跋山水庫淤積規(guī)律分析及減淤方案

1、跋山水庫淤積規(guī)律分析及減淤方案許德生:跋山水庫淤積規(guī)律分析及減淤方案,'跋山水庫淤積規(guī)律分析及減淤方案許德生(跋山水庫管理局,山東沂水276400)摘要:針對(duì)跋11I水庫2004年度的庫區(qū)淤積測(cè)量資料,分析J,淤積量時(shí)陽J變化規(guī)律,空間變化規(guī)律,研究了庫區(qū)淤積物淤積形態(tài).掌握了庫區(qū)淤積物顆粒組成規(guī)律,并提出r相應(yīng)的水庫減淤措施關(guān)鍵詞:跋山水庫;庫區(qū)淤積;淤積規(guī)律;減淤方案Title:DepositanalysisonBashanreservoiranditsmitigationsehenle/XUDe一heng/BashanReservoirAuthorityAbstract:Base

2、donthesedimentationmeasurementdataofBashanreservoir,itanalysedthetimeandspacechangeregulationofdepositquantity,studiedthereservoirdepositpattern,masteredthedepositpelleteonlponentregulationandproposedthecorrespondingdepositmitigationsehenle.Keywords:Bashanreservoir;reservoirdeposit;mitigationscheme中

3、圖分類號(hào):TV69731文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1671-1092(2006)020017一o41工程概況跋山水庫位于沂河干流中上游沂河與暖陽河支流匯流處,是一座以防洪,灌溉為主,結(jié)合發(fā)電,養(yǎng)殖等綜合利用的大(程樞紐由大壩,溢洪道,放水洞,東西漿砌石壩及電站等建筑物組成.水庫總庫容5.28億m,興利庫容2.67億m.主體工程于1959年10月動(dòng)工,1960年為全國第二批重點(diǎn)危險(xiǎn)水庫,1998年12月開始除險(xiǎn)加固,2001年10月主體工程加固完成,2002年10月單位工程驗(yàn)收并交付使用.水庫大壩主壩為粘土心墻砂殼壩,全長1780m,最大壩高33.65m.水庫溢洪道位于大壩右端,建有m,最大泄量1

4、3000m/s;放水洞位于大壩左端,為鋼筋混凝土襯砌隧洞,洞內(nèi)徑3.50m,進(jìn)口底高程156.50m,設(shè)有4.3mx44m平面斜拉式鋼閘門,設(shè)計(jì)放水流量116m/s;東,西漿砌石壩位于溢洪閘兩側(cè):電站位于放水洞下游出口處,總裝機(jī)5640kW,多年平均發(fā)電量810萬kW?h.2水庫庫區(qū)淤積歷次觀測(cè)情況跋山水庫自1960年5月建成蓄水以來,分別于1962年11月,1965年6月,1970年10月,1977年6月進(jìn)行了四次庫區(qū)淤積觀測(cè),前三次用斷面法觀測(cè),1977年4-6月采用庫區(qū)地形法及橫斷面法測(cè)量,并對(duì)干,支流河道淤積物泥沙顆粒,干容重進(jìn)行了分析,對(duì)庫區(qū)淤積量進(jìn)行了分析計(jì)算,截止1977年水庫總

5、淤積量1847萬m(高程180m以下),占總庫容的3.5%.跋山水庫2004年利用水庫斷面測(cè)量法對(duì)庫區(qū)干,支流進(jìn)行了測(cè)量,利用TPS電子全站儀和水下超聲波測(cè)深儀,共用8d時(shí)間測(cè)量了18個(gè)大斷面,水平距離測(cè)量誤差0.2m,高程測(cè)量誤差0.02m.3庫區(qū)淤積規(guī)律分析自1977年5月-2003年10月,26年水庫總淤年建庫以來歷年各階段所測(cè)淤積情況看,自1964年以后,年淤積量逐年減少.1960年1964年間年淤積量最大,這是因?yàn)槿霂旌樗榉辶髁看?時(shí)間長,洪水入庫洪量大的緣故,有效年平均含沙量為475kg/m.1965年1970年間雖然年淤積量不大,但單位來水量挾帶泥沙量最大,有效年平均含沙量為6

6、.72kg/m,單位洪峰流量挾帶淤積量最大為0.239m/(m/s).近20年來,情況有所改善:一是來大水次數(shù)少,洪峰流量小,洪By×UDesheng:DepositanalysisonBashanreservoiranditsmitigationscheme0.1量小;二是水庫上游流域植被有所改善,特別是小流域綜合治理起了較大作用,有效年平均單位含沙68.75萬m(高程180m以下),多年平均含沙量為2.65kg/m,屬中沙河流.近2O多年來,多年平均淤積量38_3萬m,多年平均含沙量1.5kg/m,仍屬中沙河流:在淮河流域,水庫淤積情況屬比較嚴(yán)重的河流與洪水年內(nèi)變化規(guī)律基本相似,

7、且主要是大暴雨洪水帶來的淤積量,而小洪水帶來的淤積量很水庫入庫洪水,一般集中在汛期六,七,八,九四個(gè)月份,大暴雨洪水一般集中在七,八月份中的7月15日至8月25日40d內(nèi),單位時(shí)間的淤積量相當(dāng)可觀.3-2淤積量空間分布規(guī)律從水庫淤積量沿高程變化情況看,1977年至2003年水庫淤積量高程158m至159m范圍淤積量最大為135萬m,其次在高程160m至161m范圍淤積量第二,為96萬m,在高程174m至175m366萬m,占新淤積量的35.4%.高程164m以下總淤積量為417萬m,占新淤積量的五分之二,全為程171.00m以下淤積量659萬m,占新淤積量的m,占新淤積量的86.8%.通過分析

8、看出:1977年以來死庫容又淤積366萬m,興利庫容新淤積623萬m,防洪庫容增加淤積11O萬m,總庫容淤積1075萬m.自建庫以來,死庫容已淤積1106萬m,占設(shè)計(jì)死庫容的42.5%,興利庫容已淤積1663萬m,占設(shè)計(jì)興利庫容的6%,防洪庫容已淤積242萬m,占設(shè)計(jì)防洪庫容的1.9%,總庫容已淤積3025萬m,占設(shè)計(jì)總庫容的5.6%.見表2.由于跋山水庫屬山區(qū)河道型水庫,水庫庫面分常年口l水段及河道蓄水段從平面上看常年回水段在主河道(沂河)干3及支流(暖陽河)支2與大壩f8D之間,即水庫水位165.00m以下部分,總水域面積1O.2km,已淤積總量1500萬m,占總淤積量的49.6%.此段淤

9、積從所測(cè)橫斷面圖上看出,橫向無明顯的灘槽之分,因此段地勢(shì)平緩,全部屬于靜水區(qū),當(dāng)洪水挾帶泥沙進(jìn)入庫區(qū)后,受壅水影響,水流流速變小,泥沙隨水流分布比較均勻,積淤厚在13變動(dòng)回水段屬水庫水位165.0m以上部分,該段水面面積20km,淤積總量1524萬m,平均淤積厚斷面圖上看出,變動(dòng)回水段淤積橫向有明顯灘槽之分,日常小水流時(shí),水流在主河槽內(nèi)流動(dòng),大洪水時(shí),洪水開始漫上河灘地,因此出現(xiàn)原主河槽沖刷灘地淤積,且灘槽淤積厚,主槽淤積相對(duì)較輕的特點(diǎn).而有的斷面受水勢(shì)方向影響,主河槽有左右移動(dòng)的現(xiàn)象.跋山水庫自1960年至2003年總淤積量3025萬m,多年平均淤積量68.75萬m,基本為汛期洪水帶人,汛期

10、多年平均來水量3.12億m,汛期多年億m,主汛期平均入庫流量(Q)15m3/s.SV/Q=3.42x1.85/15=o.42,而水庫在多年運(yùn)用中,庫水位變幅一般在515m,平均庫水位變幅為(Ah)9m,多年平均庫水深(H)為15m,求出Ah/H=9/15=0.6.根據(jù)原水電部十一工程局由實(shí)測(cè)資料分析得出的淤積形態(tài)判別公式:SV/Q=0.71<l,Ah/H=0.6<1,屬帶狀淤積.從所繪制的干流及支流河道淤積平均縱斷面圖看出,淤積物自壩前一直分布到正常高水位176m的回水末端,淤積厚度比較均勻,符合帶狀淤積分布特征.庫區(qū)回水段在高程165m以下,在高程176m以上,無

11、論干支流均有向上游發(fā)展的特點(diǎn),干流較嚴(yán)重,支流較輕.支流縱向淤積至壩前時(shí)有向錐體淤積發(fā)展的趨勢(shì),這是由于支流和大壩主壩段基本垂直,河道坡降陡,河道短,當(dāng)洪水入庫時(shí),懸移質(zhì)及異重流很快達(dá)到壩前在附近淤落而形成錐體狀.通過分析河道淤積物顆粒組成看出,淤積物沿程A下游向上游粒徑逐漸增大,細(xì)粒成份越來越少,粗粒成份越來越多,從中值粒徑變化圖上看出:自下而上變粗,但不是均勻變化.干流自樁號(hào)5+500m至壩前淤積物顆粒組成無明顯變化,均為壤土,自樁號(hào)5+5007+200m為粉細(xì)砂;自樁號(hào)7+20010+500m為中砂;A樁號(hào)10+500m丌始至樁號(hào)13+900in由中砂,粗砂逐漸變?yōu)樯暗[.而住樁號(hào)8+00

12、0m一樁號(hào)9+750m之間淤積物顆粒組成基本無變化.這是因?yàn)闃短?hào)8+000m至樁號(hào)9+750m之間地勢(shì)開闊平坦,中粗砂礫隨水流迅速變緩而迅速淤積,自樁號(hào)8+000m以下只剩流變化圖可以看出:干流庫區(qū)細(xì)粒有向上游漫延的現(xiàn)象,2003年比1977年細(xì)粒淤積向上延伸500m,一直至樁號(hào)5+500m.而自樁號(hào)5+500m以上至6+800m之間,存在淤積物比1977年所測(cè)淤積物細(xì).支流沿程自下而上逐漸變粗,自樁號(hào)4+000m以下為壤土.但出現(xiàn)自樁號(hào)6+000m至樁號(hào)6+500in范圍比樁號(hào)5+000m左右淤積物細(xì)的反常現(xiàn)象.分析原因,主要受支流周圍小庫又及兩岸沙土丘陵沖淤影響.整個(gè)暖陽河支流淤積物粗顆粒

13、(主要是推移質(zhì))在逐年向下游水庫內(nèi)移動(dòng),同1977年相比,相同粒徑向下游推進(jìn)500m至1000m.通過對(duì)比干支流變化,距大壩相同距離干流淤積物顆粒細(xì),支流淤積物顆粒相對(duì)較粗,干流淤積物粒徑變化較慢,而支流淤積物粒徑變化較快,這符合干流緩,長,彎多而支流陡,短,直的實(shí)際.4水庫減淤方案在水庫流域內(nèi)大力開展水土保持工作,控制水土流失,減少入庫泥沙,特別是沂源縣田莊水庫以下與跋山水庫區(qū)間部分,植被差,大部分為沙質(zhì)丘嶺,根據(jù)各地條件,因地制宜,綜合治理原則,實(shí)行山,水,林,用,路,壩統(tǒng)一規(guī)劃,做到工程措施,生物措施及耕作措施相結(jié)合,下大力氣增加植被綠化面積和塘壩(攔水壩,攔沙,水池)建設(shè),把流域治理與

14、土地農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合起來,促進(jìn)生態(tài)效益,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)發(fā)展泥沙被水流挾帶進(jìn)入河道后,可在水庫上游主許德生:跋山水庫淤積規(guī)律分析及減淤方案一t啦.一'霉I曹弒黲咯#鍶凋隧簿河道(沂河)內(nèi),水庫同水區(qū)上游適當(dāng)位置修筑攔沙置選定要綜合考慮攔沙效果,投資規(guī)模,綜合開發(fā)東里鎮(zhèn)下1000m河道較狹窄處修筑攔沙堰一座,為溢流式漿砌石空腹填沙堰,堰軸線長900m,堰高3.5m.在堰之主河道段,設(shè)底孔口可過正常水流,工程總投資400萬元.因其靠近公路,交通條件好,其攔蓄的泥沙可綜合開發(fā),汛期過后可作為混凝土骨料,并可建成一定規(guī)模的沙場及混凝土預(yù)制件廠,磚廠等,具有較高的綜合開發(fā)前景.在水庫支流(

15、暖陽河)內(nèi),已結(jié)合河道治理,修筑攔沙堰三處.經(jīng)過河道攔沙堰進(jìn)入水庫的泥沙,大部分顆粒較細(xì),可采取適當(dāng)?shù)乃畮炜刂七\(yùn)用方式和其它措施,將入庫泥沙排至下游或作它用.4.3.1選擇合理的水庫控制運(yùn)用方式,及時(shí)排除庫內(nèi)淤泥水庫控制運(yùn)用方式的選擇,需根據(jù)水庫功能,樞紐工程條件,壩址地形條件,淤積特性及洪水特點(diǎn)綜合考慮.因跋山水庫主要功能是防洪減災(zāi),兼此,控制運(yùn)用方式首先得滿足防洪減災(zāi)要求,其次應(yīng)滿足蓄水灌溉發(fā)電要求,運(yùn)用中利用泄洪的機(jī)會(huì),盡量排除入庫淤泥,以保證防洪庫容不被淤積.水庫控制運(yùn)用方式主要根據(jù)水庫壽命K及徑流利用系數(shù)K大小確定.Kr=Vo/,Ws(年)K=Vo/,W式中,V.為水庫防洪庫容或水庫

16、興利庫容;W為水庫多年平均來沙量;W為水庫多年平均來水量.當(dāng)KT>50年,K>0.2時(shí),優(yōu)先考慮蓄洪運(yùn)用:當(dāng)Kr<20-30年,Ka<0.1時(shí),優(yōu)先考慮蓄清排渾運(yùn)用;當(dāng)Kr=30-50年,K0.10.2時(shí),可先蓄后排或交替運(yùn)用:根據(jù)以上原則,計(jì)算出K=218年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于50年,K0.65,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.2,因此,應(yīng)優(yōu)先考慮蓄積,且主要任務(wù)是防洪減災(zāi),因此,采取蓄洪運(yùn)用和蓄清排渾相結(jié)合的控制運(yùn)用方式:(1)當(dāng)水庫水位低于172.00m,或入庫洪水流量ByXUDesheng:DepositanalysisonBashanreservoirand

17、itsmitigationscheme罅不大于500m/s時(shí),可不啟閘泄洪,結(jié)合發(fā)電全殲4臺(tái)機(jī)組發(fā)電排淤(因跋山水庫入庫淤積物基本為粘粒,對(duì)機(jī)組磨損不大):(2)當(dāng)水庫水位低于172.O0m,且入庫洪水流量大于500m/s時(shí),開4臺(tái)機(jī)組發(fā)電,同時(shí)殲啟放定,一般在洪水開始入庫,渾水即將到達(dá)放水洞口時(shí)開閘泄洪,關(guān)閘時(shí)間視出庫水的清渾程度而定.一般當(dāng)入庫洪水洪峰過后,入庫流量不大,僅發(fā)電可滿足排淤要求時(shí),可關(guān)閉放水洞工作閘門,發(fā)電排淤:(3)當(dāng)水庫水位高于172.O0m,且入庫洪水流量在5003000m/s時(shí),在開4臺(tái)機(jī)發(fā)電的同時(shí),孔閘門全部等高開啟,每孔閘門開啟高度視來水流庫泄鼉?cè)龃蠖咏掠魏拥?/p>

18、安全泄量時(shí),可間隔一孔閘門關(guān)閉一孔,而提高泄洪閘門開啟高度關(guān)閘時(shí)間視洪水情況而定,一般入庫洪峰過后,入庫流量不超過500m3/s且水庫水位不超過175.O0m,可及時(shí)關(guān)閘攔蓄洪尾.當(dāng)支流入庫洪水流量較大時(shí),需同時(shí)開啟放水洞工作閘門泄洪排淤.(4)當(dāng)水庫水位高于175.5m而有洪水入庫時(shí),在開機(jī)發(fā)電同時(shí),需開啟溢洪閘門泄洪,泄洪流量大小以入庫流量的70%為宜,一般在500-1500m3/s:當(dāng)入庫流量不超過100m3/s時(shí)關(guān)閘攔蓄洪尾.(5)當(dāng)水庫流域發(fā)生大于10年以上洪水時(shí),以防洪為主,按照防洪調(diào)度規(guī)則控制運(yùn)用,完全能夠滿足排淤要求:住水庫凈水區(qū)未端的壤土及粉沙土,因土質(zhì)肥沃,在水庫水位較低時(shí)

19、,可結(jié)合農(nóng)村土地建設(shè),大力開展取淤造田,薄田改造工程,既減少水庫淤積,又改造了薄地,增加了良田.跋山水庫現(xiàn)有溢洪閘泄洪方向垂直入庫洪水水流方向,為側(cè)向泄洪,對(duì)排淤極為不利,且?guī)斓赘叱?71.O0/13,比庫上游主河道高程160.O0m高】m,排淤效果差,大量淤泥順?biāo)饔僦翂吻?而放水洞最大泄洪流量僅116m3/s,因此,從水庫長遠(yuǎn)利益考加固時(shí),防洪標(biāo)準(zhǔn)采用實(shí)測(cè)流量法,比原規(guī)劃設(shè)計(jì)暴雨等值線圖法來水量,洪水洪峰均小,在工程溢洪規(guī)模上少建一孔溢洪閘閘門,而在水庫日常管理運(yùn)用中,又必須采取暴雨等值線圖法,若不增建閘,則水庫校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)庫水位達(dá)到185.20m,超過砌石壩壩頂高程0.7m.因此,可結(jié)合水庫排淤增建一孔溢洪閘以滿足防洪,排淤需要,閘址選在西砌石壩以主河道入庫水流方向相同,閘底高程164.O0m,隧洞長