于麗君

(遼寧省鬧德海水庫(kù)管理局，遼寧 阜新123000)

0 前 言

雖然國(guó)內(nèi)各大水庫(kù)給工農(nóng)業(yè)發(fā)展與人們生活帶來(lái)了不少的便利，可與此同時(shí)其也改變了原本河道的性質(zhì)與特點(diǎn)，在一定程度上打破了原本河道徑流的平衡狀態(tài)，并且造成了嚴(yán)重程度不一的水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題，給原本河道上下游造成了難以估計(jì)的影響作用。而鬧德海水庫(kù)主要坐落在遼寧省柳河上，其主要具備了防洪滯沙、工農(nóng)業(yè)給水等特質(zhì)，是目前國(guó)內(nèi)規(guī)模較大的關(guān)鍵性控制管理項(xiàng)目，為此其的建設(shè)管理工作應(yīng)當(dāng)受到廣大專家學(xué)者的高度關(guān)注與重視［1］。

近幾年來(lái)，隨著鬧德海水庫(kù)的不斷完善，柳河洪水突發(fā)、河道泥沙堆積、水域范圍廣泛等要素也在不斷困擾著水庫(kù)建設(shè)工作，從而在一定程度上促使著鬧德海水庫(kù)的有效庫(kù)容不斷減少。并且根據(jù)調(diào)查顯示，水庫(kù)的泥沙淤積問(wèn)題已經(jīng)逐漸發(fā)展成為限制水庫(kù)得到進(jìn)一步發(fā)展的重要原因，也是當(dāng)前水庫(kù)建設(shè)工作當(dāng)中首要處理的任務(wù)之一。所以，本文先對(duì)加強(qiáng)水庫(kù)泥沙淤積防治工作的重要性進(jìn)行了深入地分析，并且依據(jù)鬧德海水庫(kù)的水沙特性、沖淤量計(jì)算方式等實(shí)際情況，合理地提出水庫(kù)泥沙淤積現(xiàn)象對(duì)水庫(kù)有效庫(kù)容的影響作用。

1 加強(qiáng)水庫(kù)泥沙淤積防治工作的必要性與重要性

從古至今，水庫(kù)泥沙淤積現(xiàn)象不僅降低了水庫(kù)的有效庫(kù)容量，而且還在一定程度上削減了水庫(kù)自身的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，給水庫(kù)帶來(lái)了一些不良的影響作用。并且依據(jù)國(guó)內(nèi)外水庫(kù)庫(kù)容研究項(xiàng)目結(jié)果得出，現(xiàn)階段不少水庫(kù)電站的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益正逐漸受到水庫(kù)泥沙淤積現(xiàn)象的威脅，尤其是對(duì)于那部分泥沙較多的河道［2］。由此可見(jiàn)進(jìn)一步加強(qiáng)水庫(kù)泥沙淤積的防治工作是具有一定必要性與重要性的。

眾所周知，柳河自身屬于多泥沙的一條河道，其主要源于內(nèi)蒙古曼旗雙山子?xùn)|坡朝陽(yáng)溝，最終流向鬧德海水庫(kù)，而且根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果得到，近幾年來(lái)該河道年平均含沙量為39 kg/m3，最高值為1 300 kg/m3。

通過(guò)這一系列數(shù)據(jù)可見(jiàn)目前鬧德海水庫(kù)的泥沙淤積問(wèn)題的嚴(yán)重性與危害性是不能忽略的，廣大專家學(xué)者應(yīng)當(dāng)積極地分析與研究下一步有效防治泥沙淤積問(wèn)題的措施。

以前，因?yàn)樗畮?kù)泥沙淤積現(xiàn)象沒(méi)有影響到水庫(kù)正常運(yùn)行，所以人們?cè)谒枷肷吓c行為上并沒(méi)有關(guān)注與重視過(guò)該方面的防治工作，然而伴隨著泥沙淤積問(wèn)題不斷加深和良好開(kāi)發(fā)壩址不斷減少的步伐，鬧德海水庫(kù)的有效庫(kù)容量也在逐漸減少，這在很大程度上就大大加重了鬧德海水庫(kù)水資源供需之間的矛盾。

尤其是在多泥沙的柳河上面修建鬧德海水庫(kù)之后，因?yàn)樗畮?kù)蓄水作用，在一定程度上提高了整個(gè)柳河河道的水位，改變了河道原本運(yùn)輸泥沙的性質(zhì)與狀態(tài)，造成了河道水量重新分配、大量泥沙淤積等問(wèn)題，導(dǎo)致鬧德海水庫(kù)的總效益受到了一定的負(fù)面影響。

為了建設(shè)科學(xué)合理的水庫(kù)大壩、降低水庫(kù)泥沙淤積的可能性，國(guó)內(nèi)外不少專家學(xué)者正研究著如何通過(guò)適當(dāng)?shù)厮畮?kù)調(diào)度措施來(lái)實(shí)現(xiàn)河道沖淤的平衡狀態(tài)，從而合理地提升水庫(kù)的有效庫(kù)容、增強(qiáng)水庫(kù)的洪水抵御能力［3］。

總而言之，務(wù)必要按照原本原道與水庫(kù)大壩的性質(zhì)與特征，清晰地了解與掌握水庫(kù)泥沙淤積的規(guī)律，尋找到泥沙淤積現(xiàn)象影響水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的根本源頭，并按照具體的問(wèn)題源頭，選擇出科學(xué)恰當(dāng)?shù)慕鉀Q措施［4］。

2 鬧德海水庫(kù)水沙特性分析

表1 為水庫(kù)年平均水沙特性記錄表，并根據(jù)多年水庫(kù)水文實(shí)測(cè)情況分析，從各個(gè)河道水庫(kù)站的流域面積來(lái)看，位于扣河子河的石門子的上游位置水沙含量比較少，屬于較為清澈的水源地帶，位于烏根稿河的白廟子的水量比較少而沙量就比較多，在三者中是屬于含沙量較多的地帶，而位于養(yǎng)畜牧河的三家子的水量比較多而沙量就比較少，河道整體的平均含沙量就只有27.8 kg/m3，其是遼河水資源匯集的關(guān)鍵地帶。而下圖1 則為鬧德海水庫(kù)歷年來(lái)河道水沙含量變化過(guò)程圖，根據(jù)圖1，能夠觀察到近幾年來(lái)鬧德海水庫(kù)的水沙含量變化情況是巨大的，但在整體上來(lái)看其是呈現(xiàn)出逐漸減少的發(fā)展傾向。

表1 鬧德海水庫(kù)年平均水沙特性記錄表

圖1 鬧德海水庫(kù)歷年河道水沙含量變化過(guò)程圖

近幾年來(lái)，鬧德海水庫(kù)水沙含量日益降低，形成這一良好發(fā)展局面的原因不僅因?yàn)榻邓吭龆嗟茸匀灰蛩兀疫€因?yàn)樗畮?kù)泥沙淤積防治工作貫切落實(shí)等一系列人為因素。

在1983年，我國(guó)就已經(jīng)將鬧德海水庫(kù)以上的河流區(qū)域納入為國(guó)家八大水土治理地域之一，而且從那時(shí)起，人們就逐漸關(guān)注與重視水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題，并且通過(guò)一系列行之有效的泥沙防治措施來(lái)增強(qiáng)水庫(kù)的作用。

柳河的重點(diǎn)治理區(qū)域是阜新市境內(nèi)范圍，整個(gè)治理工作所涉及的規(guī)模大小為1 255 km2，當(dāng)中就包括1 035 km2的水土流失面積。

而且截止2004年，其已完成治理工作的區(qū)域規(guī)模為1 011.58 km2，整個(gè)河道綠化覆蓋面高達(dá)37%，也由此可見(jiàn)我國(guó)政府通過(guò)一系列水庫(kù)泥沙淤積治理措施，確實(shí)在一定程度上改善了柳河流域的自然生態(tài)環(huán)境，對(duì)有效降低河道水沙含量確實(shí)起著至關(guān)重要的正面推動(dòng)作用。

3 歷年水庫(kù)流域沖淤量變化的計(jì)算方式

3.1 通過(guò)水庫(kù)流域的輸沙率得出水庫(kù)流域的沖淤量

該方法需要應(yīng)用如下兩條沙量平衡的數(shù)學(xué)公式:

式中:Ws入是指進(jìn)入水庫(kù)流域范圍的輸沙量;Ws出是指流出水庫(kù)流域范圍的輸沙量;Ws末是指進(jìn)入河道水庫(kù)站到未得到控制管理區(qū)域之間范圍的水沙含量;Ws間入是指在河道水庫(kù)站到未得到恰當(dāng)控制管理的區(qū)域之間突增的水沙含量;Ws間出是指河道水庫(kù)站到大壩之間實(shí)際的水沙輸出含量。

然而這種公式法的計(jì)算模式在根本上而言存在如下兩點(diǎn)不足:

1)數(shù)學(xué)公式自身就擁有著一定的系統(tǒng)偏差，在計(jì)算方面單單考慮了水庫(kù)流域沙量的輸入與輸出問(wèn)題。

2)因?yàn)槊磕甑慕邓颗c降雨強(qiáng)度都會(huì)存在一定的差異性，產(chǎn)沙模數(shù)也存在一定的不同，所以如果專家學(xué)者僅僅通過(guò)區(qū)間沙量的輸入與輸出來(lái)計(jì)算確定沖淤量，其得出的結(jié)果必定會(huì)存在一定的偏差。

3.2 通過(guò)水庫(kù)斷面測(cè)量的方式得出水庫(kù)流域的沖淤量

這種方法主要是把水庫(kù)斷面劃分為多個(gè)斷面來(lái)實(shí)施沖淤量的計(jì)算工作，可是其仍然存在著一定的不足，具體表現(xiàn)為如下3 點(diǎn):

1)水庫(kù)斷面與斷面之間的距離以及測(cè)量位置的集中程度均能夠?qū)_淤量計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

2)一般而言，通過(guò)該方法所計(jì)算出來(lái)的水庫(kù)沖淤量越小，則其可能存在的偏差就會(huì)越大。

3)水庫(kù)低水位處所出現(xiàn)的塌岸問(wèn)題也會(huì)影響著斷面計(jì)算法與輸沙量計(jì)算法的最終結(jié)果，甚至?xí)?dǎo)致以上兩種方法所得出的結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。

為了準(zhǔn)確地計(jì)算出鬧德海水庫(kù)的沖淤量、恰當(dāng)?shù)剡x擇泥沙淤積治理措施，筆者先后采用以上兩種方式來(lái)計(jì)算水庫(kù)的沖淤量，通過(guò)分析與研究能夠觀察出，兩種計(jì)算方式所得出的沖淤量在個(gè)別年份呈現(xiàn)出較大的差異性，而在其他年份則普遍較為相近，尤其在2000年以后，鬧德海水庫(kù)的沖淤量表現(xiàn)出較大的增長(zhǎng)趨勢(shì)。筆者認(rèn)為在未來(lái)發(fā)展期間內(nèi)，鬧德海水庫(kù)沖淤量仍然會(huì)以增長(zhǎng)的趨勢(shì)在變化，所以其應(yīng)當(dāng)值得國(guó)家政府以及廣大水庫(kù)研究者繼續(xù)重視與探究。

4 鬧德海水庫(kù)有效庫(kù)容變化情況分析

為了更清晰準(zhǔn)確地分析與研究不同時(shí)期水庫(kù)有效庫(kù)容的變化情況，筆者把鬧德海庫(kù)容依據(jù)高程來(lái)劃分為如下幾個(gè)組別:154 ～165 m、165 ～170 m、170～174 m、174 ～177.5 m、177.5 ～179 m、179 ～181.5 m、181.5 ～192 m。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)得出，以上每種水庫(kù)庫(kù)容組別在水庫(kù)泥沙淤積防治方面所產(chǎn)生的作用存在一定的差異性，具體表現(xiàn)為以下3個(gè)方面:

1)高程為165 m以下的水庫(kù)有效庫(kù)容逐年呈現(xiàn)出提升的傾向，而170 ～174 m高程的水庫(kù)庫(kù)存量變化情況較大，這主要是因?yàn)樵摵拥懒饔蛭挥诤樗l繁產(chǎn)生、水域沖刷嚴(yán)重的地理位置。

2)177.5 ～179 m與179 ～181.5 m高程的水庫(kù)庫(kù)容量就開(kāi)始呈現(xiàn)出逐年降低的傾向，但在個(gè)別的年份以及月份仍然會(huì)出現(xiàn)突增的現(xiàn)象。

3)位于181.5 ～192 m高程的水庫(kù)水位遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溢流堰頂，該水庫(kù)流域?qū)儆诜篮樾缘膸?kù)容位置，一般性的突發(fā)洪水是較少對(duì)其產(chǎn)生影響的。

由此可見(jiàn)，鬧德海水庫(kù)有效庫(kù)容出現(xiàn)以上變化情況的主要原因是因?yàn)檎块T在每年汛期期間都選擇了“平水控制、洪水敝泄”的解決措施，雖然在洪水敝泄的過(guò)程中，水庫(kù)流域會(huì)出現(xiàn)溯源沖刷的現(xiàn)象，水庫(kù)有效庫(kù)容也隨著措施的深入落實(shí)也得到一定地增加，可是水庫(kù)入口的水沙流量偏小，其所產(chǎn)生的沖刷力度過(guò)低，所以對(duì)水庫(kù)高水位位置的有效庫(kù)容影響程度就比較低。

根據(jù)歷年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出，鬧德海水庫(kù)在近十年內(nèi)都沒(méi)有發(fā)生較為嚴(yán)重洪水災(zāi)害，汛期期間所出現(xiàn)的水沙流量也比較少，由此可見(jiàn)缺乏長(zhǎng)時(shí)間且大面積的沖刷作用是形成鬧德海嚴(yán)重的水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題的關(guān)鍵因素。

5 結(jié) 語(yǔ)

水庫(kù)泥沙淤積含量正逐年提高，且水庫(kù)所具備的沖刷作用日益削弱，進(jìn)而使得水庫(kù)內(nèi)部的死庫(kù)容逐漸占據(jù)有效庫(kù)容量，從而打破了水庫(kù)流域原本的平衡狀態(tài)、降低了水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

為此，應(yīng)當(dāng)盡可能地結(jié)合天然資源與水庫(kù)資源，了解與掌握當(dāng)?shù)氐乃那闆r與泥沙變化實(shí)況，認(rèn)真謹(jǐn)慎地研究與落實(shí)一系列能夠有效防治水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題的措施，唯有如此方能更為高效地建設(shè)出便民、利民的水庫(kù)工程。

［1］王金萍. 鬧德海水庫(kù)水沙規(guī)律的研究［J］. 黑龍江水利科技，2007，35(03):61－62.

［2］李國(guó)安．淺析王瑤水庫(kù)運(yùn)行方式與排沙減淤效果［J］. 陜西水利，2009(06):121－122.

［3］許杰庭，王紹琴，于進(jìn)江，高柯．新疆頭屯河水庫(kù)排沙減淤技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］. 泥沙研究，2009(03):45－49.

［4］葉建新，綦海燕，陳亮，單麗微．鬧德海水庫(kù)下游河道泥沙淤積探討［J］. 甘肅水利水電技術(shù)，2008，44(05):315－317.