摘 要：水庫泥沙淤積量的計(jì)算是水庫設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，文章對(duì)幾種主要計(jì)算方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹、計(jì)算、分析，對(duì)方法選擇提出了建議， 為水庫設(shè)計(jì)淤積量合理選用提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：泥沙淤積量；計(jì)算；分析

沈家河水庫為清水河上游一座多年調(diào)節(jié)的中型水庫，是原州區(qū)最大的灌區(qū)之一，也是原州區(qū)糧油生產(chǎn)及蔬菜供應(yīng)基地，灌區(qū)設(shè)計(jì)最大灌溉面積3.3萬畝，水庫于1959年建成，總庫容4749萬立方米，至2012年55年總淤積量2315萬立方米，年平均淤積42.1萬立方米，有效庫容2434萬立方米，現(xiàn)庫容無法滿足下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，固原市原州區(qū)規(guī)劃對(duì)沈家河水庫進(jìn)行提升改造，而水庫的設(shè)計(jì)淤積量是水庫設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)水庫的壽命至關(guān)重要，直接影響水庫的設(shè)計(jì)壩高、投資，因此合理計(jì)算分析水庫的淤積量非常必要。

1 概況

沈家河水庫位于原州區(qū)頭營鎮(zhèn)沈家河村，東經(jīng)106°15′32.8"，北緯36°06′11.4"，距固原市12km，集水面積313km2，河長(zhǎng)約39.5km，水庫流域系典型黃土丘陵區(qū)，地勢(shì)基本走向?yàn)槟细弑钡汀⑽鞲邧|低，地貌以黃土覆蓋的丘陵和河谷平原，海拔高程在1652～2480m之間。

上游建有中莊中型水庫，賀家灣、大馬莊、郭廟、青石峽、清溪溝5座小（一）型水庫，黑刺溝、飲馬河、柯莊3座?。ǘ┬退畮?，除中莊水庫在建、賀家灣水庫新建，其它水庫均已除險(xiǎn)加固，上游水庫面積占沈家河水庫面積的29.4%，水庫基本情況見表1。

表1 區(qū)域水庫基本情況一覽表

水庫流域設(shè)有青石咀、開城、郭廟、柯莊、二十里鋪、青石峽、呂家莊、沈家河8處雨量站，在清水河干流設(shè)有原州、固原、什里鋪水文站，站網(wǎng)密度相對(duì)較大，資料系列較長(zhǎng)，具有代表性。

（1）固原水文站1966年設(shè)立，集水面積210km2，2009年4月撤銷。主要觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、泥沙、降水量、水化學(xué)等，實(shí)測(cè)最大流量為491m3/s（1978年7月10日）。

（2）原州站2009年4月設(shè)立，集水面積105km2，主要觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、泥沙、降水量、水化學(xué)等，設(shè)站以來實(shí)測(cè)最大流量為48.1m3/s（2013年6月6日）。

（3）什里鋪水文站設(shè)立于1959年8月，1966年5月停測(cè)，集水面積277km2，主要觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、泥沙、降水量、水化學(xué)等，設(shè)站期間，實(shí)測(cè)最大洪峰流量320m3/s（1959年8月17日）。

2 水庫泥沙淤積量的計(jì)算分析

2.1 水庫淤積成因分析

水庫的泥沙主要來源于流域內(nèi)地表沖蝕，其次為河床沖刷，沈家河水庫流域中坡耕地123km2、河谷平原面積27km2，表層為黃土覆蓋，地質(zhì)松軟，易沖刷，遇到較大的地表徑流易侵蝕、崩塌，形成水土流失的地質(zhì)特殊性。水庫流域降雨主要以暴雨為主，其特點(diǎn)是歷時(shí)短、強(qiáng)度大，徑流集中，是構(gòu)成土壤侵蝕的主要?jiǎng)恿?，暴雨主要集中?小時(shí)以內(nèi)，占日降水量的90%以上，1小時(shí)降水量占50%以上，汛期暴雨強(qiáng)度大，雨期集中，加快了水土流失。

2.2 年際年內(nèi)變化

水庫流域泥沙的年際分配極不平衡，固原站1966～2013年（2009年以后采用原州站插補(bǔ)）實(shí)測(cè)平均輸沙量31.8萬噸，計(jì)算得輸沙模數(shù)1510t/km2，最大年輸沙量97.9萬噸（1968年），最小年輸沙量0.02萬噸（1997年）。

年內(nèi)變化極大，主要集中在7、8兩月的幾場(chǎng)大洪水中，其中8月份輸沙量占年輸沙量的49.9%。多年平均含沙量36.8kg/m3，年最大含沙量141kg/m3（1973年），最小年平均含沙量0.1kg/m3（2007年）。最大一日輸沙量85.9萬噸（1976年8月29日）。固原站站多年平均輸沙量月分配比見表2。

表2 固原站多年平均輸沙量月分配比

2.3 水庫設(shè)計(jì)淤積量的計(jì)算分析

2.3.1 用輸沙模數(shù)分區(qū)圖推算水庫輸沙模數(shù)

輸沙模數(shù)分區(qū)圖是長(zhǎng)系列、全站點(diǎn)的綜合成果，反映了輸沙模數(shù)在地域上的時(shí)空分布規(guī)律，是查算輸沙模數(shù)最基本最常用的方法。

水庫流域輸沙模數(shù)由南到北遞增，在1700～4200t/km2之間，沈家河水庫以上流域多年平均輸沙模數(shù)2600t/km2。

2.3.2 水文站實(shí)測(cè)值推算水庫輸沙模數(shù)

固原站1966～2013年（2009年以后采用原州站插補(bǔ)）實(shí)測(cè)平均輸沙量31.8萬噸，計(jì)算得輸沙模數(shù)1510t/km2。

由于實(shí)測(cè)系列流域水庫工程較多，對(duì)流域來沙量影響大，故需對(duì)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行還原。

用固原水文站流域面積減去上游水庫及骨干壩控制面積求得實(shí)際產(chǎn)沙面積，然后用逐年輸沙量除以實(shí)際產(chǎn)沙面積求得輸沙模數(shù)，最后再用輸沙模數(shù)乘于固原水文站流域面積求得天然輸沙量，經(jīng)推算固原站輸沙量為46.1萬噸，輸沙模數(shù)為2200t/km2。

2.3.3 水庫實(shí)測(cè)淤積量推算輸沙模數(shù)

據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，見表3，沈家河水庫1958年建成至2012年，55年總淤積量2315萬立方米，年平均淤積42.1萬立方米，1974年以前年均淤積76.9萬立方米，接近流域多年平均年來沙量，隨著上游水保治理工程的實(shí)施，水庫淤積量逐年減少，1980～2000年水庫年均淤積31.7萬立方米，2000年以來為干旱年份，來水少來沙也少，2000～2012年水庫年均淤積4.6萬立方米，根據(jù)淤積量推算各時(shí)段平均輸沙模數(shù)，采用面積加權(quán)法計(jì)算得多年平均輸沙模數(shù)2330t/km2。

表3 沈家河水庫實(shí)際淤積量統(tǒng)計(jì)表

2.3.4 水庫輸沙模數(shù)合理性分析

采用輸沙模數(shù)分區(qū)圖查算值、固原水文站還原輸沙模數(shù)及水庫實(shí)測(cè)淤積量三種方法推算的輸沙模數(shù)分別為2600t/km2、2200t/km2、2330t/km2，輸沙模數(shù)分區(qū)圖查算值比其它兩種方法推算值相差較大，水文站推算輸沙模數(shù)最小，固原站還原輸沙模數(shù)及水庫實(shí)測(cè)淤積量推算輸沙模數(shù)接近。

輸沙模數(shù)分區(qū)圖偏大的原因是資料系列為1980～2000年，2000年以后上游種樹種草、平整梯田等水保措施使水土流失有所減輕，本次沒有將資料系列延長(zhǎng)到2013年；固原水文站實(shí)測(cè)值系列長(zhǎng)，水文站面積占水庫面積的67%，且水文站至水庫區(qū)間植被條件比較差，故本次沈家河水庫輸沙模數(shù)取水庫實(shí)測(cè)值較為合理，即2330t/km2。

2.3.5 水庫設(shè)計(jì)淤積量的計(jì)算

由于水庫流域上游建有多座?。ㄒ唬┬?、?。ǘ┬退畮?，水庫都已除險(xiǎn)加固，采用常年蓄水的運(yùn)行方式，泥沙被攔蓄在庫中，故應(yīng)扣除上游水庫面積，水庫區(qū)間輸沙模數(shù)取2330t/km2，區(qū)間面積為221.1km2，水庫多年平均年輸沙量為51.5萬噸，泥沙容重按1.4t/m3考慮，水庫設(shè)計(jì)淤積量為36.8萬立方米。

3 結(jié)束語

文章通過用輸沙模數(shù)分區(qū)圖查算值、固原水文站還原輸沙模數(shù)及水庫實(shí)測(cè)淤積量三種方法推算出沈家河水庫的多年平均輸沙模數(shù)，并進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了不同方法存在的問題，確定了水庫設(shè)計(jì)淤積量采用實(shí)測(cè)淤積量值推算的輸沙模數(shù)。三種方法計(jì)算應(yīng)用為水庫設(shè)計(jì)淤積量合理選用提供了依據(jù)。

作者簡(jiǎn)介：田志貴（1962-），男，回族，寧夏固原人，工程師，從事水文測(cè)驗(yàn)、整編工作、水文分析計(jì)算。