冯家山水库淤积现状分析

张 强

(宝鸡市冯家山水库管理局枢纽管理处，陕西 宝鸡 721300)

就我国目前水库现状而言，水库的运行年限因其规模及运行环境不同而有差异，其中大型水库运行年限最长，中型水库次之，小型水库运行年限最小[1]。水库作为水资源管理工作中的重要措施之一，是当前水库运营管理的重点工作。在水库的运行过程中，水库淤积是减少水库寿命的第一杀手。如何有效地减少淤积，掌握水库淤积动态，成为当前水库运行管理的重点研究课题之一[2]。

1 水库概况

冯家山水库位于陕西省宝鸡市，始建于1970 年，是陕西省大型水利工程之一，距千河干流下游河口25.0 km,控制流域面积3232 km2，占全流域面积的92.5%[3]。多年平均径流量4.85 亿m3，年平均流量 15.4 m3/s，多年平均含沙量8.76 kg/m3，多年平均输沙差469 万吨。设计抗洪标准3400 m3/s,百年一遇;校核抗洪标准7200 m3/s,千年一遇,是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖等综合利用的大型水利枢纽[4]。

2 淤积监测

2.1 淤积监测

结合工程实际情况，冯家山水库于建库初期在其库区布置共计35 个淤积观测断面，之后又增设了1 个副4 号断面以满足淤积测量和计算需要，使库区布设的观测断面达到36 个。通过这36 个监测断面开始进行连续性的库区淤积观测，淤积测量工作在每年的汛期到来前完成，监测频率为两年一次。目前可以进行正常定期观测水库淤积量和颗粒组成分析的观测断面为 30 个[5]。

2.2 库容计算方法

冯家山水库采用断面法[6]和南方CASS7.1 分别进行库区各个断面上的淤积量观测和现状库容计算。该方法首先将冯家山水库划分为若干断面，再根据CASS 软件和计算水位推算出交点的标高与水位之差，即各角点的挖或填方，然后由CASS 软件划分的网格计算出整个区域的挖方和回填量，其中回填量即该水位下的库容[4]。

3 监测成果

3.1 水库淤积情况

水库总库容3.89 亿m3，有效库容2.86 亿m3，防洪库容0.92 亿m3，死库容0.91 亿m3。2013 年实测水库淤积总量9837万m3。1#～7#断面为异重流堆积段，淤积量为3761 万m3，占淤积总量的38.3%。8#～14#断面为异重流过渡区段，淤积量为1329 万m3，占淤积总量的13.5%。付14#～18#断面为异重流细颗粒停留区段，该区段断面宽度大，地势平坦，淤积量为4117万m3，占淤积总量的41.9%。19#～23#断面为异重流过流区段，该区段河床比降大，以大颗粒淤积为主，淤积量为621 万m3，占淤积总量的6.3%。水库淤积特征值见表1。

表1 冯家山水库淤积特征值

3.2 库容损失情况

总淤积量（716.0 m）9837 万 m3；总库容（714.83 m）32967万 m3，淤积量 9823 万 m3；有效库容（688.5 m～712 m）23650 万 m3，淤积量 4955 万 m3；死库容（688.5 m 以下）4816 万 m3，淤积量4282 万 m3；调洪库容（707 m～714.83 m）12697 万 m3，淤积量415 万 m3；拦洪库容（707 m～708.8 m）2597 万 m3，淤积量229 万 m3；防洪库容（707 m～708.8 m）2597 万 m3，淤积量 229万m3。其他特征水位对应库容如表2 所示，水库年水位—库容关系曲线见图1。

表2 其他特征水位对应库容

图1 水库年水位—库容关系曲线

4 成果分析

截止目前为止，冯家山水库库区淤积观测共计完成了30次，河底高程692 m～716 m 处淤积总量实测为9837 万m3，有效库容淤积5306 万m3，死库容淤积4235 万m3，其中年平均总淤积量151 万m3，比设计年平均淤积量少104 万m3。经计算，各库容损失率为总库容24.6%，有效库容18.5%，死库容45.9%，年平均库容0.8%。由观测数据推测，冯家山水库库区沿程的淤积泥沙粒径分布规律为由上游向下游逐渐递减，且回水变化库段的淤积泥沙以较粗为主，常年回水末端及以下的淤积泥沙以细沙为主[4]。

4.1 泥沙特征

根据观测结果，冯家山水库入库泥沙以悬移质为主，推移质较少，其中推移质约占悬移质的16%。库区流域内表土的冲刷是入库泥沙的主要来源，以细砂为主；同时，结合库区泥沙颗粒分析结果，由于粗颗粒泥沙沉降速度快，一般淤积在库区上游，而细颗粒泥沙沿程逐渐沉降，最终淤积在坝前的死库容范围内，因此库区淤积泥沙粒径的沿程分布是由上游向下游逐渐递减。

4.2 淤积形态

根据观测结果分析，冯家山水库的淤积形态属于典型的三角形淤积[7]，淤积的泥沙主要分布在坝前锥体段、三角洲顶破段，且形态受地形与河床高度的影响呈现不同特征。（1）三角洲尾部段淤积形态主要是较粗的推移质落淤，且淤积呈向上游延伸的趋势，使得尾部段淤积量较少，比降相比于原河床较缓，淤积象限不是很严重；（2）三角洲顶坡段顶破较缓，前坡较陡，淤积发展趋势呈现向上游延伸，伴随高度增加现象。三角洲顶点随水库运用水位抬高后上移至12#断面附近已稳定不变。由于推移质沙量不多，末端“翘尾巴”现象不甚明显；（3）三角洲前坡段水深陡然增加，且流速急剧下降，使得水流的挟沙能力骤减，伴有有大量泥沙落淤；（4）异重流过渡段的占库段长度较短，产生的淤积数量不多，使得淤积面与河床基本保持平行状态，长度稳定；（5）坝前淤积锥体段大部分为死库容，该段淤积物组成细淤积面几乎呈水平状态[8]。

5 结语

随着水土保持工作的日益完善，流域生态问题不断得到缓解，水库运行期的要求也不再严格，但水库泥沙淤积仍然是不可忽视的问题，需要得到广泛关注，为水资源保护提供可靠保障。结合冯家山水库的淤积形态以及目前的自然条件，建议在水库影响区范围内禁止肆意开槽取沙、加大生态流域治理、科学利用异重流排沙规律，从源头防治水土流失，减少泥沙淤积量，有效延长水库的运行时间。