水库调度方式与水库泥沙淤积关系

2014-04-03夏力哈尔

黑龙江水利科技 2014年5期

关键词：沙量三峡水库淤积

夏力哈尔

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，乌鲁木齐835000)

水库调度方式与水库泥沙淤积关系

夏力哈尔

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，乌鲁木齐835000)

修建水库的主要目的是有效改变水资源分布不均的情况，同时也是减少洪涝灾害和水资源系统开发利用的重要手段。通过水库调度可以实现水库兴利效益的发挥，水库最终的淤积平衡是与水库淤积分布、水库调度方式、水库淤积发展等密切相关的。文章从冲淤平衡特征、水库淤积发展的过程入手，概述了水库调度方式对水库淤积的影响，分析水库调度与泥沙淤积的关系。

水库;调度方式;泥沙淤积;关系

0 前言

大型水库建设形成的水库泥沙淤积在水资源的开发与利用下引起的一系列的泥沙淤积问题。水库建在多沙河流上，其泥沙的淤积速度会很快，而泥沙的淤积会影响水库作用的发挥，这样会缩短水库的使用寿命，从而加快水库报废，对水库的合理运用产生严重的影响。在这种情形下，国家开始高度重视水库泥沙调度问题，这为解决水库建设和合理使用带来了好的契机和开端。

1 研究情况

由于水库运行的方式与水库淤积密切相关，因此，水库调度与淤积的关系引起了人们的广泛关注。水库运用方式的不同，所引起的水库淤积的调度方式也不同。如在水库运用方式里，泄空冲刷是辅助处理水库淤积的手段。同时，水库淤积上延问题也可能是水库调度引起的，而水库淤积上延也成了一种普遍现象。有研究认为:决定水库淤积上延的因素可能是水库的运行方式，同时，水库泄流排沙的设施、规模会严重影响水库淤积上延［1］。因此，对于水库淤积上延问题的控制，要保证排沙泄流设施的完备，也要保证水库调度方式的合理。

造成水库淤积的主要原因是上游来水来沙与坝前水位变化以及本地河床边界综合作用，而水库堤坝前的水位是可以通过人来控制的，从这个角度来说，水库的淤积情况是可以控制的。

以上研究仅仅从淤积发展表现出的现象来研究的，从某种程度上来说是不够的。因此，进一步结合水沙变化过程，研究水库调度方式与水库淤积的关系是必要的。

2 水库泥沙调度对控制水库淤积的要求分析

由于各个水库规模的不同，河流泥沙不均匀的输沙量和含沙量，在《水电水利工程泥沙设计规范》中规定枢纽工程分为严重和不严重两类的。遇到严重的泥沙问题，必须进行水库泥沙调度，加强水库泥沙量的观测，同时加强排沙防沙设施的设置。列为泥沙严重的工程必须符合下列条件之一。

1)50≤正常蓄水位以下的库容/库输沙量(体积)≤100，两者之间的之比值即是库容沙量比

2)在水库设计的主要基准期内，水建筑物的取水口或泄流建筑物的安全会受坝前泥沙淤积的影响。

3)严重的水库末端淤积上延和水库回水，会影响到主要交通干线或已建大型水利水电工程的正常运行。

4)位于已通航河流上的水库工程，在船闸上、下引航道撇积和变动回水区对航运有明显的影响。

5)枢纽下游河道冲淤变形，可能影响重要的交通干线、桥梁、港口、航道等的安全或已建重要的防洪、取水、排沙等工程。

6)抽水蓄能电站过机含沙量、粒径大于机组所能承受的限度。

7)水库调节功能会受到分支水库中泥沙淤积中出现的“拦门沙坎”的影响。

从以上要求可以看出:水库泥沙调度是解决泥沙问题的主要手段。面对水库严重的泥沙问题，必须加强水库观测。弄清水库淤积情况，做出科学的调度计划。

3 水库调度方式变化对水库淤积的影响

从众多研究的结果来看，影响水库淤积的主要因素是水库调度方式和上游来水来沙过程。对于大型水库，可以主动控制和决定泥沙淤积的关键因素是水库调度方式。产流产沙情况决定上游来水来沙，上游流域的特性以及水库的平衡都和上游来水来沙量有关，而且在很短的时间内，水库产流产沙的情况是不会发生很大的变化。

目前我国多泥沙河流水库调度方式多采用蓄清排浑的方式。水库调度是促进水库兴利目标实现、发挥综合效益的有效手段，水库蓄清排浑的调度过程会因水库泥沙预测的情况而不同的。因此，在不同的水库调度下，水库淤积过程也不同。所以，研究水库淤积与水库调度的关系对水库的综合效益的发挥是非常重要的。下面对三峡水库调度方式和水库淤积的情况进行分析。

3.1 三峡水库调度方式

三峡水库在调度的过程中，采取了一级开发、一次建成、分期蓄水、逐步移民的调度方案。在水库调度的初步设计阶段，要求水库水位在每年6—10月降至145 m，每年6—9月，维持低水位运行。一旦长江下游需要防洪，三峡水库的水位下降到防洪的限制水位准备益洪。10月份蓄水达到175 m。每年11月到第二年4月，水库保持较高水位。5月底之前水库水位≥155 m，到了枯水期，低水位消落，6月上旬水库水位又下降到145 m。

三峡水库的坝前水位呈现出梯形，枯水期处于高水位运行，达到175 m，每年11月到第二年的4月，平均来水量达到全年总量的19.5%，来水来沙量都比较小。相比之下来沙量所占比例更小，长期以来，来沙量达到全年来沙总量的2.24%。在水库汛期，来沙量较大，每年6—9月三峡水库的平均来沙量占总来沙量的88.92%。而来水量占全年总来水量的 63.4%。

从以上三峡水库调度过程来看，三峡水库的来水来沙量最大的时候是坝前水位低的汛期;而且过渡时期是间于汛期与枯水期中间，时间很短;在枯水期，水库坝前水位很高，其来水来沙量相对较小。

3.2 三峡汛限水位调度对水库淤积平衡的影响

在自然情况下，来水来沙量在长江河道汛期占绝对优势，河床形态的最终平衡时期是汛期。虽然水库的来水来沙量每年都不相同，但是，决定来水来沙量的最终发展趋势还是汛期水沙量。

在修建好的水库运行时，水库自身调度方式会影响水库河段的下游的水位，此刻水库的水不再是自由水。三峡水库通过运用水库的蓄清排浑，解决了水库的淤积，从而达到冲淤后水库运行的平衡。水库坝前水位变化很大，平衡后其年内冲淤仍较大变化。蓄水期水库淤积的泥沙将被冲刷，汛期水库坝前运行水位基本维持145 m，从它的侧面塑造看，此时的水库水流接近河床冲淤的均匀幅度，这个时期是塑造河床平衡的关键时期。同时，根据对水库泥沙淤积研究，可知三峡水库来水含沙量仅为天然河道挟沙能力的45.1%。与其他的水库相比，三峡水库的挟沙能力是较为富裕的。平衡后的水库淤积，其平衡的过程实际上是蓄水期淤积和汛期水库冲刷的过程。而在这个时候，水库的造床流量在汛期＞30 000 m3/s，水库的边界条件及汛期水沙是对此河段河床的塑造具有决定作用的。这说明，选取合理的水库调度方式对水库泥沙淤积的平衡有一定的促进作用。