葫芦口水库的泥沙淤积及其综合治理措施

・４６・　四川水利　２０１　１．Ｎｏ．４　葫芦口水库的泥沙淤积及其综合治理措施　代北川　（四川省长葫灌区管理局，四川威远，６４２４５０）　【摘要】本文在葫芦口水库泥沙淤积测量的基础上，分析了葫芦口水库泥沙淤积特性和存在的主要泥沙问题；从　葫芦口水库流域水沙配置的角度，提出了上游拦沙（水土保持和水库拦沙）、水库泥沙运行调度、库区治沙（挖泥疏浚）和　水库管道排沙等综合治理措施，以保证葫芦口水库长期兴利使用。　【关键词】水库泥沙泥沙淤积水库长期使用　水沙综合治理葫芦口水库　中图分类号：ＴＶＩ４５．３　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５—１８０９（２０１１）０４—００４６—０４　１　流域概况　葫芦口水库位于长江三级支流威远河中游地　段，大坝距威远县城１４ｋｉｎ。威远河发源于四川　１０　ｒｎ　，正常库容６２２０×１０　ｍ　，死库容４９０×　１０　ｍ　，防洪库容１３６０ｘ１０　１ＴＩ’。设计灌溉面积　２．１２４万ｈｍ　。　省威远县境内的连界场清风寨，分水岭最高处海　拔８２５．０ｍ，流经兴隆场、长沙坝水库、葫芦口　水库、威远县城，在自贡市与旭水河汇合后称釜　溪河，经富顺县邓关注入沱江。威远河全长　１１８ｋｉｎ，流域面积１０２２ｋｍ　。葫芦口水库位于四　川盆地中部的浅丘区，属于亚热带季风暖湿气候　葫芦口水库与长沙坝水库一起承担着自贡　市、威远县４００多家工矿企业的工业用水和６０　多万城镇居民的生活用水，兼顾防洪、发电、航　运、养殖等多种功能。长葫水库是自贡市、威远　县的重要水源，自建成以来，为灌区工农业的发　展和社会稳定作出了重要贡献。随着灌区经济的　发展，城市规模的扩大，人口的增多及生活水平　的提高，灌区对水的需求量越来越大，同时城市　的防洪也越来越显得重要，长葫水库的兴利防洪　矛盾日益突出。　区，气候温暖湿润，四季分明，降雨丰沛，多年　平均降雨１０５５ｍｍ。水库集雨面积２３３ｋｍ。，其中　长沙坝水库集雨面积１４５ｋｍ　。年平均径流量　１０５００ｘ１０　１ＴＩ　。　葫芦口水库于１９７５年正式动工兴建，１９７８　年６月封闭导流孑Ｌ开始蓄水，１９７９年底全部竣　２葫芦口水库泥沙淤积及其存在的主要问题　２．１葫芦口水库泥沙淤积　工。水库是以城市生活、工业用水和农田灌溉为　主，兼顾防洪、发电、航运、养殖等多种效益的　多年调节水库。水库与距大坝上游１５ｋｉｎ的长沙　坝水库联合调度运行。水库枢纽建筑物由大坝、　溢洪道、放水设施和坝后式电站组成（装机容　量２ｘ１２５０ｋＷ＋ｌｘ４００ｋＷ）。大坝为浆砌条石重力　坝，最大坝高７１１１１＿，坝长２１５ｍ，正常水位　４０６．００ｍ，死水位３７５．００ｍ，总库容７５８０　ｘ　由于种种原因，葫芦口水库建库时未开展淤　积测量项目，至１９９９年，水库已蓄水运行２１　年，工程运行管理急需掌握水库泥沙淤积情况，　为水利工程管理提供科学数据。因此，于１９９９　年开始对葫芦口水库进行泥沙淤积测量。１９９９　年在葫芦口水库库区主河道上布设淤积测量横断　面３５个，支流张家沟上布设淤积测量横断面２　个；２０００年在主河道上增设淤积测量横断面３　２０１１．Ｎｏ．４　四川水利　・４７・　个，支流马家沟上布设淤积测量横断面１个；现　共有淤积测量横断面４１个。威远河属于季节性　河流，水库泥沙淤积主要在汛期产生，因此淤积　测量选在汛前汛末进行。　……　…　葫芦口水库１９７８年６月开始蓄水，库区地　形图于１９７２年２月由四川省水利勘测设计院第　Ｃ・）ｃｓ３ｏ新越　－－Ｎ量队测绘（比例１：５０００），以此作为水库　横断面的初始图，以４０６．００ｍ为控制高程，分　别计算出各横断面４０６．００ｍ以下的横剖面、断　面面积作为水库初始值。　从１９９９年６月到２００５年１０月共测量８次，　时间分别为：１９９９年６月、１９９９年ｌ０月、２０００　年１０月、２００２年３月、２００２年１０月、２００３年　１０月、２００４年１０月、２００５年１０月。建库至现　在总淤积量，葫芦口水库自１９７８年６月开始蓄　水至２００５年共运行２７年，经过８次测量得出库　区总淤积量为１９５．６万ｍ　，年平均淤积量为７．２　万ｍ　。但是，１９７８年到１９９９年的２１年淤积仅　有３Ｏ．４万Ｉｎ　，年平均淤积量仅为１．４５万ｍ　；　而１９９９年到２００５年６年淤积了１６５．２万ｍ　，年　平均淤积量达２７．５万ｍ　。　葫芦口水库主要淤积在水库的库尾河段和库　区中部河段，在水库库尾形成泥沙淤积三角洲，　减少了水库的有效库容（死水位３７５．０ｍ以上库　容）。库区２ｌ　、２２　和２３　断面的部分淤积在死　水位３７５．０ｍ高程以上，库区２４　～３５　断面的泥　沙淤积则都在死水位３７５．０ｍ高程以上，包括支　流张家沟和马家沟上的泥沙淤积也都在死水位　３７５．０ｍ以上。　｜　一　一　Ｈ　＝：＿　一　＿＿＇●”●　、　●■－．一…　－●—＊＊簟　ｊ■＿　．　－・蕾ｔ毫●钾　一黼■　ｌ　Ｏ　Ｉ　●　●　●　ｌ口　Ｉｌ　薅　Ｉ鼍８ｌ　图１　葫芦口水库泥沙淤积纵剖面　１ＩＬ　，　慝葑＿　Ｖ　………。：　………。　ｃＩ）ｃｓｏｓ辑墨　图２葫芦口水库泥沙淤积横剖面　２．２葫芦口水库泥沙淤积存在的主要问题　２．２．１　１９９９年后，泥沙淤积量有迅速增长　的趋势　水库泥沙测量资料反映出葫芦口水库自　１９７８年６月开始蓄水运用，至１９９９年６月，共经　历了２１个汛期，总淤积量３０．４万ｍ　，年平均淤　积量仅为１．４５万ｍ　。葫芦口水库自１９７８年６　月开始蓄水至２００５年共运行２７年，经过８次库　区泥沙淤积测量，库区总淤积量为１９５．６万ｍ　，　年平均淤积量为７．２万ｍ　。而１９９９年到２００５　年６年水库淤积了１６５．２万ｍ　，年平均淤积量达　２７．５万ｒｎ　。由此可见，进入上世纪末本世纪初　后，１９９９年度、２００２年度和２００５年度，水库淤积　量分别为７７．５万ｍ　、１１５．５万ｍ　和６８．３万ｍ　，　为年度所测得的淤积量最大的三次。这主要是由　于这三个年度汛期来水量较大，分别达到６８８９．８　万ｍ　、１０８７５．０万ｍ　和６８０８．５万ｍ　，而暴雨次　数分别为２次、３次和２次，大暴雨次数分别为２　次、１次和１次，且三年的暴雨强度均较大，使流　域坡面产沙量增加。１９９９年至２００５年，葫芦口　－４８。　代北川：葫芦口水库的泥沙淤积及其综合治理措施　２０１１．Ｎ０．４　水库年平均泥沙淤积２７．５万ｍ　，为１９９９年前的　年平均淤积量１．４５万ｍ　的近２０倍，呈现明显迅　速增长的趋势。　当然，库区泥沙淤积测量存在一定误差，库区　泥沙测量年份相对较短，尚不能确定葫芦口水库　今后年平均泥沙淤积２７．５万ｍ　或更多，但是，近　期葫芦口水库泥沙年淤积量迅速增长的趋势确是　事实。葫芦口水库集雨区域为山区，河流切割较　深，多成深沟峡谷地貌。沓水桥以上集雨区域内　主要是林区，植被覆盖良好。葫芦口水库库区周　围间或有阶地，人口耕地较为密集，随着近年来库　区两岸开采自泥，植被遭到严重破坏，水土流失较　为严重，这也是造成水库泥沙年淤积量迅速增长　的因素之一。　２．２．２大部分泥沙淤积在有效库容内　从葫芦口水库泥沙淤积纵剖面和典型横断面　图可见，１９９９年后，葫芦口水库泥沙主要淤积在　水库的库尾河段，而且主要淤积在死水位３７５．０ｍ　高程以上，即水库兴利有效库容内。由库尾河段　泥沙淤积横断面图２（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）可以看出，　１９９９年后，库尾河段ＣＳ３０、ＣＳ２８断面仍发生了明　显的累积性泥沙淤积；而从库区中部河段和坝区　河段泥沙淤积横断面图２（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）　可以看出，１９９９年后，ＣＳ２０、ＣＳ１５、ＣＳ１０、ＣＳ０５和　坝前ＣＳ１断面冲淤变化较小，说明该河段泥沙淤　积也相对较少。　３　葫芦口水库流域水沙综合调控　葫芦口水库泥沙存在的问题关键是泥沙主要　淤积在死水位以上，兴利有效库容损失近期有日　趋严重的趋势，而造成水库严重淤积的根源主要　包括以下两个方面：①近年来库区两岸开采白泥，　植被遭到严重破坏，水土流失较为严重；②长葫水　库有效灌溉面积为２．１３万ｈｍ　，是自贡市、威远　县的重要水源，流域水资源短缺，致使葫芦口水库　蓄水拦沙运用，泥沙无出路。水库泥沙长期累积　淤积不仅将给水库防洪、供水和发电等造成不同　程度的安全问题，而且还给水库上游的工农业带　来生态环境问题，葫芦口水库泥沙综合治理应该　提上水库管理的议事日程。葫芦口水库泥沙淤积　严重的影响因素是多方面的，不仅包括来水来沙　条件、边界条件，而且还与水库运行方式有关。因　此，在进行葫芦口水库泥沙综合治理的过程中，需　要探明水库库区两岸重点产沙区域、水库淤积特　点、水库运行方式等多方面内容。经过作者近年　来的深入思考，认为葫芦口水库流域水沙综合治　理措施应包括上游与支沟拦沙（水土保持和长沙　坝水库拦沙）、重点产沙区治理（比如白泥开采　区）、库区泥沙治理（库区疏浚）和下游排沙用沙　等。这些措施之间相互联系、相互影响，构成了葫　芦口水库流域水沙治理的综合措施。　流域水沙治理的综合措施，首先是改善水库　集雨区域内的自然环境条件。水库集雨区域为山　区，河流切割较深，多成深沟峡谷地貌。沓水桥以　上集雨区域内主要是林区，植被覆盖良好。葫芦　口水库库区周围间或有阶地，人口耕地较为密集，　随着近年来库区农民在库区两岸开采白泥，植被　遭到严重破坏，水土流失较为严重，应加大执法力　度，禁止开采白泥，同时开展退耕还林，增加植被　覆盖，保持水土，减少流失。　对于蓄水运用的葫芦口水库，水库泥沙淤积　与上游、库区来沙量成正比例关系，来沙越多，水　库泥沙淤积越多。葫芦口水库来水来沙主要取决　于流域产沙、流域拦沙和流域用沙等几个方面，通　过流域水沙综合调控（如：重点产沙区治理等减　少流域产沙量、增加拦沙量和用沙量），可以有效　地减少葫芦口水库的来沙量，达到水库减淤和水　库长期利用的目的。减少产沙量主要是通过流域　内修建梯田、造林、还草等水土保持措施，特别是　重点产沙区域的综合治理，提高流域的覆被度和　土壤的抗蚀能力，改善流域生态环境，大大减少水　库拉沙量。上游拦沙主要包括流域拦沙与河道水　库拦沙两个方面，流域拦沙就是在提高土壤抗蚀　能力的同时，加强汇入水库的支沟沟道综合防治　措施的实施与配置，通过支沟小流域坡面治理、蓄　水池、沉沙凼、淤地坝、谷坊、排洪渠等拦、蓄、排相　结合的坡面、沟道工程防治体系。河道水库拦沙　就是在葫芦口水库上游建设的各类水库（如长沙　坝），拦截大量的流域来沙。　２０１１．Ｎｏ．４　四川水利　・４９・　　４葫芦口水库长期兴利使用的泥沙治理　率高、耗能小的优点。措施　葫芦口水库长期以来，采用蓄水运用的方式　总之，进一步研究水库泥沙治理、排沙方案也　是非常有必要的，主要目的就是为葫芦口水库的　难以排沙，来沙只能滞留在水库内，致水库淤积日　趋严重。除实施减少上游流域来沙的拦沙用沙措　施外，加强水库泥沙淤积治理也是非常重要的。　从葫芦口水库泥沙淤积的实际情况来看，库区泥　沙淤积分布很不均衡，近年来大部分泥沙淤积在　有效库容内。因此，葫芦口水库泥沙综合治理的　主要思路如下：　４．１　降低水位冲刷泥沙　在汛期中降低库水位，使库尾泥沙淤积三角　洲露出水面，当洪水来临时，能在三角洲上形成较　大的流速，冲刷洲面上淤积的泥沙，使泥沙随水流　进入水库的死库容之中或排出库外，增加水库的　有效库容。　４．２底孔冲沙　在每年汛期，有泄洪需要时，首选底孔开闸泄　洪冲沙方案，降低坝前淤积厚度，保护放水底孑Ｌ不　被堵塞。这些措施仍然是以治沙为主，从长远来　讲水库来沙和淤沙仍没有出路，难以长期充分发　挥葫芦口水库的效益。因此，进一步研究水库疏　浚、排沙用沙方案也是非常有必要的。　４．３库尾河道疏浚措施　葫芦口水库不间断地向自贡和威远提供工农　业和生活用水。水资源非常保贵，降低水位冲沙　将消耗很大水量。要保持水库长期兴利使用，采　取人工疏浚也是必要的，直接用挖泥船在淤积三　角洲上挖取泥沙，恢复有效库容。如挖出的粗沙　可用作建筑材料，还可补偿部分挖沙费用。　４．４水库管道排沙措施　必要时可采取水库管道排沙措施，自吸式管　道排沙是在库区内设置带有吸泥头并能移动的管　道，利用水库自然水头，将库区淤积泥沙通过管道　输送至库外。一些学者统计了一些中小型水库运　用自吸式管道排沙的实例，在水库来水量丰富且　运用得当的情况下（可利用汛期洪水），该排沙方　式不仅可排除当年来沙，还可清除往年淤积的泥　沙，排沙成本只是挖泥船排沙的１／４，具有排沙效　泥沙寻求合理的出路，以达到水库长期兴利使用　的目的。　５　结论　５．１在葫芦口水库泥沙淤积测量的基础上，进　一步分析葫芦口水库泥沙淤积特性和主要存在的　泥沙问题，表明：葫芦口水库大部分泥沙淤积在有　效库容内，减少水库兴利库容，且１９９９年后水库　泥沙淤积量有迅速增长的趋势，且需进一步加强　水库泥沙综合治理。　５．２　经过作者近年来的运行管理经验和深入　思考，认为葫芦口水库流域水沙综合治理措施应　包括上游与支沟拦沙（水土保持和长沙坝水库拦　沙）、重点产沙区治理（比如：白泥开采区）、水库　泥沙运行调度、库区泥沙治理（库区疏浚）和水库　管道排沙等。这些措施之间相互联系、相互影响，　构成了葫芦口水库流域水沙治理的综合措施。　５．３　应进一步加强葫芦口水库泥沙淤积测量，　探明水库库区两岸重点产沙区域，为葫芦口水库　流域水沙综合治理措施提供坚实基础资料。　参考文献　［１］中国水利学会泥沙专业委员会．泥沙手册，中国　环境科学出版社，１９９２．　［２］韩其为，杨小庆．我国水库泥沙淤积研究综述．　中国水利水电科学研究院学报，２００３，（３）．　［３］姜乃森，傅玲燕．中国的水库泥沙淤积问题．湖　泊科学，１９９７，（０１）．　［４］刘士和，周祖俊，柘溪水库淤积测量及库容关系　曲线修正研究．武汉水利电力大学学报，２０００，（ｏ４）．　［５］郑召平，王凤鸣，李丽华．山东省大中型水库泥　沙淤积量预测．海洋湖沼通报，１９９６，（Ｏ３）．　［６］王理许，黄炳彬，府仁寿，周建军．白河堡水库泥　沙淤积综合治理研究．北京水利，２００２，（０４）．　［７］童思陈，周建军．水库可持续利用初步探讨．水　力发电学报，２００６，（０１）．　［８］Ｍ・Ａ・Ｇｉｌｌ，宋攀利．水库使用寿命的计算．陕　西水利、１９８９，（０２）．　■