丁 曼于德萬(wàn)

（1.吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 吉林長(zhǎng)春 130021；2.吉林省水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院 吉林長(zhǎng)春 130021）

團(tuán)山子水庫(kù)泥沙淤積分析計(jì)算及防治措施

丁 曼1于德萬(wàn)2

（1.吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 吉林長(zhǎng)春 130021；2.吉林省水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院 吉林長(zhǎng)春 130021）

義氣河屬山區(qū)性河流，流域植被較好，河床穩(wěn)定，河底由礫石和卵石組成。團(tuán)山子水庫(kù)建成后，由于改變了天然河道的泥沙輸移特性，河流中的泥沙將部分淤積在水庫(kù)中。通過(guò)對(duì)團(tuán)山子水庫(kù)工程進(jìn)行淤積分析認(rèn)為，工程建成后，水庫(kù)泥沙淤積對(duì)工程及其運(yùn)行的影響不大。為了更好的發(fā)揮工程的正常效益，建議采取在壩址設(shè)置泥沙觀測(cè)站，加強(qiáng)水庫(kù)上游流域水土保持、科學(xué)合理調(diào)度水庫(kù)等措施，使泥沙淤積對(duì)團(tuán)山子水庫(kù)工程的影響降到最低程度。

淤積計(jì)算 防治措施 正常效益

1 工程簡(jiǎn)況

團(tuán)山子水庫(kù)工程位于吉林省蛟河市南崗子鄉(xiāng)團(tuán)山子村二社境內(nèi)，水庫(kù)壩址建在蛟河上游左岸支流義氣河上。義氣河發(fā)源于蛟河市黃松甸鄉(xiāng)育林村北側(cè)，流經(jīng)樺甸市的亂泥溝、先鋒、關(guān)門(mén)砬子、友誼永安、蘇密溝等地，最后在南崗子鄉(xiāng)新立屯西北匯入蛟河。義氣河屬山區(qū)性河流，流域地勢(shì)東高西低，水系發(fā)育較好，河道坡度較陡，高差大，沿河兩岸生長(zhǎng)灌木雜草。流域植被較好，河床穩(wěn)定，河底由礫石和卵石組成。團(tuán)山子水庫(kù)建成后，由于改變了天然河道的泥沙輸移特性，河流中一定量的泥沙將在水庫(kù)中淤積。為此要分析建庫(kù)后泥沙淤積問(wèn)題，并提出相應(yīng)措施，使泥沙淤積其對(duì)工程的影響降到最低程度，更好的發(fā)揮工程的正常效益。

2 水庫(kù)上游來(lái)沙

團(tuán)山子水庫(kù)壩址處無(wú)水文觀測(cè)站，沒(méi)有實(shí)測(cè)泥沙觀測(cè)資料，年輸沙量計(jì)算根據(jù)2008年版《吉林省水資源》成果中多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)分區(qū)圖查算。本地區(qū)懸移質(zhì)侵蝕模數(shù)每年為150t/km2，推移質(zhì)輸沙量占懸移質(zhì)輸沙量的15%，團(tuán)山子水庫(kù)壩址年輸沙量成果見(jiàn)表1。

表1 團(tuán)山子水庫(kù)壩址年輸沙量成果

蛟河流域上設(shè)有蛟河水文站，該站有1956～1988年33年泥沙觀測(cè)資料，蛟河流域與團(tuán)山子水庫(kù)所在義氣河流域?yàn)橥涣饔蛏舷掠危脖粭l件下墊面等情況比較一致，可認(rèn)為團(tuán)山子水庫(kù)泥沙的年內(nèi)、年際變化情況與蛟河站基本類(lèi)似，所以本次以蛟河水文站為設(shè)計(jì)參證站，分析團(tuán)山子水庫(kù)壩址的泥沙情況。蛟河站歷年各月平均懸移質(zhì)輸沙量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 蛟河站輸沙量年內(nèi)分配表 單位：104t

表3 蛟河站水沙關(guān)系表

通過(guò)蛟河站實(shí)測(cè)的多年平均輸沙量年內(nèi)分配表可以看出，來(lái)沙量較少，且泥沙主要來(lái)自于汛期，汛期占多年來(lái)沙量的82%，非汛期只占來(lái)沙量的18%。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)蛟河站1956～1988年共計(jì)33年輸沙量資料，蛟河站年最大輸沙量為98萬(wàn)噸，年最小輸沙量為1.13萬(wàn)噸，最大輸沙量為最小輸沙量的86.7倍，年最大輸沙量為多年平均輸沙量的6.75倍。汛期月最大輸沙量為63.746萬(wàn)噸，月最小輸沙量為8.942萬(wàn)噸，汛期月最大輸沙量為最小輸沙量的7.13倍。蛟河站水沙關(guān)系見(jiàn)表3。

從水沙關(guān)系表可以看出，月最大輸沙量基本發(fā)生在汛期大水月份，說(shuō)明水沙關(guān)系基本對(duì)應(yīng)。

3 水庫(kù)壩區(qū)泥沙淤積

團(tuán)山子水庫(kù)工程正常高水位為335.7m，泥沙分析計(jì)算成果見(jiàn)表4。

表4 正常高水位泥沙計(jì)算表

3.1 水庫(kù)淤積程度判斷

3.2 水庫(kù)淤積形態(tài)判別

（1）由于義氣河是蛟河上游左岸一級(jí)支流，流域植被較好，屬少沙河流。采用《泥沙設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的陳文彪、謝葆玲（適用于少沙河流）公式進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算成果見(jiàn)表5。

（2）采用羅敏遜公式計(jì)算：

用以上兩種淤積形態(tài)判別方法判別后，團(tuán)山子水庫(kù)建成后，水庫(kù)的泥沙淤積形態(tài)初步分析確定屬于帶狀淤積。

3.3 水庫(kù)淤積量計(jì)算

根據(jù)吉林省水利廳主編吉林省科學(xué)技術(shù)出版社2008年出版的《吉林省水資源》成果中多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)分區(qū)圖查算，本地區(qū)懸移質(zhì)侵蝕模數(shù)每年為150，推移質(zhì)輸沙量占懸移質(zhì)輸沙量的15%，綜合侵蝕模數(shù)為172.5。團(tuán)山子水庫(kù)多年平均入庫(kù)沙量為42607.5t，其中懸移質(zhì)為37050，推移質(zhì)為5557.5t。

本次水庫(kù)淤積量計(jì)算采用清華大學(xué)水利系和西北水利科學(xué)研究所方法，即多年平均庫(kù)容淤損率方法計(jì)算，計(jì)算成果見(jiàn)表7。計(jì)算公式如下：

蓄水T年后的總淤積量

本次淤積泥沙的穩(wěn)定干容重為1.3 t/m3。經(jīng)計(jì)算，50年的淤積量為163.88×104m3。

表5 正常高水位泥沙計(jì)算表

表6 正常高水位α系數(shù)分析計(jì)算表

表6 正常高水位α系數(shù)分析計(jì)算表

項(xiàng) 目名 稱(chēng)α Ws（104t）r。（t/m3）V（104m3）?(m)h團(tuán)山子水庫(kù) H正＝335.7 1.53 4.261 1.3 2354.48 13.7

表7 正常高水位泥沙淤積計(jì)算表 單位：104m3

3.4 水庫(kù)壩前淤積高程計(jì)算

通過(guò)以上對(duì)團(tuán)山子水庫(kù)的泥沙分析與計(jì)算，團(tuán)山子水庫(kù)庫(kù)區(qū)泥沙淤積初步判斷屬于帶狀淤積形態(tài)，但隨著水庫(kù)的運(yùn)行，一些庫(kù)區(qū)流域特性的改變，水庫(kù)淤積形態(tài)也將隨之發(fā)生變化，并逐漸過(guò)渡到水庫(kù)淤積平衡后的錐體淤積。本次設(shè)計(jì)從工程安全方面考慮，假定水庫(kù)中泥沙淤積呈水平狀增長(zhǎng)。所以，本次設(shè)計(jì)將50年的淤積量大部分淤積在庫(kù)區(qū)及壩前。經(jīng)分析計(jì)算，壩前淤積高程為327.02m。

4 防治措施

為了更好的發(fā)揮水庫(kù)工程的正常效益，建議可以采取以下防治措施，減小泥沙淤積對(duì)工程運(yùn)行的影響。

（1）在壩址處設(shè)立泥沙觀測(cè)站，為分析水庫(kù)淤積提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

在壩址處建站，觀測(cè)泥沙情況。特別是汛期的來(lái)水來(lái)沙情況，應(yīng)及時(shí)取樣計(jì)算懸移質(zhì)輸沙量，以驗(yàn)證泥沙分析計(jì)算成果，使其更符合實(shí)際情況。

（2）加強(qiáng)水庫(kù)上游水土保持。

水土保持是防治水庫(kù)泥沙淤積的根本途徑，利用水保措施，減小水庫(kù)上游流域泥沙入庫(kù)量，起到阻沙、減沙的作用。

（3）科學(xué)合理調(diào)度，以滿足水庫(kù)排水排沙要求。

充分利用汛期大洪水能攜帶大量泥沙的性能進(jìn)行水庫(kù)的科學(xué)調(diào)度，大汛期及時(shí)開(kāi)啟閘門(mén)放水，以達(dá)到排沙清淤的效果，將大部分泥沙排出庫(kù)外，實(shí)行蓄清排渾運(yùn)用。

5 結(jié)論

團(tuán)山子水庫(kù)竣工蓄水后，將形成約4.9公里長(zhǎng)的庫(kù)區(qū)，由于水庫(kù)的作用改變了水沙的特性，使泥沙在庫(kù)中淤積。當(dāng)正常高水位為335.7m時(shí)，每年的淤積量只占正常高水位下庫(kù)容的0.139%，設(shè)計(jì)50年后的泥沙淤積體積占死庫(kù)容的21.88%，占正常高水位以下庫(kù)容的6.96%。因此水庫(kù)泥沙淤積對(duì)工程及其運(yùn)行的影響不大。

1 涂啟華, 揚(yáng)賚斐. 泥沙設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 中國(guó)水利水電出版社,北京: 2006年5月.

2 任紅卓, 安新強(qiáng). 中塬溝水庫(kù)泥沙淤積形態(tài)分析與計(jì)算[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào), 2010, 8(3): 166-169.

3 焦恩東, 于德萬(wàn). 水庫(kù)泥沙淤積分析計(jì)算及防治措施. 吉林水利, 2009, 1.

4 詹道江, 葉守澤. 《工程水文學(xué)》. 中國(guó)水利水電出版社, 2000年10月第三版。

5 謝鑒衡. 《河床演變及整治》. 中國(guó)水利水電出版社, 1997年10月第二版.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.04.010

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1672-2469(2014)04-0034-04

丁曼（1988年—）女，助理工程師。