新疆多沙河流水库的运行方式浅析（胡蓉 高霞）

　摘要：多沙河流的水库一定要重视运行调度方案的研究，否则水库很快就淤积报废，达不到设计使用要求，本文根据多沙河流蓄清排浑最基本的运行方式，结合水库的工程任务、水沙条件，提出3 种运行方式，以供多泥沙河流的水库规划、运行调度参考。 

　　关键词：多沙河流；水库；运行调度 

　　一、概况 
　
　　新疆地处祖国的西北边陲，这里地广人稀，物产丰富，但是水资源量亟缺，严重制约了国民经济的发展。随着国家西部大开发的逐步深入，水利水电工程的逐年发展，库址条件好、泥沙含量小的河流逐步开发完成，剩下的河流特别是昆仑山北坡河流，泥沙含量非常大，这就要求对水利工程总体规划布置和水库运行方式进行认真研究，尽可能减少水库淤积，延长水库使用寿命。 

　　新疆在多泥沙河流上修建的水库有过惨痛的经验教训，例如头屯河水库，该水库修建于1963 年，蓄水运用时间是1971年，水库修建的目的是为八一钢铁厂提供原水，由于一直采用蓄水运用的方式，原设计库容2000 万m 3，运行不到20 年,水库库容只剩下不到500 万m 3。又如拜城县的克孜尔水库，修建于1989 年，1996 年蓄水运用，原设计水库为防洪、灌溉、发电，原设计库容6 亿m 3，仅2006 年一年就淤积了6000 万m 3，目前剩余库容不能满足兴利要求，防洪库容严重不足，又要对水库进行除险加固。 

　　因此对多沙河流的水库泥沙问题，必须认真研究。根据《水利水电工程泥沙设计规范》中规定，多沙河流定义为含沙量10kg/m 3 即为多沙河流，另外库沙比（水库库容和入库输沙量的比值)<100，即为泥沙问题严重的水库。一个水库的泥沙问题严重性，不仅要看水库的多年平均输沙量，更要看水库的库沙比，因为即使含沙量很大的河流，只要库容足够大，也不会带来太大的泥沙问题。 

　　要研究水库的运行方式，就要先研究天然河道的泥沙淤积形式，目前大家形成共识的是水库的坝址至少要选择在一个不冲不淤的河段上，最好选择在冲刷的河段上，这样的库址才是水库保持长期有效库容的前提条件。天然河道处于冲淤平衡状态或是冲沙状态，其水流的动能携带了大量的泥沙，修建水库后由于水位抬高，大量的动能转化成了水头，以势能形式存在，由于没有了动能，泥沙就停止了运动，淤积在库内，而且根据水库的运用方式，呈现了不同的淤积方式。鉴于天然河道泥沙运行方式，多沙河流上一般以“蓄清排浑”的运用方式处理泥沙,即:汛期泥沙含量较大时，水库尽可能降低水位，甚至和天然河道一样，利用天然径流大量带走泥沙，在汛末，清水期水库再蓄水运用。 

　　二、水库的运行调度方式 

　　“蓄清排浑”运用的水库又可根据水库的水沙条件和工程任务采用以下几种运行调度方案： 

　　（一）汛期控制库水位运用，汛末蓄水 

　　根据水库来水和来沙情况，满足水库兴利的前提下，水库在汛期设排沙水位，汛期控制在排沙水位兴利，例如灌溉和发电，汛末蓄水运用，一般兼顾发电或有发电要求采用这种运行方式。 

　　采用这种运行方式的水库，如果库区有条件最好在排沙洞前布置束水墙，汛期“束水攻沙”，保证排沙洞不被淤堵和门前清，或是利用导流围堰做成内外库，围堰高度高出汛期水库的排沙水位，外库和冲沙洞连接，运用原理也是“束水攻沙”，推移质经过排沙洞排出水库外。灌溉和发电引用水通过内外库之间的溢流堰，经过溢流堰再翻入内库，可以大大降低推移质的过机含量，新疆呼图壁的青年渠首采用这种布置形式，从模型试验数据分析，水库排沙效果不错。 

　　（二）汛期控制库水位+ 相机排沙调度 

　　水库在汛期设排沙水位，根据来水来沙情况，在泥沙含量不大的情况下，水库控制在排沙水位运用，在含沙量大时，降低到最低排沙水位或是敞泄排沙。汛末8 月1 日后蓄水运用，之后的运行和方案一相同。 

　　排沙条件根据来水来沙和水库使用要求分析，当水量大于某一界限，沙量大于某一界限时，水库水位降低至最低排沙水位运用。水沙小于界限条件时，水库可以在汛期控制水位运用。 

　　新疆的河流泥沙多数是洪水形成的，因此只要控制汛期几场大的洪水带来的泥沙就可以很大程度上减少水库淤积，但这种水库运行的前提条件是水库建有入库水文站，并有专业的天气预报，在有大水或大沙来临前，提前将水库水位降至最低排沙水位或是空库引洪。 

　　采用这种运行方式的水库，由于汛期空库引洪或低水位排沙运用，可能要破坏水库的兴利，如水库降低水位后不能发电，因此要考虑替代电源或水电站入网；下游要修建相应规模的供水反调节水库，在水库降低水位不能正常供水时，下游的供水反调节水库提供用水量。 

　　（三）汛期敞泄汛末蓄水的运用方式 

　　如果没有发电要求，以灌溉和防洪为主的水库可以采用这种运行方式，水库汛期打开底孔闸门，不控制水位，敞泄运用，汛末再关闭底孔闸门，水库蓄水运用。 

　　汛期敞泄运用的水库，在汛期必须采取其他方案解决供水水源，现在比较经济的办法是在下游河道上修建拦河闸，将敞泄运用的水通过水闸再回收，并在水闸后布置沉沙池等排沙措施。 

　　这种运行方式对于恢复水库有效库容起到了很好的作用，例如前面提到的头屯河水库，在库容损失后，采用各种办法疏通底孔排沙洞，放空排沙，并在淤积滩面上修建排泥槽，通过各种办法将头屯河水库库客由500 万m 3 恢复至1350 万m 3。 

　　以上对不同运行方式、对水工建筑物的泄流规模都提出要求，例如采用汛期控制库水位+ 相机排沙调度，最低排沙水位下的排沙底孔的泄量不应低于2 年一遇的洪水，因为泄流建筑物规模达不到一定的流量要求，就要滞洪，其后果还是将沙淤到库中；另外要求建筑物最好与主流方向一致，减少冲沙时的水头损失等。 

　　多沙河流水库的运行方式中部分水库采用了异重流排沙的方式，但笔者认为，首先异重流排沙方式能够到达坝前的泥沙颗粒极细，其排沙量非常有限；其次对管理要求非常高，异重流到达坝前时，必须打开底孔，否则坝前就形成了浑水水库，起不到排沙的效果，因此一般不推荐采用异重流排沙的方式。 

　　三、结语 

　　总而言之，多沙河流的运行方式较多，要根据每个水库具体的水沙关系、库盘条件和工程任务认真做运行调度方案和淤积计算，为水库正常蓄水位的选择提供依据，既不能为了排沙而忽视兴利，也不能为了兴利忽视排沙，两者要有机结合起来，才能够达到水库效益的最大化。 

　　参考文献 

　　［1］《泥沙设计手册》[M] . 中国水利水电出版社. 

　　［2］《水利水电工程泥沙设计规范》. 中国水利水电出版社，DLT5089- 99. 

　　［3］《水库淤积》[M] . 科学出版社.