小浪底水库的泥沙问题.docx

小浪底水库的泥沙问题摘要通过分析小浪底水库泥沙观测手段及观测成果，结合水库这几年的调度运用情况，文中就水库泥沙淤积的观测方法、泥沙淤积层的确定、排沙洞运用、淤积量比较以及泥沙淤积形态共5个方面的问题进行了分析和探讨关键词泥沙泥沙淤积层泥浆层小浪底水库1前言黄河是一条举世瞩目的多沙河流，小浪底水库承接来自黄河三门峡及小浪底库区的全部来沙量，泥沙淤积将是水库运用面临的突出问题之一。加强对水库水文泥沙测验及泥沙调度运用，控制库区泥沙冲淤变化，关系到小浪底水库的使用寿命及社会与经济效益发挥，因此，小浪底水库的泥沙问题备受国内外水利专家的关注。小浪底库区泥沙淤积测验常设断面174个，其中干流布设56个，左岸21条支流布设65个，右岸19条支流布设53个。根据设计要求，干流上的断面在高程275m以上左、右岸埋设端点桩、控制桩各1个，在高程250m以下各埋设地形桩1个；支流上部分较窄断面，左、右岸埋设端点桩、控制桩各1个，而地形桩则视具体情况酌情埋设，同时，为找桩定线的方便，在端点桩附近加埋了指示桩。小浪底水库蓄水至275m时，形成东西长130km，南北宽300～3000m的狭长水域，断面法实测总库容为亿m3，其中，支流库容占总库容的%。通过近几年的泥沙淤积观测，结合枢纽近几年来的调度运用情况，这里对小浪底水库的泥沙问题进行了初步的分析与探讨。2水库泥沙运用的设计原则按小浪底水库泥沙运用的设计思想，小浪底水库泥沙运用应遵循的主要原则是拦粗排细，且初期以拦沙运用为主。采用蓄清排浑运用方式，利用水库亿m3的拦沙库容和亿m3的调水调沙库容，在50年运用期内相当于约25年内下游河床不再抬升。3蓄水四年来水库泥沙冲淤情况通过对下闸蓄水4年来水库泥沙淤积观测资料的整编，我们得到蓄水后第一年即2000年，水库入库沙量亿t，出库沙量亿t，排沙比仅为%。蓄水后第二年即2001年，水库入库沙量亿t，出库沙量亿t，排沙比为%。蓄水后第三年即2002年，水库入库沙量亿t，出库沙量亿t，排沙比为%。蓄水后第四年即2003年，水库入库沙量亿t，出库沙量亿t，排沙比为%。在泥沙淤积形态方面，从2003年12月的观测结果看，回水末端的淤积三角洲其顶点位置大约在距坝处，较汛前的顶点上延了km，其顶点高程为。洲面段在距坝~之间，前坡段延伸到距坝，形成了一个长达的淤积三角洲。洲面段和前坡段的比降分别为‰和‰。通过计算，该三角洲泥沙淤积量为亿m3，占2003年水库干流淤积量的%。在淤积泥沙的颗粒组成上，测验范围内淤积泥沙的粒径普遍较细，d50一般在~之间，属于粉沙类。2003年汛后观测结果显示，在距坝以下，淤积泥沙其d50在~之间，属极细的粉沙类。4有关问题分析观测手段的变革传统的水库泥沙淤积观测，特别是大型水库泥沙淤积观测一般均采用断面法进行，其根本原因在于观测仪器一个周期只能采集一个水深数据。如采用地形法观测，费时费力，且观测成本较高。2003年小浪底建管局引进了具有世界先进水平的条带测深仪，使库区淤积观测从传统的断面法观测转变为地形法观测，在提高测验精度、降低劳动强度的同时，又使库区水下地形实现了可视化演示，为实现水库数字化管理奠定了基础。该成果受到水利部有关领导的重视，并在长江提防工程水下部分复测中引进应用，效果良好。条带测深仪的引进，一方面降低了库区泥沙淤积观测的成本，经对比测算，每年按2个测次计算，每年可节省测验费用在80万元左右。另一方面，条带测深仪的引进使大型水库水下采用地形法测量变为可能，这将带来水库泥沙淤积观测的一场变革，其意义及影响将是深远的。泥沙淤积层的确定在清水状态下，水库库底泥沙淤积层的观测一般容易实现，但在异重流形成浑水水库后，利用声波测深仪一般会测出两个界面即清浑水界面与泥浆层界面，而库底泥沙淤积层面却无法测出。在这种情况下，泥沙淤积层的观测是困扰水库泥沙观测人员的一道难题。在有些时候，为了准确测出泥沙淤积层的深度，观测人员不得不冒险将重达150kg的铅鱼下放到库底，以便弄清泥沙淤积层的位置。通过这几年对小浪底浑水水库的观测，笔者发现泥沙淤积层与泥浆层之间存在如下关系Hy=Hn-k式中Hy为库底泥沙淤积层高度；Hn为浑水层内泥浆层高度；k为经验系数。根据小浪底水库来水来沙情况以及这几年的泥沙观测实际，在利用12Khz的测深仪进行汛期浑水水库观测时，经验系数k一般在~之间。因此，当浑水水库出现时，在利用12Khz的测深仪很容易测出泥浆层高度Hn的前提下，进行泥沙淤积层Hy的推算则变的容易的多。排沙洞运用问题在小浪底工程设计中，排沙洞主要用于汛期排沙，在汛期属于经常开启的洞室。通过对这几年水库调度运用情况的分析，笔者发现排沙洞的运用受到一定的限制。2002年汛期异重流形成达到坝前后，为了使排沙洞投入拉沙运用，小浪底建管局经请示主管部门后才得以解决。从这