朱洪儒

（河南駐馬店市宿鴨湖水庫管理局 汝南 463300）

河南省宿鴨湖水庫淤積情況及成因分析

朱洪儒

（河南駐馬店市宿鴨湖水庫管理局 汝南 463300）

宿鴨湖水庫為駐馬店境內(nèi)平原水庫，為汝河干流控制工程。庫區(qū)淤積情況對水庫運行影響較大。本文結(jié)合水庫建庫前后庫容曲線的變化以及庫區(qū)實測淤積情況，分析計算了水庫淤積量，并對庫區(qū)淤積變化及成因進行了詳細剖析，為庫區(qū)運行管理提供了參考。

平原水庫 泥沙淤積 庫容曲線 成因分析

1 水庫概況

宿鴨湖水庫位于河南省駐馬店市汝南縣城西6km處，屬淮河流域大洪河支流汝河干流控制工程，控制流域面積4498km2。水庫工程于1958年2月20日開工，同年8月20日建成。至2015年，共進行六次除險加固，現(xiàn)工程標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計，1000年一遇洪水校核。設(shè)計水位57.23m，相應(yīng)庫容11.68億m3；校核水位58.64m，相應(yīng)庫容16.38億m3；興利水位52.84m，相應(yīng)水面面積130km2。水庫大壩為均質(zhì)土壩，全長34.202km，最大壩高18m，一般壩高7～10m，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等多項目綜合利用的大（1）型平原水利工程。庫區(qū)分為北庫和南庫兩部分，中間以人工開挖的引洪道相連，北庫為主要庫區(qū)，南庫庫容較小，兩座泄洪閘均位于南庫。

2 庫區(qū)淤積測驗情況

宿鴨湖水庫建庫后沒有系統(tǒng)完整的實測淤積資料。2009年水庫第六次除險加固時，僅對常水位以上進行了測量，但未涉及水下部分，2015年年底對水下泥沙淤積進行了較為全面的測量工作。

3 水庫泥沙淤積分析

3.1 由庫容曲線變化推求淤積量

宿鴨湖水庫自建庫以來庫容曲線經(jīng)歷了三次變化，分別是1980年、2007年和2015年。

1980年水位庫容曲線是根據(jù)1956年淮委實測1∶10000地形圖量算的，1975年、1977年及1980年作了南、北庫分界調(diào)整、延長和修正，1980年的修正成果作為1982年宿鴨湖水庫除險加固設(shè)計的依據(jù)以及水庫防汛調(diào)度運用的基礎(chǔ)資料。

2007年水位庫容曲線，水下部分是2007年底實測的，水上部分是根據(jù)河南省測繪局1997年9月航攝、2003年7月調(diào)繪的航測圖量算的，水上與水下部分測量的分界高程為51.84m。

2015年水位庫容曲線采用的是實測庫底高程推求成果。2015年測量成果僅對北庫53.84m以下淤積部分進行了實際測量，北庫53.85m高程以上及南庫部分仍然采用2007年成果。

此次分析挑選1980年、2015年水位庫容曲線進行對比。北庫、南庫及全庫新老庫容對比曲線見圖1～3。

圖1 宿鴨湖水庫北庫庫容曲線圖

圖2 宿鴨湖水庫南庫庫容曲線圖

圖3 宿鴨湖水庫庫容曲線圖

由數(shù)據(jù)分析可知，相同水位下，新庫容較老庫容有著較為明顯的減少。2015年53.84m（原征地線54.0m）以下累計庫容減少4990萬m3，58.84m以下累計庫容減少6680萬m3。經(jīng)南、北庫庫容曲線對比，基本情況是50m高程以上新庫容比老庫容偏小，愈往上新老庫容曲線相差愈小，水庫淤積絕大部分發(fā)生在北庫。南庫、北庫和總庫容對比情況如下：

南庫水位在50.00～56.00m之間，新庫容比老庫容大，在此水位區(qū)域南庫以沖刷為主，56.00m以上新庫容比老庫容小，至高水位58～59m時新庫容比老庫容減小約10.6%。北庫50.0m以上均為新庫容比老庫容小，減小幅度50.0m以下55.1%，53.84m以下減小13.9%，北庫是以淤積為主的；總庫容對比，50.0m以上均為新庫容比老庫容小，且愈往上減小量愈大，但減小的幅度愈小，沖淤趨勢和變化數(shù)量與北庫相當(dāng)。

南庫的庫面狹小，水位53.0m處庫面面積為3.8km2，并且南庫和北庫的入庫洪水均由位于南庫的夏屯泄洪閘宣泄，同時水庫庫區(qū)由壤土構(gòu)成，易受到洪水水流沖刷，因此南庫庫區(qū)56.0m以下常遇到洪水沖刷，沖刷后庫容變大是合理的。

北庫的庫面開闊，水位53.0m處庫面面積為121.3km2，且北庫至泄洪閘之間長約30km，泥沙易在庫內(nèi)沉積，所以北庫常年泥沙淤積、庫容減小是合理的。

經(jīng)宿鴨湖水庫南、北庫新老庫容沖淤曲線對比，可知水庫淤積絕大部分發(fā)生在北庫，且南庫50～56m新庫容比老庫容大，56m以上新庫容比老庫容小，南庫以沖刷為主，北庫則以淤積為主，北庫53.84m以下庫容減少5570萬m3，死水位50.34m以下庫容為1398萬m3，死庫容淤積2762萬m3；因此，宿鴨湖水庫的泥沙淤積主要在北庫。

3.2 由實測資料推求淤積量

根據(jù)2015年實測水庫淤積深度等值圖，結(jié)合庫區(qū)地形等高線分布，計算出宿鴨湖水庫庫區(qū)實際淤積總量為7711萬m3，淤積量計算成果見表1。興利水位以下淤積7395萬m3，其中死水位以下淤積量為3834萬m3，占淤積量的51.85%，死水位至興利水位之間淤積3561萬m3，占淤積量的48.15%；興利水位以上淤積316萬m3，占淤積總量的4.10%。3.3泥沙淤積成果分析

表1 水庫北庫庫區(qū)實測淤積量計算表

根據(jù)上述淤積量推求成果，采用實測資料推求出的庫區(qū)淤積量為7711萬m3，其中興利水位52.84m以下淤積量7395萬m3，興利水位以上淤積量316萬m3，較采用庫容曲線推求出的淤積成果偏大。宿鴨湖水庫淤積量計算成果見表2。

由表2可以看出，興利水位52.84m以下兩種方法計算的淤積量差30.22%，興利水位52.84m與死水位50.34m之間淤積量差19.40%，死水位50.34m以下淤積量差40.27%。經(jīng)分析，主要有以下原因：

（1）水庫建庫時，庫區(qū)主河槽有大面積的耕地，而死水位對應(yīng)的水面面積52km2，經(jīng)近60年庫水浸泡，腐殖土可能已變成淤泥，此次實測淤積的厚度可能包括這部分厚度及原河道淤泥部分，造成計算結(jié)果偏大。

（2）板橋水庫“75·8”特大洪水造成潰壩，潰壩中、前期洪水洪峰流量、流速大，后期洪峰流量小、流速變小，會造成潰壩洪水進入宿鴨湖水庫時先沖后淤，與原水位庫容關(guān)系存在偏差。

（3）宿鴨湖為平原水庫，庫區(qū)上游岸線長度約25km，邊坡較緩，死水位50.34m以下庫底邊坡為1∶3000～1∶1500，鑒于建庫之初測量工具、方法及技術(shù)手段等較為落后，也可能造成水庫庫容關(guān)系比較時存在偏差。

（4）2015年水位庫容曲線依據(jù)實測的水庫淤積深度計算，淤積深度等值線間距為0.5m，對計算結(jié)果也有精度方面的影響。

4 淤積成因分析

（1）自然因素形成。由于地理、地質(zhì)條件，水庫上游部分地區(qū)土質(zhì)較為疏松、植被相對稀少，從而引發(fā)水土流失，使得上游河流中含沙量較大。同時，在汛期雨水挾帶大量泥沙進入庫區(qū)，尤以水庫西部，大面積坡地水夾雜泥土進入庫區(qū)，造成水庫庫床淤積壅高、庫容減少。歷史上遭遇了二十多次較大洪水考驗，尤其是“75·8”等多次特大洪水，上游河道沖切滑塌、農(nóng)田水土流失嚴(yán)重，大量泥沙等雜物沖入水庫。

（2）人為因素影響。水庫上游及周邊地區(qū)多為村莊，雖然水庫上游53.84m高程以下土地在20世紀(jì)90年代已經(jīng)辦理過征地手續(xù)，但附近村民仍然在52.34～53.84m之間的區(qū)域進行耕種，水位退到哪里，就耕種到哪里，將原有河道改為耕地，使得河道原有的植被和卵石層被破壞，導(dǎo)致水庫上游及周邊地表巖土層的風(fēng)化，引發(fā)水土流失，徑流攜帶泥沙進入水庫庫區(qū)。受城鎮(zhèn)化建設(shè)的影響，公路、住宅等工程項目的建設(shè)，加大了洪水的含沙量。建筑廢料、生活垃圾等也隨著河道進入庫區(qū)，而且很難通過泄洪排除，也加劇了水庫淤積和水質(zhì)破壞。

（3）工程設(shè)施不足。由于水庫建于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時對河流泥沙特性和運動規(guī)律缺乏研究和認(rèn)識，工程設(shè)計中未考慮設(shè)置排（沖）沙設(shè)施，進庫泥沙難以排出庫外。宿鴨湖作為平原水庫，庫床比降緩，庫面面積大，攔庫大壩長，上游來水進入庫區(qū)后，下泄緩慢，尤其北庫至泄洪閘之間長約30km，下泄通道過長，大量泥沙沉入庫區(qū)。

表2 宿鴨湖水庫庫區(qū)淤積量推求成果對比分析表

（4）運用條件限制。水庫淤積速度與運用方式密切相關(guān)。經(jīng)研究分析，水庫排沙1m3需耗水10～20m3。宿鴨湖地區(qū)降雨量時空分布不均，水資源不足，水庫需首先滿足供水需求，需要水庫汛期攔洪蓄水，沒有蓄清排渾的水量條件，導(dǎo)致大部分泥沙滯留庫內(nèi)。在管理運行中，由于北方缺水，每年第一場洪水含泥沙量最多，但往往是在庫容達到警戒水位才泄洪，致使洪水帶來的泥沙基本全部沉淀在水庫。

5 結(jié)語

宿鴨湖水庫自建庫運行以來，充分發(fā)揮了防洪效益和社會效益，給汝南縣及下游人民群眾生命財產(chǎn)安全提供了重要保障。近60年來，水庫庫區(qū)淤積量7395萬m3，年平均淤積量123萬m3。隨著庫區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展，庫區(qū)水土流失可能加劇。為保護水庫發(fā)揮最大防洪效益及社會效益，建議一方面加大庫區(qū)水土保持力度，減少水土流失，另一方面加強水庫管理、優(yōu)化水庫調(diào)度，以減少庫區(qū)淤積■