冯田超

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁 沈阳 110006）

德日苏宝冷水库建于查干木伦河中下游，坝址位于内蒙古自治区赤峰市巴林右旗（大板镇）下游11 km处，坝址控制流域面积8427.4 km2。德日苏宝冷水库的任务是生态保护、工业和灌区供水等综合利用。作为在多沙河流上修建的水库，必须采取排沙减淤措施，以延长水库寿命。

1 资料情况

查干木伦河全长212 km，流域面积11502.48 km2。大板水文站位于巴林右旗大板镇，1952年8月设立，大板以上河流长165 km，控制流域面积8217 km2，大板站1954年开始测流量，1957年7月开始测含沙量，1977年起测泥沙颗粒级配。大板站至水库坝址之间没有支流汇入，区间面积仅为210.4 km2，可以选用大板水文站为德日苏宝冷水库代表站，并用面积比法算得德日苏宝冷坝址处的水沙系列作为计算之用，资料为1957—2000年，共计44年，基本满足泥沙计算要求。

2 泥沙特征值及库区地形

查干木伦河是一条暴雨洪水产沙的多泥沙河流，具有沙多、沙细和沙量集中的特点。多年平均含沙量为18.1 kg/m3，实测最大含沙量为1989年7月17日的240 kg/m3。多年平均输沙量517.29万t，最大年输沙量为 1998年 1933.61万 t，最小年输沙量为1968年17.42万t，最大值是最小值的111倍。20世纪80年代后查干木伦河来水来沙转丰，44年长系列中的丰水丰沙年大多集中在1982年以后的19年。表1对比1982年前、后两个时段的水、沙量均值，相差1.38和2.72倍，输沙量倍数是径流量倍数的近2倍，说明查干木伦河流域草场退化，水土流失加重。

表1 德日苏保冷不同时段入库水沙量统计表

输沙量年内主要集中在汛期的7，8月份，甚至是一次洪水过程中。多年平均汛期6—9月来沙量475.19万t，占全年沙量的91.9%，汛期平均含沙量24.0 kg/m3；主汛期7，8月来沙量381.93万t，占全年 73.8%，平均含沙量 27.3 kg/m3；1998年7月23日至8月5日洪水期来沙量1253.8万t，是全年总沙量的64.8%。

2002年在库区的查干木伦河干流上施测了16条大断面（C1—C15），其中C3为上坝址断面，C11与C12之间是大板南桥断面。

3 水库泥沙冲淤计算及排沙运用推荐方案

德日苏宝冷水库从兴利角度设定的淤积水平年为30年，即用淤积30年库容来调节水量，满足设计水平年（2015年）所需的各项用水指标。

此次计算采用清华大学黄河研究中心推荐的水库一维非均匀沙全沙数学模型，由实测资料及水利计算提供入库水、沙过程及坝前水位。由于库小沙多，不到100年即达冲淤相对平衡，故泥沙冲淤计算期限为50年。水库计算50年的水沙系列有2种：其一为采用实测系列1957—2000年共计44年资料，第45～50年重复1957—1962年资料；其二为1982—2000年共计19年，再接1957—1987年的31年，第二种系列的特点是丰水、丰沙时段在前。两种50年系列的多年平均输沙量分别为503.17万t和566.02万t，水库运行50年的起始地形为2002年实测地形。

德日苏宝冷水库的排沙运用方式是按入库洪峰流量大小确定的不定期降低水位壅水排沙或敞泄排沙，平时高水位蓄水拦沙运行，满足兴利要求，在洪水排沙期间，水库减少供水或暂时停止供水，闸孔全部敞开泄流，水库放空，将前期淤积物排出库外。

计算方案设置，首先按入库洪峰流量分为3类：遭遇700 m3/s以上洪水排沙运用、遭遇500 m3/s以上洪水排沙运用及遭遇100 m3/s以上洪水排沙运用；然后，再按排沙方式分为2类：水位降到597 m的壅水排沙和水位降到590 m的泄空冲沙；再按50年计算系列的不同起、止年份可分为2种：1957—2000—1957—1962及 1982—2000—1957—1987；最后，比较2组正常蓄水位、汛限水位方案：604.6，603.8 m及605.5，604.8 m。上述各种分类经过交叉组合优化，即有8个计算方案，见表2。

方案1，通过泥沙冲淤计算的30年累计淤积量8408.63万t，剩余兴利库容3498万 m3，大板南桥断面的淤后高程为609.39 m，大板南桥的梁底高程610.6 m，淤积后净空只剩下1.21 m，标准显著降低。方案2和方案3的其他条件都和方案1相同，仅起冲流量不同，30年内实施排沙的次数分别为：方案1是3次排沙，方案2是5次排沙，方案3是25次排沙，方案2和方案3的30年累计淤积量分别为8285.24万t和7666.05万t，兴利库容增加到4181万m3及4379万m3。方案2和方案3各断面淤积高程也有所下降，特别是方案3的大板南桥断面的淤后高程为607.33 m，比方案1降低2.06 m。

方案4，30年累计淤积量7998.94万t，剩余兴利库容3719万m3。方案5，30年累计淤积量7490.12万t，剩余兴利库容4455万m3。方案6，30年累计淤积量6301.12万t，剩余兴利库容4564万m3。方案6已基本满足兴利要求，只是库末端的大板南桥断面的淤后高程还稍高，达到 607.81 m。

表2 泥沙冲淤计算方案表

以上1～6方案所采用的水沙系列都是按实测系列顺序1957—2000—1957—1962年循环进行。然而，在1982年以后，由于水土流失加重及来水转丰，输沙量已明显增加，建库头30年若仍按1957年开始的偏枯系列计算，显然是不安全的，为了设计安全，方案7、方案8就采用从1982年起循环的50年系列，建库头30年的入库沙量19674.0万t，比从1957年起循环的头30年的入库沙量12139.75万t要多7534.25万t，即增加62%。

方案7，30年累计淤积量为8913.55万 t，剩余兴利库容为3279万m3，库末端的大板南桥断面的淤后高程为607.92 m。方案8，30年累计淤积量 9019.66万t，剩余兴利库容4513万m3，因为运用水位高，淤积量偏多且淤积部位高，大板南桥断面的淤后高程为609.07 m，比方案7高1.15 m。

方案1～6所采用的水沙系列是1957年开始的偏枯系列，计算结果是偏危险的，综合考虑方案7，8的排沙效果、兴利库容、淹没赔偿等因素，德日苏宝冷水库选定方案7为排沙运用方案，即正常蓄水位为604.6 m，汛限水位为603.8 m，遭遇100 m3/s以上洪水时空库迎洪，敞泄排沙。

［1］辽宁省水利水电勘测设计研究院.赤峰市巴林右旗德日苏宝冷水库工程初步设计报告［R］.2006，1.

［2］清华大学土木水利学院黄河研究中心.德日苏宝冷水库泥沙数学模型计算报告［R］.2005，9.