汾河水庫1962～2008年泥沙淤積情況分析

賈賀民

(山西省三門峽庫區(qū)管理局,山西 運城 044000)

1 概 況

汾河是山西省第一大河,黃河流域第二大支流,發(fā)源于山西省寧武縣管涔山宋家崖,流域面積為39471 km2,占全省面積的25%。

汾河水庫位于汾河干流上游段婁煩縣下石家莊村,是汾河流域第一座大型水利樞紐,山西省目前最大的水庫。水庫控制流域面積5268 km2,流域內(nèi)較大支流有嵐河、碾河、鳴水河、澗河等。

根據(jù)地面物質(zhì)組成及侵蝕特征,流域內(nèi)地貌可分為黃土丘陵溝壑區(qū)、土石山區(qū)和河谷階地區(qū)3種類型,其中,黃土丘陵溝壑區(qū)面積為1984.4 km2,占流域總面積的 37.8%,土壤侵蝕模數(shù)為 6710 t/km2?a,平均侵蝕量1.33×107t/a,占流域年侵蝕量的71.1%,是水土流失嚴重地區(qū),即汾河泥沙的主要來源[1-2]。

2 汾河水庫1962～2008年泥沙淤積量變化分析

汾河水庫于1958年7月動工修建,1961年正式投入使用,設(shè)計庫容為7.21×108m3,其中調(diào)洪庫容1.18×108m3,興利庫容2.40×108m3。汾河水庫作為治理黃河淤積和為下游防洪減災(zāi)的骨干性工程,投入運行47年來,防洪減災(zāi)效益約50億元,累計供水140×108m3,供水效益近70億元,為山西省經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻。但水庫建成后,由于大量泥沙淤積,造成庫容迅速減少,到2008年總淤積庫容達到3.77×108m3,占總庫容的52.2%(表1和圖1)。

由表1和圖1可見,泥沙淤積有6個明顯峰值,即 1967、1974、1978 、1982、1988 和 1996 年,其中,1967年淤積量最大,為4.99×107m3。自 1967年以后,峰值逐漸減小,特別是20世紀90年代以后,出現(xiàn)的峰值僅有1次(1996年為1.15×107m3)。說明在20世紀90年代后,進入汾河水庫的泥沙量大大減少。

3 水庫泥沙淤積影響因素分析

水庫泥沙淤積不僅受降水時空分布影響,而且受人類活動,尤其是水土保持調(diào)蓄作用的影響。

3.1 泥沙淤積量與降水量及來水量的關(guān)系

降水量和入庫水量是造成水庫泥沙淤積的主要因素。汾河水庫控制流域多年平均降水量為430.3 mm(1962～2008),從降水年際變化來看,1967、1978、1988、1996 年等降水量大,年淤積量就大;從降水和來水年內(nèi)分配來看,汛期(6～9月)降水量為全年降水量的75.1%,汛期來水量約占全年來水量的53%。多年平均來沙量為1.16×107t,汛期來沙量占全年來沙量的94%。因此,汛期降水量及入庫水量是水庫泥沙淤積的主要原因。

表1 汾河水庫歷年泥沙淤積量統(tǒng)計表Table1 Sediment deposition situation in Fenhe Reservoir /108m3

圖1 汾河水庫歷年泥沙淤積量變化過程Fig.1 Change of the amount of sediment deposition in Fenhe Reservoir from 1962 to 2008

3.2 泥沙淤積量與水土保持關(guān)系

從表1和圖1還可以看出,隨時間推移,泥沙淤積量呈現(xiàn)下降趨勢。20世紀60年代泥沙淤積量為1.97×108m3,占總淤積量的52.3%;70年代泥沙淤積量為0.79×108m3,占總淤積量的20.9%;80年代泥沙淤積量為0.55×108m3,占總淤積量的14.6%;90年代泥沙淤積量為0.32×108m3,占總淤積量的8.5%;進入21世紀以來泥沙淤積量為0.09×108m3,占總淤積量的3.7%。這其中有降水量及入庫水量減少因素的影響,但汾河上游各項水土保持項目的實施起到了顯著作用[3]。

1988年以來,在汾河水庫上游水土保持總體規(guī)劃指導(dǎo)下,按照因地制宜、綜合治理的原則,以小流域為單元,以多沙區(qū)為重點,對汾河水庫上游流域進行了大規(guī)模的水土流失治理。到2008年共完成治理面積1691 km2,其中:建設(shè)基本農(nóng)田 382.78 km2,建淤地壩118座,修梯田303.41 km2,完成河道整治69 km;完成植被建設(shè)1319.33 km2(營造水土保持林1091.22 km2,種草60.92 km2,栽植經(jīng)濟林89.4 km2,封山育林77.79 km2,形成了有效的水土保持綜合防治體系,大大減少了入庫泥沙量,取得了顯著的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。

汾河水庫水土保持項目的實施可分為1962～1987年(治理前期)、1988～1997年(治理一期)和1998～2008(治理二期)3個時段。因此選取汛期降水量與治理期相近的時段進行對比分析,可以反映出水土保持項目的實施對水庫泥沙淤積的影響。表2為水土保持項目的實施對汾河水庫泥沙淤積影響的定量分析結(jié)果,可見一期治理期(1988～1997年)的年均降水量、汛期降水量與1962～1987年相近,而淤積量分別為6.00×106m3/a和1.40×107m3/a,減少率達到57.1%,汛期入庫水量減少23.5%;二期治理期(1998～2008年)的年均降水量和汛期的降水量與1962～1987年相比雖有所減少,但淤積量分別為1.00×106m3/a和1.40×107m3/a,減少率達到92.8%,汛期入庫水量減少65.8%。且二期治理期的減水減沙效益明顯高于一期。說明上游水土保持措施起到了保水?dāng)r沙作用,并已產(chǎn)生了明顯的生態(tài)與經(jīng)濟效益[4-6]。

表2 水土保持項目的實施對汾河水庫泥沙淤積影響的定量分析Table2 Quantitative analysis on the influence of water and soil conservation project on sediment deposition in Fenhe Reservoir

4 結(jié) 語

水庫淤積是水庫控制流域自然因素和人為因素綜合作用的結(jié)果。分析水庫淤積特征及原因,可以為進一步加強水庫管理提供科學(xué)依據(jù)。通過對汾河水庫1962～2008年泥沙淤積量變化及影響因素的分析結(jié)果表明,隨時間的推移,水庫泥沙淤積量總體呈減少趨勢。各時期減少量及其原因有所不同,1962～1987年水庫淤積量減少幅度較小,這一時段汛期的降水量對水庫泥沙淤積起主導(dǎo)作用;減少幅度最明顯的是在1998年以后,這說明汾河上游水土保持項目的實施對減少水庫泥沙淤積發(fā)揮了重要作用。

[1]李英明,潘軍峰.山西河流[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[2]郝福華.汾河水庫流域水土保持治理減沙與徑流變化分析[J].水利水電技術(shù),2009,40(5):61-63.

[3]胡彩虹,吳澤寧,高宗強.汾河水庫淤積驅(qū)動因子分析[J].干旱區(qū)研究,2009,26(1):109-113.

[4]趙巨仁.汾河水庫泥沙淤積狀況分析[J].山西水土保持科技,2009,(3):29-30.

[5]杜向潤.從汾河水庫上游泥沙淤積變化看上游水保治理成效[J].山西水利科技,2002,(4):74-75.

[6]金建峰,吳 輝.白河水庫泥沙淤積規(guī)律及對防洪的影響[J].水利科技與經(jīng)濟,2007,13(11):844-846.