第一篇：水库泥沙论文

摘要：由于我国有许多河流是含沙量高、输沙量大的多泥沙河流, 水库泥沙淤积问题异常严重，所以水库泥沙淤积的研究具有重要的现实意义。前人对水库泥沙淤积问题做了大量研究探讨，本文对我国水库泥沙淤积研究的状况和成果进行了全面的综述。内容包括：水库泥沙淤积的形态、入库水沙条件变化引起的问题、水库变动回水区泥沙问题研究等方面，并举例国内著名的小浪底水利枢纽工程作为案例分析。

关键词：水库；泥沙；淤积问题；处理方法；小浪底工程

一．引言

水库泥沙淤积主要是河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积。拦河筑坝后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端与天然河流原水面线相切的水面曲线。水流进入库区后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程减小, 因而水流挟沙能力沿流程降低, 出现泥沙淤积。水库淤积是水库设计和管理中的一个难题。在河道上兴建水库会改变河流的水流条件和泥沙运动状态, 使泥沙在水库库区内淤积, 从而降低水库的使用效益, 甚至导致水库失效报废。所以, 对水库泥沙淤积问题的研究就显得尤为重要。

二．水库泥沙淤积的形态

水库泥沙淤积形态可分为纵剖面形态和横断面形态。

2.1 纵剖面形态

纵剖面形态包括三角洲、锥体和带状淤积三种形态。在库水位变化幅度不大, 淤积处于自由发展情况下, 水库淤积一般呈三角洲形态；在回水曲线较短, 入库水流在通过库段时紊动强度较大, 或含沙量较高, 含沙水流在达到拦河建筑物前泥沙来不及完全沉积情况下, 水库淤积将形成锥体形态。

2.2 横断面形态

横断面形态在多沙河流与少沙河流的水库中有所不同。多沙河流上的水库普遍有淤积一大片, 冲刷一条带的特点。淤积一大片指泥沙在横断面上基本呈均匀分布, 库区横断面上不存在明显的滩槽。冲刷一条带指水库在有足够大的泄流能力, 并采取经常泄空的运用方式时, 库底被冲出一条深槽, 形成有滩有槽的复式横断面。

在水库淤积形态方面, 我国对三角洲形态的淤积研究较早。这方面的成果有对官厅水库的三角洲的淤积形态及计算的初步研究, 三角洲的计算方法, 及根据非均匀悬移质不平衡输沙的规律首次从理论上详细论证了水库三角洲淤积的趋向性、形成特点、三角洲和前坡淤积比降、洲面线与水面线方程以及前坡长度等, 并得到了官厅水库资料的验证。此外水槽试验亦证实了沙质推移质在壅水区也是以三角洲形式向前推进的。除三角洲淤积形态外, 还有对锥体淤积形态, 从理论上给出淤积剖面近似于直线, 坝前淤积厚度与总淤积体积的近似线性关系, 带状淤积的条件, 对滞洪期锥体淤积水库的冲淤变化特征分析研究、三角洲、锥体及带状等三种淤积形态的判别方法研究等成果。

三．水库泥沙淤积的几种防治措施

为了尽量减少水库的淤积，在规划设计和应用管理中，应布设必要的工程设施，制定合理的水库运用方式，一般采用“拦、排、用”处理泥沙的办法，减少泥沙淤积量，有效地发挥水库综合经济效益。

3.1水库泥沙的拦截

在水库上游采取拦沙措施，减少入库泥沙，是防止和减少水库淤积的最根本办法。水库泥沙主要来自上游流域内的地表侵蚀。黄河的泥沙主要来源于黄土高原的千沟万壑。修建于沟道中的淤地坝，从源头上拦截、封堵了泥沙向下游输送的通道，不但能够抬高侵蚀基准面，稳定沟床，制止沟岸扩张、沟底下切和沟头前进，减轻沟道侵蚀，而且能够拦蓄坡面汇入沟道的泥沙。据统计，黄土高原地区已建成大、中、小型淤地坝11万余座，淤地坝地30多万h㎡，累计拦泥210多亿t，减少黄河年输沙量3亿t。淤地坝工程在拦截河流泥沙方面起到了很大作用。“引洪淤灌，用洪用沙“在我国流行甚久，是一种行之有效的拦截入库泥沙的方法。它把拦沙与用沙结合起来，可以变沙害为沙利。在水库上游选择有利地形，汛期把挟带大量泥沙的洪水引入低洼地区引洪放淤；清水退回河道进入水库调蓄。这样即利用汛期水沙改良土壤，扩大耕地面积，提高土地肥力，又可以大大减轻水库的淤积。

3.2水库排沙减淤

利用水沙运动的特性采用各种方法进行排沙，是减少水库淤积的有效方法。水库排沙的方式主要有：滞洪排沙，异重流排沙，泄空排沙，基流排沙和机械清淤排沙等。3.2.1滞洪排沙

当入库洪水流量大于泄水流量时，会产生滞洪臃水。滞洪期内整个库区仍保持一定的行近流速，部分粗颗粒泥沙淤积在库中，细颗粒泥沙可被水流带至坝前排出库外，这就是滞洪排沙。滞洪排沙的效率受排沙时机、滞洪、历时、开闸时间泄量大小和洪水漫滩程度等因素的影响。一般来说，开闸及时，滞洪历时短、下泄量大、洪水不漫滩或少漫滩，则排沙效率高汛期沙量、集中，这时利用滞洪排沙往往能得到较好的排沙效果。如洗马林水库，在某次洪水来临时，利用滞洪排沙，进库含沙量为147kg/m³，但出库含沙量达365 kg/m³，排沙效果显著。

3.2.2异重流排沙

在水库蓄水期间，当入库洪水形成潜入库底向坝前运动的异重流，若能适时打开排沙孔闸门泄放，就可将一部分泥沙排走，减少水库的淤积。黑松林水库利用异重流排沙的7次观测结果显示，平均排沙效率为61.20％，最高达91.40％，排沙比是较高的。异重流排沙的效果与洪水流量、含沙量、泥沙粒径、泄量、库区地形、开闸时间及底孔尺寸和高程有关。入库洪水含沙量大，粒径细，泥沙就不易沉降，容易运移到坝前排出；另外库区地形平顺、比降大、回水短、泄量大、底孔高程低都能提高异重流排沙效率。3.2.3泄空排沙

将水库放空，在泄空过程中回水末端逐渐向坝前移动，库区原来淤积的泥沙会因回水下移而发生冲刷；特别在水库泄空的最后阶段突然加大泄量，冲刷效果便更加显著。这种排沙方式称为泄空排沙。泄水排沙实际是沿程冲刷和溯源冲刷共同作用的结果。沿程冲刷消除回水末端的淤积，把泥沙带到坝前；溯源冲刷又将沿程冲刷带来的泥沙冲走排出库区，并逐渐向上游发展，逐步改变上游水力条件使冲刷能继续进行。实际上，泄空排沙是通过消耗一定的水量换取部分兴利库容的恢复。采用这种方式排沙要因地制宜，进行技术经济效益分析后

再确定。

3.2.4基流排沙

水库泄空后继续开闸，让含沙量不饱和的常流量畅泄冲刷主槽，减少库区泥沙淤积，这种排沙方式称为基流排沙。基流排沙的特点是：冲沙量和水流含沙量自冲刷开始至终结由大到小，最终趋于相对稳定。基流排沙的效果取决于常流量及其含沙量的大小，流量大、含沙量小，则排沙效果好。3.2.5机械清淤

在不能采取水力排沙的缺水地区和没有设置底孔的水库，可采用机械清淤的方式进行排沙。通常采用挖泥船、吸泥泵等清淤装置，清除库区淤积泥沙。这种方法适用于中小型水库和大型枢纽航道的清淤，其成本及管理费用较高。以上几种方式的排沙方法，在运用时，必须因地制宜、因时制宜，根据水库的任务、来水来沙特性、冲淤规律和库区形态特征进行合理的应用。只有这样，才能正确处理排沙与蓄水的矛盾，充分发挥水库综合的效益。3.2.6“蓄清排浑”运用方式的水库减淤

水库拦蓄含沙量低的水流，对汛期含沙量较高的洪水则不予拦蓄，尽量排除库外。一般对于具有一定发电、灌溉和调沙要求的水库，汛期要保持一定的低水位控制运用但不泄空，就可利用异重流和浑水排沙。由于汛期为排沙期，既调水又调沙，可以减轻水库的淤积，在一定时段内保持冲淤平衡和长期存在一定的可用库容。目前多沙河流水库普遍采用这种运用方式，如三门峡、恒山水库等。

水库泥沙淤积是一项需长期进行研究解决的水库技术问题，关系到水库运行安全及综合经济效益的发挥。因此，在水库的规划设计和应用管理中，要根据水沙运动的基本规律，布设必要的工程设施，制定合理的水库运用方式，减少水库淤积，延长水库的使用寿命。

四．小浪底水库泥沙淤积 现状与措施（案例分析）

4.1概述

小浪底水利枢纽建成蓄水后，受库水位抬高的影响，入库含沙水流受水库回水的顶托，流速下降，挟沙能力降低，部分粗颗粒泥沙先行落淤，细颗粒泥沙则潜入库底，以异重流的形式向前演进，在库底形成浑水水库。浑水水库中的细颗粒泥沙随着时间的推移，大部分也 会逐渐沉积下来。泥沙堆积到水库后，会对水库运用方式和效益发挥产生重要影响。

小浪底水库的运用划分为3个阶段，即拦沙初期、拦沙后期和正常运用期。拦沙初期是指水库泥沙淤积量达到22亿m³之前的运用时期；拦沙后期，库区淤积形态将形成高滩深槽，坝前滩面高程为254m，水库泥沙淤积量约为75.5亿m³；以后水库将转入正常运用期，利用254m高程以下10.5亿m³的槽库容进行调水调沙运用，长期保持254m高程 以上40.5亿m³的防洪库容。小浪底水库泥沙淤积实测资料显示，2000——2009年各年末实测泥沙累计淤积量分别 为4.19亿、7.16亿、9.88亿、13.91亿14.83亿16.86亿18.86亿21.29亿22.25亿m³和24.12亿m³。从数据看，2008年年末水库淤积的泥沙已达到拦沙初期预期的淤积量，如何延缓泥沙淤积速度、延长水库有效库容的使用寿命，长期发挥枢纽的综合效益，是摆在枢纽管理单位面前的重要课题。

通过对小浪底水库干流泥沙淤积形态的测验分析可以看出，每年汛后库区泥沙淤积部 位变化较大，总体来讲泥沙淤积形态由蓄水初期的带状淤积已演变为三角洲淤积，且三角洲的洲顶在动态变化的同时不断向坝前推进。2003——2009年实测资料显示，干流淤积三角洲的顶点平均每年向坝前推进3.69km。2010年5月测验结果表明，目前小浪底水库干流三

角洲的顶点位于黄河干流13断面，距坝21.41km，已达库区最窄河段——八里胡同进口附近。

对于小浪底水库干流横断面而言，实测资料显示的干流断面横向泥沙淤积形态一般表 现为平淤，即淤积面接近水平；水库各支流断面横向淤积形式与干流类似。

同时，从小浪底水库历年干流纵向淤积剖面图也可以看出，干流泥沙淤积形态在2003年汛后出现距坝70km以上淤积抬高现象，即典型的“翘尾巴”现象，这是一种不利的泥沙淤积形态。对支流而言，支流河口形成拦门沙坎则是另一种不利的泥沙淤积形态。在水库运行中，无论出现那一种不利的泥沙淤积形态，严重时都会出现水库水量被分开，难以统一、有效地进行调度的被动局面。

另外，在小浪底水库运行过程中形成异重流后，在水库库底一定范围内会形成一个庞大的浑水区域，浑水中悬浮着大量细颗粒泥沙，这些泥沙颗粒在经过一段时间后会逐渐沉积到库底，从而增加水库泥沙淤积量。如2007——2008年坝前浑水水库观测资料显示2007年汛期异重流形成的浑水水库在2008年5月塔前01断面处（距进水塔60m）仍有近7m厚的浑水层，浑水层中泥沙落淤时间是比较漫长的。

4.2泥沙淤积对水库运行的影响

随着库内泥沙的淤积，小浪底水库进水塔塔前泥沙淤积高程逐渐提高并形成塔前漏斗 区。将来漏斗区滩顶高程可达254m，而进水塔大多数闸门的高程为180m，与泥沙淤积滩顶存在70余m的高差，落淤泥沙存在滑塌的风险，特别是有水流淘刷甚至发生地震时，一旦出现滑塌，将对闸门的正常启闭带来不利或严重影响。

小浪底水利枢纽《拦沙初期运用调度规程》规定：“当实测塔前01断面泥沙淤积面高程达到183.5m时，运行管理单位应报请水库调度单位批准，小开度短历时开启排沙洞工作 闸门，以检查其进口流道是否畅通。以后可按0.5m为一级逐步提高塔前允许淤积面高程，但最终许可值不得大于187m。”因此，进口段防淤堵是排沙洞运用中一项重要的调度任务。

高含沙水流对运行的水轮发电机组会产生泥沙磨损。2003年8月实测过机含沙量最大值为85kg/m³，面对这种情况，是停机避沙还是正常发电，需要分析研判。小浪底建管局通过论证分析，认为虽然过机含沙量较高，但其泥沙D50为0.004～0.006mm，属极细的粉沙类，此类泥沙对水轮机的叶片损害较小，机组可以正常运行，该结论在随后10月份的机组检查中得到了验证。因此，浑水发电应从水流含沙量和泥沙粒径两个方面进行把握，以达到在保证机组不受泥沙损害的前提下多发电的目的。

对小浪底水利枢纽而言，泥沙淤积也有积极的一面。在枢纽防渗体系设计中，将大坝黏 土心墙和上游围堰斜墙及坝前泥沙淤积层连接起来，形成坝基的辅助防渗体系，坝前落淤的 泥沙在小浪底工程防渗体系中也发挥着重要的作用。水库蓄水以来的观测数据证明，在同等条件下，随着坝前泥沙铺盖的形成和抬升，坝基渗水量、左右岸渗水量均有不同程度的减小，大坝上游基础渗压计在相同库水位下，其渗压水头值逐年降低。如2000年10月下旬至11月上旬三门峡水库集中拉沙运用时，小浪底水库淤积泥沙2.62亿m³。在这期间，小浪底坝 前泥沙淤积高程从150m升至165m，呈平面状，近15m厚的沿坝泥沙淤积层降低了坝前渗透 系数，大坝上游基础渗压计测值最大降低近15m。由此可见，落淤泥沙发挥的防渗作用是显 著的。

小浪底水利枢纽近几年的调水调沙运行还揭示，适当的含沙量有助于提高水流的挟沙能力，冲刷河道的效果更明显。利用其冲刷下游河道，可提高单位水量的冲刷效果，节省清 水资源。

4.3 科学控制与利用水库淤积的泥沙

水库库容被淤积的泥沙占据后，一般情况下很难恢复，淤积泥沙所占的库容通常情况下会变成死库容，且泥沙淤积速度加快时，还将缩短水库发挥综合效益的寿命。因此，科学控 制水库泥沙的淤积对枢纽发挥长期作用意义重大。

由于黄河来水来沙具有季节性，因此小浪底水库泥沙淤积主要发生在汛期，如2006年 汛期泥沙淤积量约占全年淤积量的90％。另一方面，异重流在水库库底会形成浑水区域。因此，要把控制汛期泥沙淤积和浑水落淤有机结合起来，充分利用水库异重流进行排沙，以减缓水库泥沙的淤积速度。

塑造合理的库区泥沙淤积形态非常重。2003年汛后，小浪底水库出现了库尾泥沙的“翘尾巴”现象，对水库调度运用不利。针对这种不利的泥沙淤积形态，根据黄河流域2004年各水库的蓄水情况和预测降水情况，2004年6——7月，小浪底水库实施了首次人工扰动塑造异重流冲沙试验，库尾淤积三角洲形态得到了有效的调整和改善。考虑到2004年汛期小 浪底水库仅出现了2次异重流过程，且第1次为人工扰动所形成并有4d的浑水出库过程，因此人工扰动塑造异重流对改善库尾泥沙淤积形态起到了积极作用。由此可见，通过采取合适的工程技术措施控制和调整水库泥沙淤积形态是可能的。

4.4 加强观测与泥沙信息管理

对于泥沙淤积带来的不利影响，如漏斗区泥沙淤积威胁闸门启闭安全、进口段泥沙淤堵影响排沙洞正常运用等情况，要通过加强观测与泥沙信息管理，及时掌握塔前漏斗区泥沙淤积形态和泥沙淤积边坡的稳定工况，及时掌握排沙洞进口段泥沙淤积高程变化情况以及进 口段淤积泥沙的固结情况等，适时开启排沙洞进行拉沙运用，以保证枢纽建筑物的稳定、安 全运行。为此，除常规监测设备与管理手段外，小浪底建管局还为泥沙测验部门配备了先进 的观测装备，如英国GeoSwath条带测深系统，为枢纽调度部门开发建立小浪底水文泥沙信 息管理系统，这些设备和信息系统的使用，为及时、准确、全面地捕获第一手资料提供了技术保障，也为水库泥沙淤积观测与泥沙信息数字化管理奠定了基础。

进水塔前01断面是小浪底泥沙测验的控制断面，该断面泥沙淤积高程直接关系到泄水孔洞闸门的启闭安全。从2010年3月观测结果看，塔前平均淤积高程为178.1m，且塔前漏斗区河底纵向泥沙淤积高程为178.1～180.3m，较为平缓，尚无明显的漏斗形态出现。目前，小浪底进水塔前淤积的泥沙处于187m以下，泄水排沙洞闸门的安全启闭是有保证的。

4.5小结

泥沙淤积是小浪底水库不可回避的现实问题，通过科学调度、合理控制，调整水库泥沙淤积形态，消除干流泥沙淤积“翘尾巴”现象，使干流淤积三角洲顶点顺利通过八里胡同狭窄河段，往坝前迁移；限制支流河口拦门沙坎的形成与发展；加强观测与泥沙信息管理，确保进水塔前闸门启闭安全以及排沙洞进口段不淤堵，是枢纽调度运用的关键。

小浪底水库10a多的调度运行实践表明，目前所采用的调水调沙、进水塔前泥沙控制等手段对控制库区泥沙淤积是科学有效的，小浪底水库必将长期发挥巨大的综合效益。

五．结语

60年来,我国河流研究工作取得了重大进展,研究者进一步认识了河流水沙变化和河道演变规律,通过对丹江口等水库泥沙淤积及其坝下游冲刷的系统观测研究，为解决葛洲坝、三峡水利枢纽的泥沙问题,提供了重要依据。葛洲坝水利枢纽20多年来运行良好。三峡水利枢纽2003年6月初期运行以来的实测资料分析表明,水库泥沙淤积、枢纽运行和坝下游河道冲

刷状况总体上尚在预计同期值范围内。在水利枢纽工程泥沙问题研究实践过程中,研究水平得到较大提高,研究方法也有较大改进。

在泥沙测验和河道演变观测方面,新的观测技术逐步得到应用。河工模型和泥沙数学模型的模拟技术取得重大进展,并能相互结合解决长时段、长距离的河道演变预报问题。随着流域经济和水利水电事业的持续发展,水沙资源的综合利用和梯级水库泥沙输移与调控等问题,有待进一步研究。

六．参考文献

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第二篇：水库泥沙淤积综述

水库泥沙淤积研究综述

(邓山

2008150122 三峡大学)摘要: 由于我国有许多河流是含沙量高、输沙量大的多泥沙河流, 水库泥沙淤积问题异常严重。所以对水库泥沙淤积的研究具有重要的现实意义。前人对水库泥沙淤积问题做了大量研究探讨，本文对我国水库泥沙淤积研究的状况和成果进行了全面的综述。内容包括、水库泥沙淤积的形态、入库水沙条件变化引起的问题、水库变动回水区泥沙问题研究三个方面。关键词： 水库；泥沙；淤积；回水区 引言

水库泥沙淤积主要是河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积。拦河筑坝后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端与天然河流原水面线相切的水面曲线。水流进入库区后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程减小, 因而水流挟沙能力沿流程降低, 出现泥沙淤积。水库淤积是水库设计和管理中的一个难题。在河道上兴建水库会改变河流的水流条件和泥沙运动状态, 使泥沙在水库库区内淤积, 从而降低水库的使用效益, 甚至导致水库失效报废, 所以, 对水库泥沙淤积问题的研究就显得尤为重要。水库淤积观测和资料分析

水库淤积的观测和资料收集是水库淤积研究的基础。我国最早开展的系统性泥沙淤积观测是对20 世纪50 年代建成的永定河官厅水库、60 年代初建成的黄河三门峡水库和汉江丹江口水库的泥沙观测, 从中积累了大量的资料。从60 年代开始, 水利部科技司针对黄河流域和北方多沙河流的水库淤积, 选择了官厅、三门峡等12 座大型水库作为重点淤积观测的水库, 并建立了“黄河泥沙研究协调小组”, 组织了攻关研究和成果交流。后来又将其扩展到包括南方水库在内的20 个大型水库, 其成果见表1。以这20个水库为骨干, 我国已有一支数量较大的水库淤积观测队伍, 收集了大量第一手资料。不论从收集资料的数量、内容、深度和可靠性看, 在世界上都是首屈一指的。

表1 中国部分水库淤积情况

在水库淤积观测的基础上, 对资料进行了深入分析, 以增进对水库淤积问题的认识、总结规律并进一步控制水库的淤积。中国水利水电科学研究院(前身为水利水电科学研究院)是最早开展水库淤积研究的单位之一, 接着武汉水利电力学院、长江水利委员会和黄河水利委员会等对官厅、三门峡、丹江口、刘家峡、青铜峡、三盛公等水库进行了研究。以后又对镇子梁(山西)、三盛公、闹德海、红领巾(内蒙)、龚嘴、以礼河、东峡、平定河、南秦、巴家咀, 小河口(山西), 刘家峡(淤积和异重流排沙)、红旗、二龙山、潘家口、黑松林、白石及栖霞山丘陵区水库等水库的淤积进行了大量的研究。特别是对官厅、三门峡、丹江口等的研究成果尤为突出。

2.1 水库泥沙淤积的形态

水库泥沙淤积形态可分为纵剖面形态和横断面形态。2.1.1 纵剖面形态

纵剖面形态包括三角洲、锥体和带状淤积三种形态。在库水位变化幅度不大，淤积处于自由发展情况下, 水库淤积一般呈三角洲形态;在回水曲线较短, 入库水流在通过库段时紊动强度较大, 或含沙量较高, 含沙水流在达到拦河建筑物前泥沙来不及完全沉积情况下, 水库淤积将形成锥体形态。2.1.2 横断面形态

横断面形态在多沙河流与少沙河流的水库中有所不同。多沙河流上的水库普遍有淤积一大片, 冲刷一条带的特点。淤积一大片指泥沙在横断面上基本呈均匀分布, 库区横断面上不存在明显的滩槽。冲刷一条带指水库在有足够大的泄流能力, 并采取经常泄空的运用方式时, 库底被冲出一条深槽, 形成有滩有槽的复式横断面。

在水库淤积形态方面, 我国对三角洲形态的淤积研究较早。这方面的成果有对官厅水库的三角洲的淤积形态及计算的初步研究, 三角洲的计算方法, 及根据非均匀悬移质不平衡输沙的规律首次从理论上详细论证了水库三角洲淤积的趋向性、形成特点、三角洲和前坡淤积比降、洲面线与水面线方程以及前坡长度等, 并得到了官厅水库资料的验证。此外水槽试验亦证实了沙质推移质在壅水区也是以三角洲形式向前推进的。除三角洲淤积形态外, 还有对锥体淤积形态, 从理论上给出淤积剖面近似于直线, 坝前淤积厚度与总淤积体积的近似线性关系, 带状淤积的条件, 对滞洪期锥体淤积水库的冲淤变化特征分析研究、三角洲、锥体及带状等三种淤积形态的判别方法研究等成果。入库水沙条件变化引起的问题

章厚玉等在《丹江口水库的泥沙淤积特点与问题》中得出：近期的水沙条件有很大的变化, 出现枯水及枯沙的年份较多, 入库水量和沙量不同程度的减小, 较长系列均值小得多。黄河上游刘家峡、龙羊峡大型水库建成后, 对黄河中下游水量沙量进行调节, 进入三门峡水库的水量沙量年内分配有所改变。50 年代至80 年代的水沙量均呈逐年减小的趋势, 80年代水量比50 年代减少14% , 沙量减少55% , 入库沙量减少比值较水量减少的大得多, 由于入库水量主要来自河口镇以上地区, 沙量来自河龙区间及渭河流域, 水沙条件变化极为复杂, 造成了库区泥沙的新问题。龙羊峡、刘家峡水库调节水量后, 三门峡入库水量年内分配发生了变化, 非汛期的水量增加11% , 非汛期水量比汛期水量多1186 亿m3, 加剧了北干流河床的冲刷, 相应增加了非汛期入库沙量, 加重了库区潼关至太安段的淤积量。同时增加下游防凌的困难, 造成一系列的不利影响。汛期水量减少了, 特别是削减了洪峰流量, 入库的水沙过程很不相应, 含沙量过程起伏变化剧烈, 汛期的冲刷排沙能力降低, 库区泥沙年内冲淤不能平衡, 潼关高程难以恢复, 造成了调水调沙的难度。

水库发生泥沙淤积和河床变形,大都是由于水流不平衡输沙所致。长江科学院在20世纪60年代后期开展了不平衡输沙问题研究,与丹江口水利枢纽水文实验站协作,在丹江口水库变动回水区油坊沟至神定河口长约25 km库段进行不平衡输沙测验,系统收集不平衡输沙资料。1972年长江科学院提出了不平衡输沙研究报告,阐明不平衡输沙理论可能解决的3个问题:含沙量的沿程变化;悬移质级配的沿程变化和床沙级配的变化。给出了相应的计算公式作为不平衡输沙计算的基本公式。将其与水流连续方程、水流挟沙力方程联用, 组成水库不平衡输沙冲淤计算方程组。1974年与武汉大学数学系协作编制了电子计算机的计算程序。利用丹江口水库等实测资料对该计算方法进行验算,结果较好。该计算程序已推广应用于葛洲坝、三峡等水利枢纽的水库淤积计算。水库变动回水区泥沙问题研究

三峡水利枢纽运用各时期水库变动回水区的范围,从坝址上游约440 km的丰都,至嘉陵江入汇口以上的油溪,长约270 km。变动回水区河道流经丘陵和山区,平均比降约0.2‰～0.3‰。河道由宽谷和峡谷相间,河床由基岩和卵石组成。通过长江科学院等单位采用原型观测资料分析、泥沙数学模型计算与河工模型试验相结合的方法进行研究,结果认为:建库后变动回水区各河段均有不同程度的累积性淤积;局部河段发生河势调整,淤滩留槽,河道向单

一、规顺、微弯形态发展;航道、港区较建库前有较大改善,少数港区和局部航道可能在丰沙年后的水位消落期出现航道尺度和港区水深、水域不足的情况,可采取优化水库调度,结合港区改建和整治、疏浚措施加以解决。

葛洲坝变动回水区河道演变主要表现为:分汊型河段向单一河槽河型转化;弯曲型河段的弯道平面形态趋向规顺,边滩淤高展宽和上下延伸,滩槽高差增大;顺直过渡段年内为汛淤枯冲,年际为累积性淤积,滩槽高差加大。

推移质淤积、变动回水区的冲淤及淤积引起的洪水位抬高是水库淤积研究的一个重要方面, 不仅有一定理论价值, 而且对淹没、通航及与上游梯级联接等也有很大实际意义。由于一般水库主要是悬移质淤积, 推移质占的比例较小, 所以我国对推移质淤积研究较少。入库推移质往往缺乏实测资料, 仅对丹江口水库和山东一些水库做过不同粒径泥沙的淤积量分析, 确定了其推移质淤积量及组成。对于不同粒径推移质(包括卵石、砾石、粗沙和细沙)在水库中的淤积部位、不同淤积河段的冲淤特性、河势特点等进行较全面阐述的研究见文献。较长时间推移质淤积部位及剖面的确定可参考文献。水库淤积的上延, 首先是淤积引起回水上延, 上延后的回水又产生新的淤积, 如此不断相互作用, 形成了水库淤积的翘尾巴。从理论上对淤积引起回水抬高的方程、特性以及回水末端定义等的研究见文献。变动回水区的冲淤涉及到水库与河道的双重作用, 是水库淤积最复杂的问题, 不少成果对丹江口水库回水变动区冲淤特性进行了研究。有对变动回水区河型特点及转化的可能性的研究成果。关于变动回水区冲淤对航运的影响, 也有一些调查成果。韩其为对变动回水区提出了航运控制的调度原则, 即要求枯季坝前水位不低于或等于航运控制水位(消落水位), 以加大变动回水区枯季的航深和减少对航运不利的消落冲刷。这种调度将在三峡水库中应用, 能使枯季水深明显加大。总结

60年来,长江河流研究工作取得了重大进展,进一步认识了长江水沙变化和河道演变规律,通过对丹江口水库泥沙淤积及其坝下游冲刷的系统观测研究,为解决葛洲坝、三峡水利枢纽的泥沙问题,提供了重要依据。葛洲坝水利枢纽20多年来运行良好。三峡水利枢纽2003年6月初期运行以来的实测资料分析表明,水库泥沙淤积、枢纽运行和坝下游河道冲刷状况总体上尚在预计同期值范围内。在水利枢纽工程泥沙问题研究实践过程中,研究水平得到较大提高,研究方法也有较大改进。在泥沙测验和河道演变观测方面,新的观测技术逐步得到应用。河工模型和泥沙数学模型的模拟技术取得重大进展,并能相互结合解决长时段、长距离的河道演变预报问题。随着长江流域经济和水利水电事业的持续发展,水沙资源的综合利用和梯级水库泥沙输移与调控等问题,有待进一步研究。

参考文献

[1] 章厚玉，胡家庆，郎理民，张洪霞.丹江口水库泥沙淤积特点与问题[J].人民长江，2005（1）.[2] 韩其为 , 杨小庆.我国水库泥沙淤积研究综述[J].中国水利水电科学研究院学报,2003(3).[3] 丁金凤.水库泥沙淤积问题研究[J].吉林水利，2009（9）.[4] 张瑞瑾, 谢鉴衡, 王明甫, 等.河流泥沙动力学[M].北京: 水利电力出版社, 1989.[5] 窦国仁.泥沙运动理论[M].南京水利科学研究所, 1963.[6] 侯晖昌.河流动力学基本问题[M].北京: 水利出版社, 1982.[7] 韩其为, 何明民.泥沙运动统计理论[M].北京: 科学出版社, 1984.[8] 林一山.葛洲坝工程的决策[M].武汉: 湖北科学技术出版社, 1995.[9] 林一山.毛主席重视水库寿命问题[M].武汉:新华出版社, 1992.[10] 长江水利委员会.三峡工程泥沙研究[M].武汉:湖北科学技术出版社, 1997.[11] 梁栖蓉,黄煜龄,姜军.三峡工程175米方案水库泥沙数学模型计算成果分析[ G].水利电力部科学技术司.三峡工程泥沙问题研究成果汇编.武汉: 1988.[12] 黄悦.三峡水库下游宜昌至大通河段冲淤一维数模计算分析[ G].长江三峡工程泥沙问题研究(第七卷).北京:知识产权出版社, 2002.

第三篇：谈谈对水库泥沙的认识及国内外研究现状

谈谈对水库泥沙的认识及国内外研究现状

水库泥沙淤积主要是河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积。拦河筑坝后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端与天然河流原水面线相切的水面曲线。水流进入库区后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程减小, 因而水流挟沙能力沿流程降低, 出现泥沙淤积。水库淤积是水库设计和管理中的一个难题。在河道上兴建水库会改变河流的水流条件和泥沙运动状态, 使泥沙在水库库区内淤积, 从而降低水库的使用效益, 甚至导致水库失效报废, 所以, 对水库泥沙淤积问题的研究就显得尤为重要。

一、水库淤积观测和资料分析

水库淤积的观测和资料收集是水库淤积研究的基础。我国最早开展的系统性泥沙淤积观测是对20 世纪50 年代建成的永定河官厅水库、60 年代初建成的黄河三门峡水库和汉江丹江口水库的泥沙观测，从中积累了大量的资料。从60年代开始，水利部科技司针对黄河流域和北方多沙河流的水库淤积，选择了官厅、三门峡等12 座大型水库作为重点淤积观测的水库，并建立了“黄河泥沙研究协调小组”，组织了攻关研究和成果交流。后来又将其扩展到包括南方水库在内的20 个大型水库。以这20个水库为骨干，我国已有一支数量较大的水库淤积观测队伍，收集了大量第一手资料。不论从收集资料的数量、内容、深度和可靠性看，在世界上都是首屈一指的。

二、水库变动回水区泥沙问题研究

三峡水利枢纽运用各时期水库变动回水区的范围，从坝址上游约440km的丰都，至嘉陵江入汇口以上的油溪，长约270km。变动回水区河道流经丘陵和山区，平均比降约0.2‰～0.3‰。河道由宽谷和峡谷相间，河床由基岩和卵石组成。通过长江科学院等单位采用原型观测资料分析、泥沙数学模型计算与河工模型试验相结合的方法进行研究，结果认为：建库后变动回水区各河段均有不同程度的累积性淤积；局部河段发生河势调整，淤滩留槽，河道向单

一、规顺、微弯形态发展；航道、港区较建库前有较大改善，少数港区和局部航道可能在丰沙年后的水位消落期出现航道尺度和港区水深、水域不足的情况，可采取优化水库调度，结合港区改建和整治、疏浚措施加以解决。

葛洲坝变动回水区河道演变主要表现为：分汊型河段向单一河槽河型转化；弯曲型河段的弯道平面形态趋向规顺，边滩淤高展宽和上下延伸，滩槽高差增大；顺直过渡段年内为汛淤枯冲，年际为累积性淤积，滩槽高差加大。

推移质淤积、变动回水区的冲淤及淤积引起的洪水位抬高是水库淤积研究的一个重要方面，不仅有一定理论价值,而且对淹没、通航及与上游梯级联接等也有很大实际意义。由于一般水库主要是悬移质淤积，推移质占的比例较小，所以我国对推移质淤积研究较少。入库推移质往往缺乏实测资料，仅对丹江口水库和山东一些水库做过不同粒径泥沙的淤积量分析，确定了其推移质淤积量及组成。较长时间推移质淤积部位及剖面的确定可参考文献。水库淤积的上延，首先是淤积引起回水上延，上延后的回水又产生新的淤积，如此不断相互作用，形成了水库淤积的翘尾巴。从理论上对淤积引起回水抬高的方程、特性以及回水末端定义等的研究见文献。变动回水区的冲淤涉及到水库与河道的双重作用，是水库淤积最复杂的问题，不少成果对丹江口水库回水变动区冲淤特性进行了研究。有对变动回水区河型特点及转化的可能性的研究成果。关于变动回水区冲淤对航运的影响，也有一些调查成果。韩其为对变动回水区提出了航运控制的调度原则，即要求枯季坝前水位不低于或等于航运控制水位(消落水位)，以加大变动回水区枯季的航深和减少对航运不利的消落冲刷。这种调度将在三峡水库中应用，能使枯季水深明显加大。

三、国内外研究现状

1、水库泥沙淤积管理理念 1“设计寿命”管理理念 ○ “设计寿命”管理理念是指在工程的寿命周期内，实现工程的规划、设计、建设、运行和维护，完成工程既定的各项任务。工程的寿命一旦确定，规划、设计、建设、运行和维护就限于这个时段内进行。

“设计寿命”管理理念有如下特点：（1）工程的寿命期确定，工程管理是有限的线性过程；（2）水库建设、运行与维护的约束条件是规划或设计时所考虑的外部因素；（3）随着工程老化、水库不断淤积，工程逐步丧失各项功能；（4）工程寿命末期，报废或降等处理造成的环境和社会影响由后代承担。这种管理理念在水库设计与运行管理中已得到广泛应用。

在这种管理理念指导下，为实现水库的各项功能，需要外部因素和建设目的，确定水库设计与运行管理的关键要素，包括水库寿命和水库运行调度方式。同时，由于水库运行与维护的需要，应对水库进行安全管理，并进行相应的经济评价。运行期间，若外部条件发生变化，尤其是来水来沙条件变化，一些水库库容会不断减少，甚至被淤满。2生命周期管理理念 ○ 针对“设计寿命”管理理念中存在的问题，2003年世界银行提出了水库可持续管理的生命周期管理理念，包含的元素与“设计寿命”管理方法基本一致，但以循环的形式进行组织，循环是水库泥沙淤积管理得以实现的关键。

该理念的根本目标是通过积极地管理和维护，实现大坝主要功能的长久维持。当工程老化不可避免时，大坝允许报废，同时每年定期拿出工程的部分收益成立报废基金，以此提供大坝报废所需的经费。该方法下，从大坝获益的每代人都将为报废做出应有的贡献，代际公平得以维持。

由于生命周期管理理念要求水库管理者积极采取泥沙淤积管理以维持水库的可持续利用，因此，不仅需要对各种管理技术进行经济分析，更需要对其环境影响和社会影响进行评估，以寻求最优的管理方案。泥沙淤积管理效益和成本的识别与计算，影响决策者对方案的选择。全面、正确地识别和计算效益、成本，做到不重不漏，是水库可持续利用、实现代际公平的关键。

2、水库泥沙淤积研究成果

泥沙淤积研究揭示水库泥沙淤积规律，为泥沙淤积防治和管理评价提供技术支撑。利用水库淤积和排沙规律，我国摸索出一套使水库淤积减缓、甚至不淤积的运行模式，即“蓄清排浑”。利用三门峡水库泥沙淤积的滞后响应现象进行了研究，建立了滞后响应模型，为三门峡水库在2003年后制定合理运用方式提供了参考。

对大型水库淤积控制的研究，林一山提出水库长期使用的设想和概念；韩其为从理论上阐述了水库长期使用的原理和根据，并提出了长期保留库容的计算方法；周建军等以三峡水库为例，初步提出在大型河道型或径流水库上布置固定河段挖粗沙进行淤积控制研究。

现有水库淤积数学模型主要通过研究水流运动和泥沙运动规律，对河道或水库进行冲淤计算，重点关注淤积量计算，淤积形态、河床变形和边岸坍塌等。国际上比较著名的有GSTARS模型、FLUVIAL模型、HEC-6模型、SSIM模型、MIKE11模型和RESSASS模型。国内应用较广泛的模型有张启舜模型、黄委设计院模型、韩其为模型、长江科学院模型、王仕强模型、王新宏模型、曲少军模型和张俊华模型等。

3、水库泥沙淤积防治措施 1拦减水库上游来沙 ○ 在水库集水范围内开展水土保持，最大限度减少水土流失，是防治水库淤积的根本途径。在水土流失特别严重的地区，还可因地制宜采取坝库联合运用、绕库排浑、引洪放淤和渠道外蓄水等措施，防止泥沙入库。2利用泄洪排沙设施排沙 ○ 利用水库泄洪排沙设施，选择合理的水库运行调度方式可进行排沙。根据对入库水沙的控制程度，水库运行方式可分为蓄洪拦沙、滞洪排沙和蓄清排浑3类。3利用机械设备挖除水库泥沙 ○利用机械设备将已经落淤或进入水库的泥沙清除出库，包括挖泥船挖沙、水力虹吸抽沙清淤、气力泵清淤、射流泵清淤和空库干挖等。其优点在于耗水量小，对环境影响相对较小，缺点是需要消耗外部能量，清淤能力与范围有限，清淤成本高，且挖出的泥沙处置困难。4出库泥沙的有效利用 ○ 出库的含沙浑水应尽可能地利用，不仅能充分利用水资源，降低清淤成本，还可以减少下游河道及水库泥沙的负担。出库泥沙的处理可分为3类：泥沙回归下游河道或上游侵蚀区；引浑放淤，缓解用水矛盾，改善土壤；用作建筑材料。

4、水库泥沙淤积管理评价

目前对水库泥沙管理经济评价和社会环境影响评价方面的研究不少，包括水库可持续利用和代际公平研究、水库经济和环境影响制约因素及影响计算研究、水库功能开发研究、水库生态特征及可持续发展分析探讨等。

世界银行于1999年启动了RESCON研究项目，提出水库可持续利用的评估方法，并开发了RESCON模型。模型从泥沙淤积管理角度，考虑了多种水库清淤技术，采用经验关系计算各技术的清淤能力，从经济、环境和社会角度评估各清淤方案。模型在巴基斯坦、伊朗、印度、瑞士、日本的多个水库得到应用，取得了较好的效果。

对于RESCON模型，尚需要进行以下几个方面的改进：利用实测数据进一步对模型进行验证，识别模型的错误和局限；将洪水控制能力加入模型中；将其他泥沙淤积管理方法纳入模型中，如异重流排沙、泄沙和水库绕流等；使模型具备模拟梯级水库的能力；拓展模型模拟季节性水流的能力，以识别更适合冲沙的水文条件；可设置下泄水流的含沙量上限，作为下游环境约束的一部分；可计算每种方案的环境成本。

在RESCON模型基础上，结合中国水库的淤积特点，一些学者对水库功能评价指标体系和模型框架进行了研究，可快速评估泥沙淤积对水库防洪、发电、灌溉、供水、航运、生态等方面的影响程度，为决策者进行水库泥沙淤积管理决策提供初步依据。一些学者还依据已有的清淤能力经验公式和最优控制方法，在RESCON模型的基础上扩充水库效益计算模块，增加泥沙淤积管理措施，可确定最优的清淤措施和清淤过程，为决策者选择水库清淤方案提供初步的依据。

总体上看，国外虽然在水库泥沙淤积管理评价方面开展了一些研究，理念、理论和方法都比较超前，但对水库泥沙淤积防治措施研究得还不多。我国在水库泥沙淤积防治方面的工程经验世界领先，但对水库泥沙淤积管理的评价研究和实践还比较薄弱。近几年，我国逐步重现这一问题，对一些重点水库的泥沙淤积处理开展分析和评价等工作，与国外相比，我国还存在系统理论缺乏、评价方法不确定、经济社会和环境的综合评价缺乏等不足。

三、结语

水库泥沙淤积是水库运行治理的难题之一，不仅占用了水库的有效库容，使水电站的发电能力降低，更是严重影响水库运行安全。根据上述几个水库排沙方式的比较，可以得知：虽然针对不同的水库的泥沙淤积都采取了相应的治理措施，并取得了一定的效果，但是我国水库大多数采用“蓄清排浑”的水库排沙调度措施，且在水库的实际运用中起到良好的效果，尤其对于泥沙淤积严重的黄河流域，更是起到了关键性的作用，从而减轻水库的淤积量，延长水库的使用寿命。针对不同类型和地区的水库，国内众多科研工作者研究总结和汲取经验教训，详细深入地研究相应的排沙治理方案，从而提出与之相适应的泥沙调度方案，有效地控制水库泥沙淤积，对水库运行安全和经济效益起到积极的作用。

第四篇：水库配置水资源论文

1二甲沟灌区概况

通过建设通河县境内的“北水南调”工程(即“引岔入富”———引岔林河水调入富拉浑河、拟建二甲沟水库、现有小型水库群及相应灌区)和“南水北调”工程(即拟建的太阳沟抽水泵站(松花江水)及太阳沟灌区)，把现有的灌区(浓河、富乡、红旗、铧子山)和拟建的太阳沟抽水灌区、西部涝区内的规划新灌区，将合并为多水源、多水库联合调度运用的大型灌区，统称为二甲沟灌区，总灌溉面积为2.33万hm2，其中:二甲沟水库灌区灌溉面积为1.31万hm2，太阳沟灌区灌溉面积为3413hm2，西部涝区新灌区灌溉面积为6773hm2。该大型灌区具体采用水库群(拟建的二甲沟中型水库、已建的红旗小型水库、已建的二道沟子小型水库、已建的三道沟子小型水库、已建的四道沟子小型水库)和松花江过境水、区间径流、地下水等多水源、多水库联合调度运用方式，合理配置通河县西部地区的水资源，达到水资源可持续利用将支撑该地区经济社会可持续发展的总体目标。

2松辽委审核成果

2012年12月31日，水利部松辽水利委员会以松辽规计［2012］340号文下发了《松辽委关于黑龙江省通河县二甲沟水库建设项目审核意见的函》，其中:水资源配置方案中的二甲沟水库建成后，从岔林河流域多年平均引水量4352万m3(实际为多年平均引水量的水资源利用量)，占引水口以上多年平均年径流量38269万m3的11.37%;二甲沟水库多年平均灌溉用水量(应该为供水量)5062万m3，扣除岔林河流域多年平均引水入库水量3233万m3，水库利用本流域(指富拉浑河)多年平均灌溉用水量1829万m3，占坝址以上多年平均年径流量4520万m3的40%。

3分析与讨论

二甲沟水库近期灌溉面积1.31万hm2，该水库多年平均供水量6111×104m3，其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3，多年平均生态环境供水量1049×104m3。

3.1岔林河取水枢纽工程

岔林河取水枢纽工程处，该工程地点以上流域面积1307km2，占全流域面积的71%，多年平均来水量38269×104m3，取水口引水能力17m3/s。该取水枢纽处在首先满足岔林河灌区和生态环境用水量的前提下，剩余的流量，采用二甲沟水库近期调度运用图，按系列法兴利调节计算结果:引水口的多年平均实际取水量11189×104m3，占总来水量的29.2%;考虑输水损失水量10%后，进入二甲沟水库的多年平均入库水量为10070×104m3，占总来水量的26.3%。由于该工程地点引水期为每年的畅流期，一般情况下，每年灌溉期结束后(9月—10月)引水，故按Tennant法标准衡量，该取水枢纽工程地点的引水比例29.2%，即岔林河剩余水量比例为70.8%，正位于Tennant法对栖息地质量和流量关系表中的最佳范围(60%～100%)。

3.2二甲沟水库

二甲沟水库坝址处总集水面积1492km2(实际集水面积约567km2)，其中:本流域富拉浑河水库坝址以上流域面积185km2，占总集水面积的12.4%(实际集水面积的32.6%);岔林河引水口以上流域面积1307km2(分流面积约382km2)，占总集水面积的87.6%(实际集水面积的67.4%)。多年平均总来水量为14591×104m3(多年平均年径流深约257.3mm)，其中:本流域富拉浑河多年平均年径流量为4521×104m3(多年平均年径流深约244.4mm)，占总来水量的31%;岔林河入库水量为10070×104m3(多年平均年径流深约263.6mm)，占总来水量的69%。该水库近期:多年平均水库供水量为6111×104m3(其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3，占总供水量的82.8%;多年平均生态环境供水量1049×104m3，占总供水量的17.2%)，相应的水资源利用率为41.88%;多年平均水库蒸发渗漏损失水量为427×104m3，相应的损失率为2.93%;多年平均弃水量8053×104m3，相应的弃水率为55.19%。该水库远期:多年平均水库供水量为11178×104m3(其中:多年平均灌溉供水量10129×104m3，占总供水量的90.6%;多年平均生态环境供水量1049×104m3，占总供水量的9.4%)，相应的水资源利用率为76.61%;多年平均水库蒸发渗漏损失水量为428×104m3，相应的损失率为2.93%;多年平均弃水量2985×104m3，相应的弃水率为20.46%。在近期多年平均弃水量8053×104m3中，远期利用了5068×104m3，占近期多年平均弃水量的62.9%，该弃水利用量相当于近期灌溉供水量，也就是说，在工程投资不增加的情况下，经过多水源、多水库联合调度运用后，二甲沟水库的灌溉供水效益翻一番［1］。

3.3水资源利用量

为了满足水资源论证的需要，下面重点分析本流域富拉浑河和岔林河引水量的水资源利用量。二甲沟水库总来水量由坝址以上本流域富拉浑河年径流量和岔林河干流取水口处引水量，共两个部分组成，故二甲沟水库的本流域富拉浑河水资源利用量和岔林河干流引水量的水资源利用量，不能按常规方法计算，应该采用多种方法，综合分析后，合理选用。具体的计算方法简单介绍如下:

1)方法1:单一水源估算法。具体为只考虑本流域富拉浑河来水情况下，采用二甲沟水库近期调度运用图，按系列法兴利调节计算后，推求多年平均水库供水量、多年平均水库蒸发渗漏损失水量、多年平均弃水量等有关指标。然后，再推求考虑岔林河引水情况下的多年平均岔林河水资源利用量和多年平均弃水量。该方法虽然较准确，但前提条件不同(来水量和灌溉保证率等)，计算过程复杂，环节较多，计算工作量较大，方法复杂，不易掌握［2］。采用方法1，本次系列法兴利调节计算后，求得的二甲沟水库多年平均水库供水量4130×104m3(其中:灌溉供水量3081×104m3，生态环境供水量1049×104m3)，相应的水资源利用率为91.4%，灌溉保证率为P=65%;多年平均水库蒸发渗漏损失水量为252×104m3，相应的损失率为5.57%;多年平均弃水量137×104m3，相应的弃水率为3.03%。

2)方法2:入库水量比例法。具体为按总入库水量中所占比例，推求考虑岔林河引水情况下的多年平均岔林河水资源利用量和多年平均弃水量等有关指标。该方法简单易用，概念清楚，比较直观。二甲沟水库坝址处，多年平均总来水量为14591×104m3，其中:本流域富拉浑河多年平均来水量占总来水量的31%，岔林河入库水量占总来水量的69%。二甲沟水库近期灌溉面积1.31万hm2，该水库多年平均供水量6111×104m3，其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3(本流域水资源利用量为1569×104m3，岔林河入库水量的水资源利用量为3493×104m3，岔林河引水口的水资源利用量为3881×104m3)，相应的水资源利用率为34.7%;多年平均生态环境供水量1049×104m3，综合的水资源利用率为41.88%。

3)方法3:灌溉供水典型年法。具体为先选择某一年型作为典型年后，计算相应的灌溉供水量，再推求考虑岔林河引水情况下的多年平均岔林河水资源利用量和多年平均弃水量等有关指标。该方法典型年的代表性直接影响计算精度，而且选择的典型年不同，求得的灌溉供水量就不同，故任意性较大，不易掌握。二甲沟水库坝址处，多年平均总来水量为14591×104m3。二甲沟水库近期灌溉面积1.31万hm2，该水库多年平均供水量6111×104m3，其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3(本流域水资源利用量为1829×104m3，岔林河入库水量的水资源利用量为3233×104m3，岔林河引水口的水资源利用量为4352×104m3，应该为3592×104m3)，相应的水资源利用率为34.7%;多年平均生态环境供水量1049×104m3，综合的水资源利用率为41.88%。

3.4成果比较

上述的松辽委审核成果可以写成:岔林河引水口以上多年平均来水量38269×104m3，其中:多年平均实际引水量的水资源利用量4352×104m3，考虑输水损失后进入二甲沟水库的多年平均入库水量3233×104m3，多年平均输水损失水量1119×104m3，占多年平均实际水资源利用量的25.7%。该成果中二甲沟水库的多年平均入库水量3233×104m3，就是上述的方法3成果，但是输水损失率方法3取10%，故岔林河引水口的水资源利用量为3592×104m3，符合可研的采用成果，而松辽委审核成果中的输水损失率为25.7%，偏大较多，与实际情况不符。本次分析成果(方法2):岔林河引水口以上多年平均来水量38269×104m3，其中:多年平均实际引水量的水资源利用量3881×104m3，比松辽委审核成果小10.8%;考虑输水损失后进入二甲沟水库的多年平均入库水量3493×104m3，比松辽委审核成果大8%;多年平均输水损失水量388×104m3，比松辽委审核成果小65.3%。

4实际兴利调度运用

拟建引调水工程建成后，水库坝址以上及引调水口控制断面以上实际来水量是未知的，而且是随机的，因此，引调水蓄水工程实际兴利调度运行时，采用试算法确定的引调水限制线Ht作为控制条件，为满足各行业的用水要求(上限为设计用水量)，进行兴利调节计算，具体操作过程中，若各时段的库水位Hj≤Ht，则按实际可引调水能力全力蓄水，否则立即停止引调水。为了不影响岔林河灌区及生态环境用水量，引岔入富工程在灌溉期(5月—8月)不引水，故每年具体的引水时间初定为4月中旬、下旬、8月下旬、9月、10月，共92d。具体的兴利调度运用时，一般情况下，每年灌溉期结束后(9月—10月)，尽量按实际可引调水能力，多蓄水，并要求到每年10月15日左右时，水库尽量蓄满，供翌年枯水期用水;当遭遇特枯年时，若到了11月份水库仍然蓄不满，则翌年的4月份继续引水，一直到水库尽量蓄满为止。在实际的水库调度运用过程中，当库水位落在洪水控制区(A)时，按各行业的设计用水量及补充地下水要求全力供水的同时，立即停止引调水，而且打开泄洪闸进行控制泄洪，使库水位始终保持在汛限水位附近，并随时承担拦蓄洪水的任务。当库水位落在停止引调水区(B)时，按各行业的设计用水量要求正常供水。当库水位落在正常引调水区的正常灌溉供水区(C)时，按实际可引调水能力尽量多蓄水，而且按各行业的设计用水量要求正常供水。当库水位落在正常引调水区的正常城镇供水区(D)时，仍按实际可引调水能力尽量多蓄水，而且城镇供水按设计用水量要求正常供水，灌溉用水在一般情况下，按设计用水量的50%供水。当库水位落在正常引调水区的城镇供水破坏区(E)时，继续按实际可引调水能力尽可能多蓄水，而且城镇用水在一般的情况下，按设计用水量的80%供水，并停止灌溉供水。当库水位继续降落至死水位H死以下时，全力以赴尽可能多引调水，并停止灌溉供水，然后按城镇居民最低基本生活用水需要，控制供水的同时，采取其他应急措施，尽量解决城镇居民生活用水需求。

5结论与建议

5.1结论

二甲沟水库近期灌溉面积1.31万hm2，该水库多年平均供水量6111×104m3，其中:多年平均灌溉供水量5062×104m3，占总供水量的82.8%;多年平均生态环境供水量1049×104m3，占总供水量的17.2%。二甲沟水库远期灌溉面积2.33万hm2，该水库多年平均供水量11178×104m3，其中:多年平均灌溉供水量10129×104m3，占总供水量的90.6%;多年平均生态环境供水量1049×104m3，占总供水量的9.4%。在近期多年平均弃水量8053×104m3中，远期利用了5068×104m3，占近期多年平均弃水量的62.9%，该弃水利用量相当于近期灌溉供水量，也就是说，在工程投资不增加的情况下，经过多水源、多水库联合调度运用后，二甲沟水库的灌溉供水效益翻一番。岔林河取水枢纽工程处的多年平均实际取水量11189×104m3，考虑输水损失水量10%后，进入二甲沟水库的多年平均入库水量为10070×104m3。二甲沟水库坝址处多年平均总来水量为14591×104m3，其中:本流域富拉浑河多年平均年径流量为4521×104m3，占总来水量的31%;岔林河入库水量为10070×104m3，占总来水量的69%。该水库近期:多年平均水库供水量为6111×104m3，多年平均水库蒸发渗漏损失水量为427×104m3，多年平均弃水量8053×104m3。该水库近期:多年平均总供水量6111×104m3，多年平均灌溉供水量5062×104m3，其中:本流域水资源利用量为1569×104m3，岔林河入库水量的水资源利用量为3493×104m3。岔林河引水口的水资源利用量为3881×104m3，占实际总引水量的34.7%。

5.2建议

为了不影响岔林河灌区及生态环境用水量，引岔入富工程建议在灌溉期(5月—8月)不引水，并建议每年具体的引水时间确定为4月中旬、下旬、8月下旬、9月、10月，共92d。建议下阶段岔林河引水口处选择丰、平、枯水年逐日流量过程线后，在首先满足岔林河灌区和生态环境用水量的前提下，剩余的流量，采用二甲沟水库近期调度运用图，按典型年法兴利调节计算结果与原成果进行比较。

第五篇：水库工程设计论文

1水库现有病险情况及除险加固的必要性和重要性

孤山子水库从1976年10月竣工至今已运行30余年，由于该水库为“文革”时期单纯依靠民工修建，工程质量标准较低，目前，工程已出现严重老化。通过对水库运行的各项资料以及地质勘查的综合考虑，孤子山水库工程的主要建筑物还存在以下一些问题:副坝下游坝脚渗水，且形成明流，威胁副坝坝体稳定性。溢洪道左导墙基础被掏空。溢洪道末端出现冲坎。输水洞进口启闭机启闭困难，闸门漏水。输水洞出口没有消力池，冲坑越来越深，冲坑面积越来越大。输水洞泄洪渠没有保护措施，不断吞噬耕地，且威胁左侧居民。由此可见，为了使得孤山子水库符合国家防洪标准，对其实施除险险加固工程是非常有必要的。孤山子水库除险加固工程建成后，将会给该地区带来明显的社会效益、经济效益和环境效益。首先，水库保护了下游的28个自然屯、0．28万人口和700hm耕地，同时，水库与灌区配套后可使其灌溉面积增加到1226hm2。其次，待水库工程正常运行后，周边地区可以不断发展水产养殖产业，从而增加农民的经济收入。最后，水库的除险加固工程完工后，它将会不断的改善水库周边的自然环境，营造更好的生态环境，水库的环境效益会更加突出。

2建筑物加固设计方案

针对目前孤山子水库主要建筑物存在的问题，本次除险加固工程主要对主坝、副坝、溢洪道和输水洞进行相应的加固处理设计。

2．1主坝除险加固设计

主坝坝顶长168m，宽4．3m，本次设计将坝顶清基0．1m，清基后修建0．35m厚的碎石路面，该路面由10cm砂砾石垫层、15cm石灰、炉渣、土基层和10cm的碎石修筑而成。主坝坝顶道路长度为170m，路宽4．3m，平整路面后铺设0．35m厚的碎石路面，路面坡度为1．5%，路基材料组成与主坝相同。背水坡用C20混凝土修筑4条混凝土排水沟，间距为50m，并在背水坡种植草皮护坡。主坝迎水坡护坡石风化严重，现将原来的干砌护坡石拆除，新建0．1m厚的碎石反滤和0．3m厚的干砌石护石坡。主坝背水坡干砌石排水体风化也比较严重，先将拆除重新修筑干砌石排水体。

2．2副坝除险加固设计

副坝背水坡局部断面较陡，本次加固需要通过填筑土方恢复背水坡设计坡度1∶2。其中，副坝0+030～0+080段背水坡平均坡度调整为为1∶1．85，副坝0+160～0+200段背水坡平均坡度调整为1∶1．94，副坝0+200～0+270段背水坡平均坡度调整为1∶1．86，副坝0+270～0+294段背水坡平均坡度为1∶1．70。副坝坝顶清基0．1m后修建0．35m厚的碎石路面，路面由10cm砂砾石垫层、15cm石灰、炉渣、土基层和10cm的碎石组成。背水坡用C20混凝土修建6条混凝土排水沟，间距为60m。背水坡种植草皮护坡。副坝迎水坡护坡石风化比较严重，现将原来的干砌护坡石拆除新建0．1m厚的细沙反滤和0．3m厚的干砌石护坡。副坝背水坡排水体风化严重，全部拆除并重新修筑干砌石排水体。此次设计依据孤子山水库坝基、地质情况及相关地层的防渗漏处理经验，拟通过高压喷射灌浆方式对坝基进行防渗漏处理。高压喷射灌浆施工采用单排摆喷套接技术形式，二管法施工工艺，孔间距1．4m。考虑坝基绕渗的影响，灌浆范围为桩号0+000～0+294，水平灌浆长度为294m。高压喷射灌浆施工孔轴线布置在迎水坡堤脚，孔间距为1．4m，单孔灌浆深度为0．3m。

2．3溢洪道加固设计

原溢洪道已开挖形成堰体，为了减少工程量和节约工程投资，本次对溢洪道的加固主要在原有基础上进行。溢洪道的全部加固工程主要包括在左侧堰体修建挡土墙和对两岸不稳定山体削坡两部分内容。考虑到溢洪道堰体左侧冲刷比较严重，已严重威胁到水库下游的居民和农田，本次加固将堰体左侧原浆砌石挡土墙拆除，采用钢筋混凝土修筑高4．7m、长106m的挡土墙。挡土墙基础为宽1．4m、深0．5m的钢筋混凝土结构。此外，溢洪道堰体两侧山体风化严重存在许多不稳定因素，现将两侧山体进行削坡处理，其中左侧削坡处理后坡比为1∶1．03，而右侧削坡处理后坡比为1∶1．08。

2．4输水洞加固设计

孤山子水库输水洞为洞深直径1．5m的有压隧洞，进口洞底高程535．85m，洞长86．00m，出口高程532．81m。另外，在输水洞进口有一座启闭塔和一扇工作闸门并配有螺杆启闭机。鉴于目前水库输水洞存在的问题，此次除险加固主要包括在输水洞出口设消力池和重新更换输水洞进口闸门及启闭机两部分工作。消力池加固工程首先需要在输水洞出口平台修建钢筋混凝土翼墙。其次，在输水洞的下游修建长22m、宽10m的钢筋混凝土结构消力池，同时，在消力池两侧修建高5．6m的挡土墙。最后，在消力池的下游修建底板高程526．65m、宽10m、长31m的海漫，并在海漫两侧前段5m修筑钢筋混凝土翼墙，随后对海漫两岸进行土方回填。