排沙设施，只能采取蓄洪拦沙运用方式进行蓄水。这期间恰遇1977年特大洪水，全年来沙量为1937.5 万 m3，最大洪峰流量2620m3/s，洪量为2640 万 m3，致使水库淤积十分严重。该时段总淤积量达5961 万 m3，占总库容的29.4%。

2.2蓄洪排沙阶段(1980年1月—1987年12月)

该进段为8 a，虽然已建成泄洪排沙洞，并先后采取了低水位滞洪排沙、蓄清排浑的运用方式，但由于排沙洞进口围堰未拆除，其高程高出排沙洞底坎高程8m，同时左岸排沙洞附近山岩石嘴阻水，限制了泄洪排沙洞排沙有效效果。如1985年汛期虽泄空水库运行，全年排沙比较仅为10.7%，只能减缓水库淤积，而不能从根本上控制水库淤积发展，该时期水库又淤积了3 026 万 m3，累计淤积已达8 987 万 m3,占总库容44.3%，坝前淤积滩面高程达到了1172.5m。

2.3空库运行阶段(1988年1月—1990年12月)

该时段利用水库拆除围堰、泄洪排沙洞清障施工无法蓄水的有利时机，泄空水库空库运行，这期间共排出泥沙2502 万 m3，3 a最大出库含沙量分别为1096 kg/m3、1169 kg/m3、1108 kg/ m3,排沙比分别为230.1%、217.8%和219.5%。不仅排走了当年来沙，而且还冲出约1400 万 m3糟库容。

虽然水库淤积物长达15 a之久，固结程度较高，但冲刷效果很好。水库淤积由淤转冲，库区形成高滩深糟。冲刷纵剖面干流以排沙洞底坎高程为基准面呈扇形发展；支流岔路川以泄入干流入口槽高程为基准面向上游发展。横断面形成深槽及广阔滩地，坝前段河槽滩面落差大，槽断面宽度较大，库中段断面次之，库尾段断面近似天然河槽。冲刷比降逐渐变缓，1989年9月溯源冲刷河段纵比降为5%，沿程冲刷河段纵比降为3%，1990年11月溯源冲刷河段纵比降为4%，沿程冲刷河段纵比降为2.1%。水库纵断面淤积形态为锥体，比降为3%。横向近似平淤。

2.4蓄洪排沙运行阶段(1991年1月—1995年12月)

这期间水库采用蓄洪排沙(异重流排沙)运用，历时5 a，水库一直未泄空，入库近4000 万 m3泥沙，其中近3000 万 m3淤在库内，特别是1992年为丰沙年，入库沙量为1780 万 m3。入库水量为3520 万 m3。排沙比仅为25.7%，排水比为70.9%，1991—1992年2 a就把槽库容淤满，使水库在一般洪水情况下，滩地库容也要损失，滩面淤积抬高约2m，水库淤积呈上升发展，该时段淤积3145 万 m3，水库累计淤积量达10750 万 m3，占总库容52.9%。

2.5汛期空库运行阶段(1996年1—12月)

1996年根据周期性空库拉沙的审定意见，汛期7—9月采用了泄空排沙运行方式。该时段汛期空库运行(1996年7—9月)，虽然只有2个多月，但排沙效果极好，汛期冲出泥沙1200 万 m3，形成槽库容630 万 m3，减淤590 万 m3，这与淤积物历时短，固结程度不高有关。

2.6蓄洪排沙运用阶段(1997年1月—2004年2月)

1998年王瑶水库供水工程正式建成供水运行，该期间水库采用蓄洪(异重流)排沙运用，历时6年多，水库一直未泄空，入库水量3521.2 万 m3/a,出库沙量707.6 万 m3/a。特别是2001年为丰沙年，入库沙量为789.2 万 m3,入库水量为4073.8 万 m3，排沙比仅21.1%，排水比为57.8%，淤积量较大。该时段淤积1533.8 万 m3,水库累计淤积量达11438.8 万 m3，占总库容56.3%。

2.7空库运行阶段(2004年3月—2006年8月)

该时段利用水库除险加固工程施工无法蓄水的有利时机，泄空水库空库运行，年均入库水量2548.4 万 m3。这期间共排出泥沙1018.75 万 m3，不仅排走了当年来沙，而且还冲出约927 万 m3糟库容。

2.8蓄洪排沙运用阶段(2006年9月—2015年12月)

该期间水库采用蓄洪(异重流)排沙运用，历时8年多，水库入库沙量3433.5 万 m3,出库沙量1468.91 万 m3。该时段淤积1964.59 万 m3,不但淤满了空库时期形成的槽库容，同时2015年新增淤积140.47万 m3。致使水库累计淤积量达13 870.59 万 m3，占总库容68.3%。

从王瑶水库历年来的运行情况可以看出，当前王瑶水库库容损失非常长，尤其是到2015年后，水库泥沙淤积累计已经达到了13870.59 万 m3，库容68.3%均被泥沙填满，迫切需要对王瑶水库进行清淤排沙处理，控制水库泥沙淤积的进一步发展。

3王瑶水库淤积问题的处理措施

3.1修建引洪蓄沙水库

根据王瑶水库历年来的运行情况可以看出，水库排沙清淤主要是利用水流作用实现的，可以使泥沙可以按照人们的意愿排到预先划定的区域中。使用这种方法不仅排走的泥沙量比较小，而且还会使水库的蓄水量降低[1]。结合王瑶水库多年的排沙经验可以看出，使用深孔泄洪的方式进行排沙很难取得理想的排沙效果，并且还会影响下游河道。

另外，王瑶水库是延安地区水资源的供应源头，泄洪排沙难度比较大。通过分析泥沙入库之前的流动情况可以看出，淤泥会在变动回水区域中落下，然后在汛期循环运动，进而将浅水区的泥沙带到深水区，如此往复直至填满水库。

根据以上情况，可以通过在水库回水区的四周建设排水清淤工程，从而使流沙没有进行到水库区域之前就被去除[2]。通常情况下，引洪蓄沙水库主要修建在通向库区的沟谷中、河道旁等位置，另外还可以选择库存比较大、地质结构稳定的山谷。水澄清后如果不流入主要的库区，在选择引洪蓄沙水库时要将其布置到流域以外的的地方。参考王瑶水库所在地区的地形环境可以看出，此水库河道两旁有很多的山谷，山谷纵横交错可以作为引洪蓄沙水库的建设场地。在建设引洪蓄沙水库时，引水口要结合泥沙运动的基本规律来进行布置[3]。比如流水从弯道流过后会产生离心力，此时凸岸为携带泥沙水流的流动方向，凹岸为表层水流的流动方向。

所以，王瑶水库在建设排水清淤工程时，需要在凸岸的一侧布置引水口，经过这样布置，出水的引水口就可以实现侧面引水、正面排沙。在对引水口的位置进行布置时，需要综合考虑下面2个方面的因素：

1)如果主要用于淤泥和细沙的排放，需要在回水区下部设置引水口。

2)如果需要将颗粒直径比较大的淤积进行排放，需要在回水区布置引水口。

3.2拦、排、挖紧密结合

清理泥沙采用拦、排、挖相结合的方式来清理水库的泥沙。在实际处理过程中，可以3种并用,也可以两两配合。在对王瑶水库进行排水清淤处理时，主要使用排和拦2种处理措施[4]。如果水库是建设在大型沟叉和库区之间时，在汛期时，洪水可以在该位置进行回旋，洪水经过回旋后可以将沟叉和分库区水中所携带的淤泥落下。进入枯水期后，清理干净所有的泥沙，为新汛期的到来作准备。

3.3清淤物质的处理

对王瑶水库淤积泥沙进行处理时，清淤物质的清理是非常重要。在对清淤物进行清理时，要保证存放的安全性，不影响环境，并且可以长期规划。清淤物要根据用途的不同分类进行存放，用于建筑工程建设等方面[5]。而对于回收区域，由于属于山区，地形很复杂，只有很少一部分可以用来进行耕种，此时可以使用清淤出来的泥沙填充后进行耕种，不仅节省了淤泥存放成本，而且可以降低存放安全隐患。

4结论

总而言之，为了确保王瑶水库可以持续稳定的运行，延长水库的使用年限，需要及时清理干净水库中的淤泥，清淤工作越早，取得的质量效果也就越好，越利于行洪。此外，对于清淤物要充分利用，降低影响，促进社会经济发展。

参考文献：

[1]刘文立.新丰县回龙水库清淤及排水涵疏通方案及其实施[J].广东水利水电，2006(01):64-65.

[2]赵克玉，蓝俊东，汤建斌.石门水库排沙减淤技术研究[J].水资源与水工程学报,2006(05):46-49.

[3]吕敏.水库泥沙淤积分析及库容测量[J].水利技术监督,2016(01):43-45.

[4]M.D.哈斯纳维,董耀华.雨水收集在减缓洪水与泥沙淤积中的作用[J].水利水电快报,2016(02):76-78.

[5]赵定平,汤小云,何海涛.水库泥沙淤积量计算方法探讨[J].科技资讯,2008(35):276-279.

中图分类号：TV697.3

文献标识码：B

[作者简介]余蕾(1982-)，女，陕西延安人，工程师，从事水利工程设计工作。

[收稿日期]2016-01-18

文章编号：1007-7596(2016)03-0052-03