李 洪，由麗華，王丹柏，王宏偉

（四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司，610091，成都）

紫坪鋪水利樞紐位于岷江上游下段關(guān)口位置，是不可多得的調(diào)節(jié)水庫，主要擔(dān)負(fù)四川成都地區(qū)綜合供水和防洪任務(wù)，兼有發(fā)電、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和旅游等綜合功能，對保障區(qū)域供水安全、防洪安全、糧食安全、生態(tài)安全等具有重大戰(zhàn)略意義。2008 年“5·12”汶川地震后，水庫淤積問題突出，一定程度上影響了樞紐工程功能的正常發(fā)揮。為全面了解地震后水庫庫區(qū)地形及淤積變化情況，四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司先后于 2011 年、2013 年、2014 年、2015年、2019年進(jìn)行了 5次水下地形測量?；跉v次測量結(jié)果，結(jié)合上游流域地形地貌變化情況，對紫坪鋪水庫淤積現(xiàn)狀、成因及影響等進(jìn)行了綜合分析并提出了水庫控淤、減淤對策，對延長水庫使用壽命、改善水庫生態(tài)環(huán)境、更好地保障成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)急劇增加的用水需求等具有重要意義。

一、紫坪鋪水庫淤積現(xiàn)狀分析

1.地震后入庫沙量分析

2008 年“5·12”汶川地震后，紫坪鋪水庫遭遇了自有實測資料以來罕見的連續(xù)平水豐沙年。2008—2018年紫坪鋪水庫入庫泥沙是建庫前紫坪鋪水文站1955—2005年多年平均來沙量的 0.61～3.68倍，2008—2013年相同徑流量來沙明顯增加，后續(xù)有所回落，2017年、2018年又有所增加，說明地震對入庫沙量仍有影響。

2.淤積量變化分析

對紫坪鋪水庫各時期淤積量進(jìn)行對照可看出，地震后各測次期間年均淤積量均遠(yuǎn)大于紫坪鋪水文站多年平均來沙量604萬m3。根據(jù)樞紐工程原設(shè)計成果，運行30年水庫淤積2.02億 m3， 年均淤積 673.3萬 m3，地震后至2019年5月水庫累計淤積1.5億 m3，年均 1 360萬 m3，連續(xù) 11年淤積量相當(dāng)于原設(shè)計22年的淤積量，淤積速度較原設(shè)計加快了一倍。

3.淤積趨勢分析

以2008年為起點，作歷次觀測時期年均淤積量和歷年最大洪峰的散點圖并添加趨勢線（見圖1）。地震后水庫年均淤積量與入庫洪水大小未呈現(xiàn)出完全正相關(guān)性，歷年最大洪峰趨勢線為山型曲線，但水庫年均淤積量總體呈下降趨勢。主要原因是隨著時間推移以及上游生態(tài)環(huán)境不斷恢復(fù)，山體結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，入庫泥沙量逐漸減少，但2016年后由于上游降雨增加，水庫淤積有所回升，說明上游生態(tài)環(huán)境仍很脆弱，還沒有恢復(fù)到地震之前水平，需進(jìn)一步加強(qiáng)上游生態(tài)保護(hù)。

4.淤積形態(tài)分析

地震時老母孔斷面左岸發(fā)生山體滑坡，在水下形成了巨大的堰塞體，大部分入庫泥沙在堰塞體上游被攔截形成淤積，導(dǎo)致不能形成正常的典型淤積三角洲逐步向壩前推移。截至2019年堰塞體以上主河道逐漸達(dá)到淤積平衡，水庫淤積已開始向壩前推移，可以預(yù)見，今后堰塞體上游仍會進(jìn)一步淤積抬高，但大部分淤積物會向前推移進(jìn)入水庫核心區(qū)，對樞紐工程安全運行造成影響。

5.庫容變化分析

統(tǒng)計不同年份的實測特征庫容，并繪制出不同特征庫容變化曲線（見圖2）。從圖2分析可知，地震前水庫不同特征水位庫容變化不大，地震后水庫淤積加劇，庫容損失明顯，至2019年已有減緩趨勢。

6.庫容淤積分布分析

水庫在不同水位段上有效庫容損失情況不一，總體上隨著水位的增高，水庫庫容損失呈減少變化趨勢，損失最大的區(qū)間在845m以下，損失基本都在10%以上，其中817～820m段、820～825m 段、825～830m 段損失分別超過40%、30%和20%；在845～875m之間，庫容損失總體較為穩(wěn)定，基本控制在5%以內(nèi)；875m以上，由于受支流河床淤積影響，庫容損失有所增大。

圖1 地震后紫坪鋪水庫平均年淤積量和最大洪峰流量變化曲線圖

圖2 不同特征水位庫容變化情況

7.淤積物沿程變化特性分析

對庫區(qū)淤積物進(jìn)行沿程采樣分析后認(rèn)為，水庫淤積形態(tài)主要以黏粒和粉砂為主，含有少量中細(xì)砂。水庫淤積三角洲尾部段以上主要是推移質(zhì)淤積，推移質(zhì)淤積物中數(shù)粒徑由0.65mm減小至0.15mm左右。距壩17.73 km處的斷面附近中數(shù)粒徑急劇變化，由0.15mm減為0.02mm，之后中數(shù)粒徑沿程逐漸減小。同時，2019年5月與2015年10月相比，庫區(qū)淤積物中數(shù)粒徑沿程略有增加。

二、紫坪鋪水庫淤積成因分析

1.大壩修建導(dǎo)致水庫淤積

壩區(qū)泥沙淤積是普遍存在的現(xiàn)象，岷江為低泥沙含量河流，根據(jù)紫坪鋪站1955—1990年實測泥沙資料統(tǒng)計分析，多年平均懸移質(zhì)沙量為792萬t，多年平均推移質(zhì)沙量為70萬t。原初步設(shè)計階段對水庫建成運用 30年、50年、70年、105年水庫淤積情況進(jìn)行了預(yù)測，各時期淤積量分別 為 2.020 億 m3、3.149 億 m3、3.370億m3、3.589億m3，水庫運行80年左右基本達(dá)到?jīng)_淤平衡。

用多功能微生物自動測量分析儀測量各抑菌圈的直徑，并照生物檢定統(tǒng)計法進(jìn)行可信限率檢驗與效價計算，當(dāng)可信限率不大于5%時，檢測結(jié)果有效，測定結(jié)果見表2。

2.地震后岷江上游河道輸沙量增加

對地震后每年入庫泥沙量進(jìn)行計算研究可知，2008—2018年紫坪鋪水庫入庫泥沙是建庫前紫坪鋪水文站1955—2005年多年平均來沙量的0.61～3.68倍，除2016年以外均為豐沙年或特別豐沙年。經(jīng)研究主要原因：一是地震誘發(fā)崩塌、滑坡在岷江上游兩岸產(chǎn)生了大量的松散固體物質(zhì)，導(dǎo)致在同樣降雨條件下，河道輸沙量增加；二是地震后岷江上游兩岸山體森林植被破壞嚴(yán)重，造成了森林涵養(yǎng)水源的能效下降，水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致洪水含沙量增多；三是地震導(dǎo)致岷江上游河道坡度增加，水流攜沙、沖刷及侵蝕能力增強(qiáng)。

3.水庫兩岸山體滑坡

受“5·12”汶川地震影響，水庫老母孔斷面附近及龍溪河支流距離河口1 km位置，由于發(fā)生山體滑坡在水下形成了巨大的堰塞體，大量淤積物被擋在了堰塞體上游，原設(shè)計的水庫調(diào)度方式向下游排沙效果降低，從而加速水庫淤積。

4.庫周泥石流暴發(fā)

2008年以來庫區(qū)周圍先后暴發(fā)了三次重大泥石流：2009年7月20日，岷江魚子溪支流臥龍河耿達(dá)段發(fā)生重大泥石流；2010年8月13日，龍溪河龍池八一溝發(fā)生特大泥石流；2011年7月4日，壽溪河映秀鎮(zhèn)漁子溪附近發(fā)生重大泥石流。泥石流裹挾大量泥沙入庫，從而導(dǎo)致水庫淤積加快。

三、紫坪鋪水庫淤積影響分析

1.對防洪能力的影響

水庫大量淤積物被阻擋在老母孔以上及龍溪河支流，無法正常通過水流裹挾至近壩核心區(qū)域，導(dǎo)致水庫核心區(qū)域死水位以下庫容充裕，但老母孔以上的主河道以及龍溪河支流淤積嚴(yán)重，侵占了部分防洪庫容。據(jù)計算，汛限水位850m以上已累計損失庫容2 821萬m3。

2.對農(nóng)田灌溉、城市供水等綜合效益的影響

從近幾年水庫運行情況來看，在主要灌溉和供水時段，水庫水位均位于820～825m之間。在該水位區(qū)間有近30%的庫容已被淤積，在進(jìn)行水庫供水調(diào)度保障下游供水時，來自水庫庫容淤積的影響非常明顯，尤其是當(dāng)上游來水量較小時，影響更為突出。

3.對水庫上游河道行洪的影響

主河道內(nèi)大部分入庫泥沙被老母孔堰塞體攔截，淤積集中在庫中及庫尾區(qū)域并逐步向上游發(fā)展形成“翹尾巴”現(xiàn)象，從而使庫尾及以上河床抬高，縮小原河道行洪斷面，水面比降和流速減小，最終造成庫尾及上游河道河槽行洪能力降低。

4.對大壩下游河道的影響

大量淤積物進(jìn)入水庫后落淤庫區(qū)，原設(shè)計的水庫調(diào)度方式向下游排沙效果降低，造成清水下泄，下游河床長期經(jīng)受清水沖刷，無法得到泥沙補(bǔ)充，河道堤防和河道內(nèi)水工建筑物存在較大安全隱患。

5.對成都市供水安全的影響

近年隨著老母孔上游淤積不斷增加，主河道逐漸趨于淤積平衡，洪水期大量入庫泥沙將會直接被帶至下游，進(jìn)入水庫核心區(qū)，形成異重流，造成下泄水流濁度增加，從而影響成都市供水安全。

四、控淤、減淤對策研究

截至2019年5月，紫坪鋪水庫已累計淤積約1.72億m3，將這一庫淤積物全部清理上岸并進(jìn)行處置既不現(xiàn)實也沒必要。通過對淤積成因分析，可采取以下措施實現(xiàn)水庫控淤、減淤目的。

1.加強(qiáng)科學(xué)立法助推岷江上游流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)

鑒于岷江上游的特殊地位和作用，建議加強(qiáng)立法、加快立法，通過制訂相關(guān)條例和辦法以提高流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略地位，讓岷江上游流域生態(tài)保護(hù)有據(jù)可依、有據(jù)必依。

2.加快上游生態(tài)恢復(fù)減少區(qū)域水土流失

①實施切實可行的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，在不增加百姓顯著負(fù)擔(dān)的前提下對農(nóng)業(yè)灌溉用水適當(dāng)收費，適當(dāng)提高供應(yīng)自來水廠的原水價格，同時鼓勵下游水庫及用水單位建立生態(tài)環(huán)?；穑龅健耙运B(yǎng)水”，確保上游生態(tài)環(huán)境保護(hù)資金來源。

②堅持生態(tài)發(fā)展，禁止大開發(fā)，推進(jìn)大保護(hù)。堅定不移實施主體功能區(qū)制度，根據(jù)岷江上游流域管理需要，結(jié)合自然地理條件和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，依法劃定流域管理范圍和保護(hù)范圍，減少過度開發(fā)建設(shè)和人為活動干擾。

③強(qiáng)化預(yù)防為主，堅持保護(hù)優(yōu)先，不斷加強(qiáng)對岷江上游區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有林草植被和各類水土保持成果的保護(hù)，以減緩和防止森林退縮、生態(tài)功能降低、草場退化與荒漠化等現(xiàn)象。

④因地制宜，重點做好各類自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、水土保持防護(hù)林區(qū)、水源涵養(yǎng)林區(qū)等植被較好區(qū)域的預(yù)防保護(hù)和生態(tài)自我修復(fù)工作，以遏制生態(tài)環(huán)境不斷惡化的趨勢。

⑤積極開展自然生態(tài)治理工作，加快水土流失防治步伐。大力開展天然林保護(hù)、退耕還林（草）、泥石流溝及山體邊坡治理、生態(tài)自我修復(fù)和以流域為單元的水土保持工程等各種形式的生態(tài)治理項目。

3.做好水庫淤積物清理逐步恢復(fù)水庫有效庫容

從電站發(fā)電及大壩安全運行角度，老母孔位置水下堰塞體是有利的，但目前老母孔以上主河道已基本達(dá)到淤積平衡，每年新入庫1 400多萬m3淤積物直接被帶至水庫核心區(qū)，給水庫防洪、供水灌溉等功能發(fā)揮以及樞紐工程運行安全造成影響，因此開展水庫清淤十分必要。一方面在堰塞體上游河道開展機(jī)械清淤，以達(dá)到控淤、減淤目的，保留水下堰塞體用于繼續(xù)攔截淤積物進(jìn)入水庫核心區(qū)，確?！伴T前清”要求和大壩運行安全；另一方面根據(jù)現(xiàn)有入庫水沙關(guān)系和新的邊界條件，積極開展基于紫坪鋪水庫庫容保持的水沙平衡調(diào)度措施研究，增加水庫泥沙下泄，以維持或逐步恢復(fù)水庫有效庫容。

五、結(jié) 語

①岷江上游是成都平原重要的生態(tài)屏障和水源生命線，加強(qiáng)岷江上游生態(tài)環(huán)境保護(hù)，加快上游生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，助推成都平原持續(xù)健康高質(zhì)量發(fā)展，已成為共識。

②受 2008 年“5·12”汶川地震影響，水庫庫岸塌方，上游地區(qū)地形地貌極不穩(wěn)定，汛期地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，淤積物入庫量急劇增加，水庫淤積速率較原設(shè)計加快了一倍，對上下游河道及樞紐工程綜合效益正常發(fā)揮均造成一定影響，盡快開展水庫控淤、減淤措施十分必要。

③隨著時間推移及上游生態(tài)環(huán)境不斷恢復(fù)，山體結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，在沒有強(qiáng)降雨和洪水發(fā)生時入庫泥沙量呈減少趨勢，但上游生態(tài)環(huán)境脆弱，需加強(qiáng)上游生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

④紫坪鋪水庫位于岷江上游末端關(guān)口位置，上游因地震誘發(fā)產(chǎn)生了大量松散固體物質(zhì)以及生態(tài)破壞產(chǎn)生的水土流失，被暴雨沖入河道后沿江而下，基本上都進(jìn)入了紫坪鋪水庫，因此持續(xù)開展紫坪鋪水庫淤積研究，對于岷江上游生態(tài)環(huán)境修復(fù)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定情況研究具有一定的驗證和參考價值。