□王 晶(河南省南陽水文水資源勘測局)
□馬紹峰(河南省南陽市鴨河口水庫工程管理)
□劉 瑩(河南省南陽水文水資源勘測局)
鴨河口水庫位于長江流域漢江支流的白河上游,水庫控制流域面積3030km2,防洪標準為千年一遇設計,萬年加20%校核。多年平均降雨量800mm,其中70%集中在6~9月份,并大多以暴雨形式出現(xiàn),暴雨歷時一般為1~3d,范圍一般遍及整個流域,雨量較集中,強度較大,多年平均年徑流量為10.93億m3。
水庫控制流域內(nèi)地形系伏牛山及其支脈五朵山所環(huán)抱的山陵地區(qū),四周山峰海拔高程600~2000m,僅白河兩岸有小面積平原,土壤為黃褐土,深山區(qū)地面植被覆蓋率達7%~80%,并有少量原始森林;淺山及丘陵區(qū)地面植被覆蓋率僅20%~60%,水土流失嚴重。
流域內(nèi)主要河流為白河,支流有鴨河、留山河、黃鴨河、灌河、淞河等。白河河源至壩址距離為90km,落差1270m。河道比降河源至喬端為54.2‰,喬端至白土崗5.2‰,白土崗至壩址1.06‰。
水庫泄水建筑物有:新溢洪道。為4孔12m×12m的弧形鋼閘門,堰頂高程166.0m,最大下泄流量5109m3/s;老溢洪道。為4孔12m×9m的弧形鋼閘門,堰頂高程170.5m,最大下泄流量3536m3/s;右岸輸水洞為直徑5m的鋼筋混凝土圓洞,進口底高程155m,控制下泄流量75m3/s;左岸輸水洞為直徑3.5m的鋼筋混凝土圓洞,進口底高程153.5m,控制下泄流量25m3/s。1963~1998年水庫總泄水量為353.65億m3,其中溢洪道36a總泄量為87億m3。
鴨河口水庫自1963年6月份到1999年7月份在白河干流上進行了7次泥沙淤積測量,1979年在鴨河干流上首次布設11個斷面S1-S11并進行測量,1999年7月份進行了第2次測量。利用斷面的實測資料,計算白河段1963~1999年累計泥沙淤積量為 0.247511×108m3,其中 1963~1965年為 55.90×l04m3、1965~1966年為 -72.65×104m3、1966~1980年為 1454.30×104m3、1980~1999 年為 1037.56×104m3;在鴨河干流上,根據(jù)觀測資料計算出20a內(nèi)(1979~1999)鴨河干流共淤積了89.98×104m3,1979~1999年這20a鴨河段汛期共計來水量為23.88×l08m3,1963~1998年汛期共計來水量為46.995×108m3。由此推算出鴨河段自1963~1999年共計泥沙淤積量為(46.995/23.88)×89.98=177.08×104m3。由此計算出1963~1999年全庫總淤積量為 V總=2475.11×l04m3+177.078×104m3=2652.19×104m3。
死水位 160.00m以下,相應死庫容0.84×108m3,淤積0.0705×108m3,占淤積量的28.5%,占預留死庫容的8.4%。
興利水位177.00m(相應庫容8.1×108m3)與死水位之間淤積了0.165×108m3,占淤積量的66.6%,占興利庫容的2.0%。
興利水位177.00m高程以上淤積量為0.0119×108m3,占淤積量的4.8%。
從淤積縱斷面上可以看出,鴨河口水庫白河干流上的淤積量呈三角洲狀淤積。
1.白河06~白09河段為淤積三角洲:該河段淤積量為0.17×108m3,占白河總淤積量的68.7%。
2.三角洲前坡段(白08~白09):此段水深陡增,水流至此后流速陡減,水力挾沙能力大大減少,使水庫水流第二次處于飽和狀態(tài),大量泥沙在此段沉積,其中主要是懸移質(zhì)中較粗的沙粒;同時三角洲不斷向壩前延伸,前坡段頂點逐漸抬高,前坡段實測比例為:1∶51%,遠大于頂坡段。
3.三角洲頂坡段(白08~白07):此段挾沙水流已接近飽和,受尾部段回水末端不斷變動的影響,挾沙水流中的較粗泥沙在此段沉積。這段河道面寬都在2km以上,類似湖泊,有利于三角洲形成。
4.三角洲尾部段(白02以上):此段挾沙水流處于飽和狀態(tài),最粗泥沙首先在此沉積,水流泥沙的特選作用比較明顯,一般來說上游較大,下游較小,沉積物主要是推移質(zhì)、躍移質(zhì)和懸移質(zhì)中的較粗泥沙。
5.白09~白10段為異重流淤積段,為穩(wěn)流區(qū),異重流在此段潛入,淤積物為粘土狀淤泥,顆粒很細,手搓無顆粒感,沿程也無分選現(xiàn)象,庫底淤積厚度基本一致。此段淤積量連同壩前段合并計算(死水位以下),占白河段總淤積量的百分比:(31.45/2475)×100%=12.7%。
白06~白01淤積厚度變化不大,基本屬帶狀形。這主要是由于庫區(qū)上游呈河道形,河道寬度一般都在1.0km以內(nèi),河底比降大,淤積物趨于均勻分布,因而呈現(xiàn)帶狀。
水庫泥沙淤積主要來自流域內(nèi)地表土的侵蝕。加強流域綜合治理,開展水土保持,減少入庫沙量,這是解決水庫淤積的基本措施。
搞好水土保持固然可以減少泥沙入庫,但完全攔截泥沙入庫也是不可能辦到的,加強水庫調(diào)度運用,使更多的泥沙排出庫外,是減少水庫泥沙淤積的有效途徑之一。
根據(jù)鴨河口水庫的來水特點、工程情況、水庫任務及運用方式等綜合情況,提出以下排沙方法:
1.異重流排沙:根據(jù)形成異重流的條件,對于縱坡降較陡、含沙量大、泥沙顆粒細的水庫是可以形成異重流的,這時可用異重流排沙。
2.滯洪排沙:對于先蓄后泄運用方式的水庫,可以根據(jù)水庫的具體情況,利用汛期含沙量比較集中的特點,進行滯洪排沙。
3.集中沖刷排沙:鴨河口水庫是以蓄水灌溉為主,為此可以結(jié)合蓄水要求,利用入庫洪水,將淤積泥沙慢慢由上游挾至壩前死水位以下,為以后排沙作準備,這樣不僅可以減少興利庫容的損失,而且還可以提高防滲效果,待泥沙大部分集中于死庫容后,再利用有利時機,一次沖刷。