團山子水庫泥沙淤積分析計算及防治措施

丁 曼于德萬

（1.吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院 吉林長春 130021；2.吉林省水利水電規(guī)劃設(shè)計院 吉林長春 130021）

團山子水庫泥沙淤積分析計算及防治措施

丁 曼1于德萬2

（1.吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院 吉林長春 130021；2.吉林省水利水電規(guī)劃設(shè)計院 吉林長春 130021）

義氣河屬山區(qū)性河流，流域植被較好，河床穩(wěn)定，河底由礫石和卵石組成。團山子水庫建成后，由于改變了天然河道的泥沙輸移特性，河流中的泥沙將部分淤積在水庫中。通過對團山子水庫工程進行淤積分析認為，工程建成后，水庫泥沙淤積對工程及其運行的影響不大。為了更好的發(fā)揮工程的正常效益，建議采取在壩址設(shè)置泥沙觀測站，加強水庫上游流域水土保持、科學合理調(diào)度水庫等措施，使泥沙淤積對團山子水庫工程的影響降到最低程度。

淤積計算 防治措施 正常效益

1 工程簡況

團山子水庫工程位于吉林省蛟河市南崗子鄉(xiāng)團山子村二社境內(nèi)，水庫壩址建在蛟河上游左岸支流義氣河上。義氣河發(fā)源于蛟河市黃松甸鄉(xiāng)育林村北側(cè)，流經(jīng)樺甸市的亂泥溝、先鋒、關(guān)門砬子、友誼永安、蘇密溝等地，最后在南崗子鄉(xiāng)新立屯西北匯入蛟河。義氣河屬山區(qū)性河流，流域地勢東高西低，水系發(fā)育較好，河道坡度較陡，高差大，沿河兩岸生長灌木雜草。流域植被較好，河床穩(wěn)定，河底由礫石和卵石組成。團山子水庫建成后，由于改變了天然河道的泥沙輸移特性，河流中一定量的泥沙將在水庫中淤積。為此要分析建庫后泥沙淤積問題，并提出相應(yīng)措施，使泥沙淤積其對工程的影響降到最低程度，更好的發(fā)揮工程的正常效益。

2 水庫上游來沙

團山子水庫壩址處無水文觀測站，沒有實測泥沙觀測資料，年輸沙量計算根據(jù)2008年版《吉林省水資源》成果中多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)分區(qū)圖查算。本地區(qū)懸移質(zhì)侵蝕模數(shù)每年為150t/km2，推移質(zhì)輸沙量占懸移質(zhì)輸沙量的15%，團山子水庫壩址年輸沙量成果見表1。

表1 團山子水庫壩址年輸沙量成果

蛟河流域上設(shè)有蛟河水文站，該站有1956～1988年33年泥沙觀測資料，蛟河流域與團山子水庫所在義氣河流域為同一流域上下游，植被條件下墊面等情況比較一致，可認為團山子水庫泥沙的年內(nèi)、年際變化情況與蛟河站基本類似，所以本次以蛟河水文站為設(shè)計參證站，分析團山子水庫壩址的泥沙情況。蛟河站歷年各月平均懸移質(zhì)輸沙量統(tǒng)計見表2。

表2 蛟河站輸沙量年內(nèi)分配表 單位：104t

表3 蛟河站水沙關(guān)系表

通過蛟河站實測的多年平均輸沙量年內(nèi)分配表可以看出，來沙量較少，且泥沙主要來自于汛期，汛期占多年來沙量的82%，非汛期只占來沙量的18%。

通過統(tǒng)計蛟河站1956～1988年共計33年輸沙量資料，蛟河站年最大輸沙量為98萬噸，年最小輸沙量為1.13萬噸，最大輸沙量為最小輸沙量的86.7倍，年最大輸沙量為多年平均輸沙量的6.75倍。汛期月最大輸沙量為63.746萬噸，月最小輸沙量為8.942萬噸，汛期月最大輸沙量為最小輸沙量的7.13倍。蛟河站水沙關(guān)系見表3。

從水沙關(guān)系表可以看出，月最大輸沙量基本發(fā)生在汛期大水月份，說明水沙關(guān)系基本對應(yīng)。

3 水庫壩區(qū)泥沙淤積

團山子水庫工程正常高水位為335.7m，泥沙分析計算成果見表4。

表4 正常高水位泥沙計算表

3.1 水庫淤積程度判斷

3.2 水庫淤積形態(tài)判別

（1）由于義氣河是蛟河上游左岸一級支流，流域植被較好，屬少沙河流。采用《泥沙設(shè)計手冊》中的陳文彪、謝葆玲（適用于少沙河流）公式進行分析計算，計算成果見表5。

（2）采用羅敏遜公式計算：

用以上兩種淤積形態(tài)判別方法判別后，團山子水庫建成后，水庫的泥沙淤積形態(tài)初步分析確定屬于帶狀淤積。

3.3 水庫淤積量計算

根據(jù)吉林省水利廳主編吉林省科學技術(shù)出版社2008年出版的《吉林省水資源》成果中多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)分區(qū)圖查算，本地區(qū)懸移質(zhì)侵蝕模數(shù)每年為150，推移質(zhì)輸沙量占懸移質(zhì)輸沙量的15%，綜合侵蝕模數(shù)為172.5。團山子水庫多年平均入庫沙量為42607.5t，其中懸移質(zhì)為37050，推移質(zhì)為5557.5t。

本次水庫淤積量計算采用清華大學水利系和西北水利科學研究所方法，即多年平均庫容淤損率方法計算，計算成果見表7。計算公式如下：

蓄水T年后的總淤積量

本次淤積泥沙的穩(wěn)定干容重為1.3 t/m3。經(jīng)計算，50年的淤積量為163.88×104m3。

表5 正常高水位泥沙計算表

表6 正常高水位α系數(shù)分析計算表

表6 正常高水位α系數(shù)分析計算表

項 目名 稱α Ws（104t）r。（t/m3）V（104m3）?(m)h團山子水庫 H正＝335.7 1.53 4.261 1.3 2354.48 13.7

表7 正常高水位泥沙淤積計算表 單位：104m3

3.4 水庫壩前淤積高程計算

通過以上對團山子水庫的泥沙分析與計算，團山子水庫庫區(qū)泥沙淤積初步判斷屬于帶狀淤積形態(tài)，但隨著水庫的運行，一些庫區(qū)流域特性的改變，水庫淤積形態(tài)也將隨之發(fā)生變化，并逐漸過渡到水庫淤積平衡后的錐體淤積。本次設(shè)計從工程安全方面考慮，假定水庫中泥沙淤積呈水平狀增長。所以，本次設(shè)計將50年的淤積量大部分淤積在庫區(qū)及壩前。經(jīng)分析計算，壩前淤積高程為327.02m。

4 防治措施

為了更好的發(fā)揮水庫工程的正常效益，建議可以采取以下防治措施，減小泥沙淤積對工程運行的影響。

（1）在壩址處設(shè)立泥沙觀測站，為分析水庫淤積提供科學數(shù)據(jù)。

在壩址處建站，觀測泥沙情況。特別是汛期的來水來沙情況，應(yīng)及時取樣計算懸移質(zhì)輸沙量，以驗證泥沙分析計算成果，使其更符合實際情況。

（2）加強水庫上游水土保持。

水土保持是防治水庫泥沙淤積的根本途徑，利用水保措施，減小水庫上游流域泥沙入庫量，起到阻沙、減沙的作用。

（3）科學合理調(diào)度，以滿足水庫排水排沙要求。

充分利用汛期大洪水能攜帶大量泥沙的性能進行水庫的科學調(diào)度，大汛期及時開啟閘門放水，以達到排沙清淤的效果，將大部分泥沙排出庫外，實行蓄清排渾運用。

5 結(jié)論

團山子水庫竣工蓄水后，將形成約4.9公里長的庫區(qū)，由于水庫的作用改變了水沙的特性，使泥沙在庫中淤積。當正常高水位為335.7m時，每年的淤積量只占正常高水位下庫容的0.139%，設(shè)計50年后的泥沙淤積體積占死庫容的21.88%，占正常高水位以下庫容的6.96%。因此水庫泥沙淤積對工程及其運行的影響不大。

1 涂啟華, 揚賚斐. 泥沙設(shè)計手冊[M]. 中國水利水電出版社,北京: 2006年5月.

2 任紅卓, 安新強. 中塬溝水庫泥沙淤積形態(tài)分析與計算[J].水利與建筑工程學報, 2010, 8(3): 166-169.

3 焦恩東, 于德萬. 水庫泥沙淤積分析計算及防治措施. 吉林水利, 2009, 1.

4 詹道江, 葉守澤. 《工程水文學》. 中國水利水電出版社, 2000年10月第三版。

5 謝鑒衡. 《河床演變及整治》. 中國水利水電出版社, 1997年10月第二版.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.04.010

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1672-2469(2014)04-0034-04

丁曼（1988年—）女，助理工程師。