水库泥沙淤积综述（★）

第一篇：水库泥沙淤积综述

水库泥沙淤积研究综述

(邓山

2008150122 三峡大学)摘要: 由于我国有许多河流是含沙量高、输沙量大的多泥沙河流, 水库泥沙淤积问题异常严重。所以对水库泥沙淤积的研究具有重要的现实意义。前人对水库泥沙淤积问题做了大量研究探讨，本文对我国水库泥沙淤积研究的状况和成果进行了全面的综述。内容包括、水库泥沙淤积的形态、入库水沙条件变化引起的问题、水库变动回水区泥沙问题研究三个方面。关键词： 水库；泥沙；淤积；回水区 引言

水库泥沙淤积主要是河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积。拦河筑坝后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端与天然河流原水面线相切的水面曲线。水流进入库区后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程减小, 因而水流挟沙能力沿流程降低, 出现泥沙淤积。水库淤积是水库设计和管理中的一个难题。在河道上兴建水库会改变河流的水流条件和泥沙运动状态, 使泥沙在水库库区内淤积, 从而降低水库的使用效益, 甚至导致水库失效报废, 所以, 对水库泥沙淤积问题的研究就显得尤为重要。水库淤积观测和资料分析

水库淤积的观测和资料收集是水库淤积研究的基础。我国最早开展的系统性泥沙淤积观测是对20 世纪50 年代建成的永定河官厅水库、60 年代初建成的黄河三门峡水库和汉江丹江口水库的泥沙观测, 从中积累了大量的资料。从60 年代开始, 水利部科技司针对黄河流域和北方多沙河流的水库淤积, 选择了官厅、三门峡等12 座大型水库作为重点淤积观测的水库, 并建立了“黄河泥沙研究协调小组”, 组织了攻关研究和成果交流。后来又将其扩展到包括南方水库在内的20 个大型水库, 其成果见表1。以这20个水库为骨干, 我国已有一支数量较大的水库淤积观测队伍, 收集了大量第一手资料。不论从收集资料的数量、内容、深度和可靠性看, 在世界上都是首屈一指的。

表1 中国部分水库淤积情况

在水库淤积观测的基础上, 对资料进行了深入分析, 以增进对水库淤积问题的认识、总结规律并进一步控制水库的淤积。中国水利水电科学研究院(前身为水利水电科学研究院)是最早开展水库淤积研究的单位之一, 接着武汉水利电力学院、长江水利委员会和黄河水利委员会等对官厅、三门峡、丹江口、刘家峡、青铜峡、三盛公等水库进行了研究。以后又对镇子梁(山西)、三盛公、闹德海、红领巾(内蒙)、龚嘴、以礼河、东峡、平定河、南秦、巴家咀, 小河口(山西), 刘家峡(淤积和异重流排沙)、红旗、二龙山、潘家口、黑松林、白石及栖霞山丘陵区水库等水库的淤积进行了大量的研究。特别是对官厅、三门峡、丹江口等的研究成果尤为突出。

2.1 水库泥沙淤积的形态

水库泥沙淤积形态可分为纵剖面形态和横断面形态。2.1.1 纵剖面形态

纵剖面形态包括三角洲、锥体和带状淤积三种形态。在库水位变化幅度不大，淤积处于自由发展情况下, 水库淤积一般呈三角洲形态;在回水曲线较短, 入库水流在通过库段时紊动强度较大, 或含沙量较高, 含沙水流在达到拦河建筑物前泥沙来不及完全沉积情况下, 水库淤积将形成锥体形态。2.1.2 横断面形态

横断面形态在多沙河流与少沙河流的水库中有所不同。多沙河流上的水库普遍有淤积一大片, 冲刷一条带的特点。淤积一大片指泥沙在横断面上基本呈均匀分布, 库区横断面上不存在明显的滩槽。冲刷一条带指水库在有足够大的泄流能力, 并采取经常泄空的运用方式时, 库底被冲出一条深槽, 形成有滩有槽的复式横断面。

在水库淤积形态方面, 我国对三角洲形态的淤积研究较早。这方面的成果有对官厅水库的三角洲的淤积形态及计算的初步研究, 三角洲的计算方法, 及根据非均匀悬移质不平衡输沙的规律首次从理论上详细论证了水库三角洲淤积的趋向性、形成特点、三角洲和前坡淤积比降、洲面线与水面线方程以及前坡长度等, 并得到了官厅水库资料的验证。此外水槽试验亦证实了沙质推移质在壅水区也是以三角洲形式向前推进的。除三角洲淤积形态外, 还有对锥体淤积形态, 从理论上给出淤积剖面近似于直线, 坝前淤积厚度与总淤积体积的近似线性关系, 带状淤积的条件, 对滞洪期锥体淤积水库的冲淤变化特征分析研究、三角洲、锥体及带状等三种淤积形态的判别方法研究等成果。入库水沙条件变化引起的问题

章厚玉等在《丹江口水库的泥沙淤积特点与问题》中得出：近期的水沙条件有很大的变化, 出现枯水及枯沙的年份较多, 入库水量和沙量不同程度的减小, 较长系列均值小得多。黄河上游刘家峡、龙羊峡大型水库建成后, 对黄河中下游水量沙量进行调节, 进入三门峡水库的水量沙量年内分配有所改变。50 年代至80 年代的水沙量均呈逐年减小的趋势, 80年代水量比50 年代减少14% , 沙量减少55% , 入库沙量减少比值较水量减少的大得多, 由于入库水量主要来自河口镇以上地区, 沙量来自河龙区间及渭河流域, 水沙条件变化极为复杂, 造成了库区泥沙的新问题。龙羊峡、刘家峡水库调节水量后, 三门峡入库水量年内分配发生了变化, 非汛期的水量增加11% , 非汛期水量比汛期水量多1186 亿m3, 加剧了北干流河床的冲刷, 相应增加了非汛期入库沙量, 加重了库区潼关至太安段的淤积量。同时增加下游防凌的困难, 造成一系列的不利影响。汛期水量减少了, 特别是削减了洪峰流量, 入库的水沙过程很不相应, 含沙量过程起伏变化剧烈, 汛期的冲刷排沙能力降低, 库区泥沙年内冲淤不能平衡, 潼关高程难以恢复, 造成了调水调沙的难度。

水库发生泥沙淤积和河床变形,大都是由于水流不平衡输沙所致。长江科学院在20世纪60年代后期开展了不平衡输沙问题研究,与丹江口水利枢纽水文实验站协作,在丹江口水库变动回水区油坊沟至神定河口长约25 km库段进行不平衡输沙测验,系统收集不平衡输沙资料。1972年长江科学院提出了不平衡输沙研究报告,阐明不平衡输沙理论可能解决的3个问题:含沙量的沿程变化;悬移质级配的沿程变化和床沙级配的变化。给出了相应的计算公式作为不平衡输沙计算的基本公式。将其与水流连续方程、水流挟沙力方程联用, 组成水库不平衡输沙冲淤计算方程组。1974年与武汉大学数学系协作编制了电子计算机的计算程序。利用丹江口水库等实测资料对该计算方法进行验算,结果较好。该计算程序已推广应用于葛洲坝、三峡等水利枢纽的水库淤积计算。水库变动回水区泥沙问题研究

三峡水利枢纽运用各时期水库变动回水区的范围,从坝址上游约440 km的丰都,至嘉陵江入汇口以上的油溪,长约270 km。变动回水区河道流经丘陵和山区,平均比降约0.2‰～0.3‰。河道由宽谷和峡谷相间,河床由基岩和卵石组成。通过长江科学院等单位采用原型观测资料分析、泥沙数学模型计算与河工模型试验相结合的方法进行研究,结果认为:建库后变动回水区各河段均有不同程度的累积性淤积;局部河段发生河势调整,淤滩留槽,河道向单

一、规顺、微弯形态发展;航道、港区较建库前有较大改善,少数港区和局部航道可能在丰沙年后的水位消落期出现航道尺度和港区水深、水域不足的情况,可采取优化水库调度,结合港区改建和整治、疏浚措施加以解决。

葛洲坝变动回水区河道演变主要表现为:分汊型河段向单一河槽河型转化;弯曲型河段的弯道平面形态趋向规顺,边滩淤高展宽和上下延伸,滩槽高差增大;顺直过渡段年内为汛淤枯冲,年际为累积性淤积,滩槽高差加大。

推移质淤积、变动回水区的冲淤及淤积引起的洪水位抬高是水库淤积研究的一个重要方面, 不仅有一定理论价值, 而且对淹没、通航及与上游梯级联接等也有很大实际意义。由于一般水库主要是悬移质淤积, 推移质占的比例较小, 所以我国对推移质淤积研究较少。入库推移质往往缺乏实测资料, 仅对丹江口水库和山东一些水库做过不同粒径泥沙的淤积量分析, 确定了其推移质淤积量及组成。对于不同粒径推移质(包括卵石、砾石、粗沙和细沙)在水库中的淤积部位、不同淤积河段的冲淤特性、河势特点等进行较全面阐述的研究见文献。较长时间推移质淤积部位及剖面的确定可参考文献。水库淤积的上延, 首先是淤积引起回水上延, 上延后的回水又产生新的淤积, 如此不断相互作用, 形成了水库淤积的翘尾巴。从理论上对淤积引起回水抬高的方程、特性以及回水末端定义等的研究见文献。变动回水区的冲淤涉及到水库与河道的双重作用, 是水库淤积最复杂的问题, 不少成果对丹江口水库回水变动区冲淤特性进行了研究。有对变动回水区河型特点及转化的可能性的研究成果。关于变动回水区冲淤对航运的影响, 也有一些调查成果。韩其为对变动回水区提出了航运控制的调度原则, 即要求枯季坝前水位不低于或等于航运控制水位(消落水位), 以加大变动回水区枯季的航深和减少对航运不利的消落冲刷。这种调度将在三峡水库中应用, 能使枯季水深明显加大。总结

60年来,长江河流研究工作取得了重大进展,进一步认识了长江水沙变化和河道演变规律,通过对丹江口水库泥沙淤积及其坝下游冲刷的系统观测研究,为解决葛洲坝、三峡水利枢纽的泥沙问题,提供了重要依据。葛洲坝水利枢纽20多年来运行良好。三峡水利枢纽2003年6月初期运行以来的实测资料分析表明,水库泥沙淤积、枢纽运行和坝下游河道冲刷状况总体上尚在预计同期值范围内。在水利枢纽工程泥沙问题研究实践过程中,研究水平得到较大提高,研究方法也有较大改进。在泥沙测验和河道演变观测方面,新的观测技术逐步得到应用。河工模型和泥沙数学模型的模拟技术取得重大进展,并能相互结合解决长时段、长距离的河道演变预报问题。随着长江流域经济和水利水电事业的持续发展,水沙资源的综合利用和梯级水库泥沙输移与调控等问题,有待进一步研究。

参考文献

[1] 章厚玉，胡家庆，郎理民，张洪霞.丹江口水库泥沙淤积特点与问题[J].人民长江，2005（1）.[2] 韩其为 , 杨小庆.我国水库泥沙淤积研究综述[J].中国水利水电科学研究院学报,2003(3).[3] 丁金凤.水库泥沙淤积问题研究[J].吉林水利，2009（9）.[4] 张瑞瑾, 谢鉴衡, 王明甫, 等.河流泥沙动力学[M].北京: 水利电力出版社, 1989.[5] 窦国仁.泥沙运动理论[M].南京水利科学研究所, 1963.[6] 侯晖昌.河流动力学基本问题[M].北京: 水利出版社, 1982.[7] 韩其为, 何明民.泥沙运动统计理论[M].北京: 科学出版社, 1984.[8] 林一山.葛洲坝工程的决策[M].武汉: 湖北科学技术出版社, 1995.[9] 林一山.毛主席重视水库寿命问题[M].武汉:新华出版社, 1992.[10] 长江水利委员会.三峡工程泥沙研究[M].武汉:湖北科学技术出版社, 1997.[11] 梁栖蓉,黄煜龄,姜军.三峡工程175米方案水库泥沙数学模型计算成果分析[ G].水利电力部科学技术司.三峡工程泥沙问题研究成果汇编.武汉: 1988.[12] 黄悦.三峡水库下游宜昌至大通河段冲淤一维数模计算分析[ G].长江三峡工程泥沙问题研究(第七卷).北京:知识产权出版社, 2002.

第二篇：水库泥沙论文

摘要：由于我国有许多河流是含沙量高、输沙量大的多泥沙河流, 水库泥沙淤积问题异常严重，所以水库泥沙淤积的研究具有重要的现实意义。前人对水库泥沙淤积问题做了大量研究探讨，本文对我国水库泥沙淤积研究的状况和成果进行了全面的综述。内容包括：水库泥沙淤积的形态、入库水沙条件变化引起的问题、水库变动回水区泥沙问题研究等方面，并举例国内著名的小浪底水利枢纽工程作为案例分析。

关键词：水库；泥沙；淤积问题；处理方法；小浪底工程

一．引言

水库泥沙淤积主要是河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积。拦河筑坝后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端与天然河流原水面线相切的水面曲线。水流进入库区后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程减小, 因而水流挟沙能力沿流程降低, 出现泥沙淤积。水库淤积是水库设计和管理中的一个难题。在河道上兴建水库会改变河流的水流条件和泥沙运动状态, 使泥沙在水库库区内淤积, 从而降低水库的使用效益, 甚至导致水库失效报废。所以, 对水库泥沙淤积问题的研究就显得尤为重要。

二．水库泥沙淤积的形态

水库泥沙淤积形态可分为纵剖面形态和横断面形态。

2.1 纵剖面形态

纵剖面形态包括三角洲、锥体和带状淤积三种形态。在库水位变化幅度不大, 淤积处于自由发展情况下, 水库淤积一般呈三角洲形态；在回水曲线较短, 入库水流在通过库段时紊动强度较大, 或含沙量较高, 含沙水流在达到拦河建筑物前泥沙来不及完全沉积情况下, 水库淤积将形成锥体形态。

2.2 横断面形态

横断面形态在多沙河流与少沙河流的水库中有所不同。多沙河流上的水库普遍有淤积一大片, 冲刷一条带的特点。淤积一大片指泥沙在横断面上基本呈均匀分布, 库区横断面上不存在明显的滩槽。冲刷一条带指水库在有足够大的泄流能力, 并采取经常泄空的运用方式时, 库底被冲出一条深槽, 形成有滩有槽的复式横断面。

在水库淤积形态方面, 我国对三角洲形态的淤积研究较早。这方面的成果有对官厅水库的三角洲的淤积形态及计算的初步研究, 三角洲的计算方法, 及根据非均匀悬移质不平衡输沙的规律首次从理论上详细论证了水库三角洲淤积的趋向性、形成特点、三角洲和前坡淤积比降、洲面线与水面线方程以及前坡长度等, 并得到了官厅水库资料的验证。此外水槽试验亦证实了沙质推移质在壅水区也是以三角洲形式向前推进的。除三角洲淤积形态外, 还有对锥体淤积形态, 从理论上给出淤积剖面近似于直线, 坝前淤积厚度与总淤积体积的近似线性关系, 带状淤积的条件, 对滞洪期锥体淤积水库的冲淤变化特征分析研究、三角洲、锥体及带状等三种淤积形态的判别方法研究等成果。

三．水库泥沙淤积的几种防治措施

为了尽量减少水库的淤积，在规划设计和应用管理中，应布设必要的工程设施，制定合理的水库运用方式，一般采用“拦、排、用”处理泥沙的办法，减少泥沙淤积量，有效地发挥水库综合经济效益。

3.1水库泥沙的拦截

在水库上游采取拦沙措施，减少入库泥沙，是防止和减少水库淤积的最根本办法。水库泥沙主要来自上游流域内的地表侵蚀。黄河的泥沙主要来源于黄土高原的千沟万壑。修建于沟道中的淤地坝，从源头上拦截、封堵了泥沙向下游输送的通道，不但能够抬高侵蚀基准面，稳定沟床，制止沟岸扩张、沟底下切和沟头前进，减轻沟道侵蚀，而且能够拦蓄坡面汇入沟道的泥沙。据统计，黄土高原地区已建成大、中、小型淤地坝11万余座，淤地坝地30多万h㎡，累计拦泥210多亿t，减少黄河年输沙量3亿t。淤地坝工程在拦截河流泥沙方面起到了很大作用。“引洪淤灌，用洪用沙“在我国流行甚久，是一种行之有效的拦截入库泥沙的方法。它把拦沙与用沙结合起来，可以变沙害为沙利。在水库上游选择有利地形，汛期把挟带大量泥沙的洪水引入低洼地区引洪放淤；清水退回河道进入水库调蓄。这样即利用汛期水沙改良土壤，扩大耕地面积，提高土地肥力，又可以大大减轻水库的淤积。

3.2水库排沙减淤

利用水沙运动的特性采用各种方法进行排沙，是减少水库淤积的有效方法。水库排沙的方式主要有：滞洪排沙，异重流排沙，泄空排沙，基流排沙和机械清淤排沙等。3.2.1滞洪排沙

当入库洪水流量大于泄水流量时，会产生滞洪臃水。滞洪期内整个库区仍保持一定的行近流速，部分粗颗粒泥沙淤积在库中，细颗粒泥沙可被水流带至坝前排出库外，这就是滞洪排沙。滞洪排沙的效率受排沙时机、滞洪、历时、开闸时间泄量大小和洪水漫滩程度等因素的影响。一般来说，开闸及时，滞洪历时短、下泄量大、洪水不漫滩或少漫滩，则排沙效率高汛期沙量、集中，这时利用滞洪排沙往往能得到较好的排沙效果。如洗马林水库，在某次洪水来临时，利用滞洪排沙，进库含沙量为147kg/m³，但出库含沙量达365 kg/m³，排沙效果显著。

3.2.2异重流排沙

在水库蓄水期间，当入库洪水形成潜入库底向坝前运动的异重流，若能适时打开排沙孔闸门泄放，就可将一部分泥沙排走，减少水库的淤积。黑松林水库利用异重流排沙的7次观测结果显示，平均排沙效率为61.20％，最高达91.40％，排沙比是较高的。异重流排沙的效果与洪水流量、含沙量、泥沙粒径、泄量、库区地形、开闸时间及底孔尺寸和高程有关。入库洪水含沙量大，粒径细，泥沙就不易沉降，容易运移到坝前排出；另外库区地形平顺、比降大、回水短、泄量大、底孔高程低都能提高异重流排沙效率。3.2.3泄空排沙

将水库放空，在泄空过程中回水末端逐渐向坝前移动，库区原来淤积的泥沙会因回水下移而发生冲刷；特别在水库泄空的最后阶段突然加大泄量，冲刷效果便更加显著。这种排沙方式称为泄空排沙。泄水排沙实际是沿程冲刷和溯源冲刷共同作用的结果。沿程冲刷消除回水末端的淤积，把泥沙带到坝前；溯源冲刷又将沿程冲刷带来的泥沙冲走排出库区，并逐渐向上游发展，逐步改变上游水力条件使冲刷能继续进行。实际上，泄空排沙是通过消耗一定的水量换取部分兴利库容的恢复。采用这种方式排沙要因地制宜，进行技术经济效益分析后

再确定。

3.2.4基流排沙

水库泄空后继续开闸，让含沙量不饱和的常流量畅泄冲刷主槽，减少库区泥沙淤积，这种排沙方式称为基流排沙。基流排沙的特点是：冲沙量和水流含沙量自冲刷开始至终结由大到小，最终趋于相对稳定。基流排沙的效果取决于常流量及其含沙量的大小，流量大、含沙量小，则排沙效果好。3.2.5机械清淤

在不能采取水力排沙的缺水地区和没有设置底孔的水库，可采用机械清淤的方式进行排沙。通常采用挖泥船、吸泥泵等清淤装置，清除库区淤积泥沙。这种方法适用于中小型水库和大型枢纽航道的清淤，其成本及管理费用较高。以上几种方式的排沙方法，在运用时，必须因地制宜、因时制宜，根据水库的任务、来水来沙特性、冲淤规律和库区形态特征进行合理的应用。只有这样，才能正确处理排沙与蓄水的矛盾，充分发挥水库综合的效益。3.2.6“蓄清排浑”运用方式的水库减淤

水库拦蓄含沙量低的水流，对汛期含沙量较高的洪水则不予拦蓄，尽量排除库外。一般对于具有一定发电、灌溉和调沙要求的水库，汛期要保持一定的低水位控制运用但不泄空，就可利用异重流和浑水排沙。由于汛期为排沙期，既调水又调沙，可以减轻水库的淤积，在一定时段内保持冲淤平衡和长期存在一定的可用库容。目前多沙河流水库普遍采用这种运用方式，如三门峡、恒山水库等。

水库泥沙淤积是一项需长期进行研究解决的水库技术问题，关系到水库运行安全及综合经济效益的发挥。因此，在水库的规划设计和应用管理中，要根据水沙运动的基本规律，布设必要的工程设施，制定合理的水库运用方式，减少水库淤积，延长水库的使用寿命。

四．小浪底水库泥沙淤积 现状与措施（案例分析）

4.1概述

小浪底水利枢纽建成蓄水后，受库水位抬高的影响，入库含沙水流受水库回水的顶托，流速下降，挟沙能力降低，部分粗颗粒泥沙先行落淤，细颗粒泥沙则潜入库底，以异重流的形式向前演进，在库底形成浑水水库。浑水水库中的细颗粒泥沙随着时间的推移，大部分也 会逐渐沉积下来。泥沙堆积到水库后，会对水库运用方式和效益发挥产生重要影响。

小浪底水库的运用划分为3个阶段，即拦沙初期、拦沙后期和正常运用期。拦沙初期是指水库泥沙淤积量达到22亿m³之前的运用时期；拦沙后期，库区淤积形态将形成高滩深槽，坝前滩面高程为254m，水库泥沙淤积量约为75.5亿m³；以后水库将转入正常运用期，利用254m高程以下10.5亿m³的槽库容进行调水调沙运用，长期保持254m高程 以上40.5亿m³的防洪库容。小浪底水库泥沙淤积实测资料显示，2000——2009年各年末实测泥沙累计淤积量分别 为4.19亿、7.16亿、9.88亿、13.91亿14.83亿16.86亿18.86亿21.29亿22.25亿m³和24.12亿m³。从数据看，2008年年末水库淤积的泥沙已达到拦沙初期预期的淤积量，如何延缓泥沙淤积速度、延长水库有效库容的使用寿命，长期发挥枢纽的综合效益，是摆在枢纽管理单位面前的重要课题。

通过对小浪底水库干流泥沙淤积形态的测验分析可以看出，每年汛后库区泥沙淤积部 位变化较大，总体来讲泥沙淤积形态由蓄水初期的带状淤积已演变为三角洲淤积，且三角洲的洲顶在动态变化的同时不断向坝前推进。2003——2009年实测资料显示，干流淤积三角洲的顶点平均每年向坝前推进3.69km。2010年5月测验结果表明，目前小浪底水库干流三

角洲的顶点位于黄河干流13断面，距坝21.41km，已达库区最窄河段——八里胡同进口附近。

对于小浪底水库干流横断面而言，实测资料显示的干流断面横向泥沙淤积形态一般表 现为平淤，即淤积面接近水平；水库各支流断面横向淤积形式与干流类似。

同时，从小浪底水库历年干流纵向淤积剖面图也可以看出，干流泥沙淤积形态在2003年汛后出现距坝70km以上淤积抬高现象，即典型的“翘尾巴”现象，这是一种不利的泥沙淤积形态。对支流而言，支流河口形成拦门沙坎则是另一种不利的泥沙淤积形态。在水库运行中，无论出现那一种不利的泥沙淤积形态，严重时都会出现水库水量被分开，难以统一、有效地进行调度的被动局面。

另外，在小浪底水库运行过程中形成异重流后，在水库库底一定范围内会形成一个庞大的浑水区域，浑水中悬浮着大量细颗粒泥沙，这些泥沙颗粒在经过一段时间后会逐渐沉积到库底，从而增加水库泥沙淤积量。如2007——2008年坝前浑水水库观测资料显示2007年汛期异重流形成的浑水水库在2008年5月塔前01断面处（距进水塔60m）仍有近7m厚的浑水层，浑水层中泥沙落淤时间是比较漫长的。

4.2泥沙淤积对水库运行的影响

随着库内泥沙的淤积，小浪底水库进水塔塔前泥沙淤积高程逐渐提高并形成塔前漏斗 区。将来漏斗区滩顶高程可达254m，而进水塔大多数闸门的高程为180m，与泥沙淤积滩顶存在70余m的高差，落淤泥沙存在滑塌的风险，特别是有水流淘刷甚至发生地震时，一旦出现滑塌，将对闸门的正常启闭带来不利或严重影响。

小浪底水利枢纽《拦沙初期运用调度规程》规定：“当实测塔前01断面泥沙淤积面高程达到183.5m时，运行管理单位应报请水库调度单位批准，小开度短历时开启排沙洞工作 闸门，以检查其进口流道是否畅通。以后可按0.5m为一级逐步提高塔前允许淤积面高程，但最终许可值不得大于187m。”因此，进口段防淤堵是排沙洞运用中一项重要的调度任务。

高含沙水流对运行的水轮发电机组会产生泥沙磨损。2003年8月实测过机含沙量最大值为85kg/m³，面对这种情况，是停机避沙还是正常发电，需要分析研判。小浪底建管局通过论证分析，认为虽然过机含沙量较高，但其泥沙D50为0.004～0.006mm，属极细的粉沙类，此类泥沙对水轮机的叶片损害较小，机组可以正常运行，该结论在随后10月份的机组检查中得到了验证。因此，浑水发电应从水流含沙量和泥沙粒径两个方面进行把握，以达到在保证机组不受泥沙损害的前提下多发电的目的。

对小浪底水利枢纽而言，泥沙淤积也有积极的一面。在枢纽防渗体系设计中，将大坝黏 土心墙和上游围堰斜墙及坝前泥沙淤积层连接起来，形成坝基的辅助防渗体系，坝前落淤的 泥沙在小浪底工程防渗体系中也发挥着重要的作用。水库蓄水以来的观测数据证明，在同等条件下，随着坝前泥沙铺盖的形成和抬升，坝基渗水量、左右岸渗水量均有不同程度的减小，大坝上游基础渗压计在相同库水位下，其渗压水头值逐年降低。如2000年10月下旬至11月上旬三门峡水库集中拉沙运用时，小浪底水库淤积泥沙2.62亿m³。在这期间，小浪底坝 前泥沙淤积高程从150m升至165m，呈平面状，近15m厚的沿坝泥沙淤积层降低了坝前渗透 系数，大坝上游基础渗压计测值最大降低近15m。由此可见，落淤泥沙发挥的防渗作用是显 著的。

小浪底水利枢纽近几年的调水调沙运行还揭示，适当的含沙量有助于提高水流的挟沙能力，冲刷河道的效果更明显。利用其冲刷下游河道，可提高单位水量的冲刷效果，节省清 水资源。

4.3 科学控制与利用水库淤积的泥沙

水库库容被淤积的泥沙占据后，一般情况下很难恢复，淤积泥沙所占的库容通常情况下会变成死库容，且泥沙淤积速度加快时，还将缩短水库发挥综合效益的寿命。因此，科学控 制水库泥沙的淤积对枢纽发挥长期作用意义重大。

由于黄河来水来沙具有季节性，因此小浪底水库泥沙淤积主要发生在汛期，如2006年 汛期泥沙淤积量约占全年淤积量的90％。另一方面，异重流在水库库底会形成浑水区域。因此，要把控制汛期泥沙淤积和浑水落淤有机结合起来，充分利用水库异重流进行排沙，以减缓水库泥沙的淤积速度。

塑造合理的库区泥沙淤积形态非常重。2003年汛后，小浪底水库出现了库尾泥沙的“翘尾巴”现象，对水库调度运用不利。针对这种不利的泥沙淤积形态，根据黄河流域2004年各水库的蓄水情况和预测降水情况，2004年6——7月，小浪底水库实施了首次人工扰动塑造异重流冲沙试验，库尾淤积三角洲形态得到了有效的调整和改善。考虑到2004年汛期小 浪底水库仅出现了2次异重流过程，且第1次为人工扰动所形成并有4d的浑水出库过程，因此人工扰动塑造异重流对改善库尾泥沙淤积形态起到了积极作用。由此可见，通过采取合适的工程技术措施控制和调整水库泥沙淤积形态是可能的。

4.4 加强观测与泥沙信息管理

对于泥沙淤积带来的不利影响，如漏斗区泥沙淤积威胁闸门启闭安全、进口段泥沙淤堵影响排沙洞正常运用等情况，要通过加强观测与泥沙信息管理，及时掌握塔前漏斗区泥沙淤积形态和泥沙淤积边坡的稳定工况，及时掌握排沙洞进口段泥沙淤积高程变化情况以及进 口段淤积泥沙的固结情况等，适时开启排沙洞进行拉沙运用，以保证枢纽建筑物的稳定、安 全运行。为此，除常规监测设备与管理手段外，小浪底建管局还为泥沙测验部门配备了先进 的观测装备，如英国GeoSwath条带测深系统，为枢纽调度部门开发建立小浪底水文泥沙信 息管理系统，这些设备和信息系统的使用，为及时、准确、全面地捕获第一手资料提供了技术保障，也为水库泥沙淤积观测与泥沙信息数字化管理奠定了基础。

进水塔前01断面是小浪底泥沙测验的控制断面，该断面泥沙淤积高程直接关系到泄水孔洞闸门的启闭安全。从2010年3月观测结果看，塔前平均淤积高程为178.1m，且塔前漏斗区河底纵向泥沙淤积高程为178.1～180.3m，较为平缓，尚无明显的漏斗形态出现。目前，小浪底进水塔前淤积的泥沙处于187m以下，泄水排沙洞闸门的安全启闭是有保证的。

4.5小结

泥沙淤积是小浪底水库不可回避的现实问题，通过科学调度、合理控制，调整水库泥沙淤积形态，消除干流泥沙淤积“翘尾巴”现象，使干流淤积三角洲顶点顺利通过八里胡同狭窄河段，往坝前迁移；限制支流河口拦门沙坎的形成与发展；加强观测与泥沙信息管理，确保进水塔前闸门启闭安全以及排沙洞进口段不淤堵，是枢纽调度运用的关键。

小浪底水库10a多的调度运行实践表明，目前所采用的调水调沙、进水塔前泥沙控制等手段对控制库区泥沙淤积是科学有效的，小浪底水库必将长期发挥巨大的综合效益。

五．结语

60年来,我国河流研究工作取得了重大进展,研究者进一步认识了河流水沙变化和河道演变规律,通过对丹江口等水库泥沙淤积及其坝下游冲刷的系统观测研究，为解决葛洲坝、三峡水利枢纽的泥沙问题,提供了重要依据。葛洲坝水利枢纽20多年来运行良好。三峡水利枢纽2003年6月初期运行以来的实测资料分析表明,水库泥沙淤积、枢纽运行和坝下游河道冲

刷状况总体上尚在预计同期值范围内。在水利枢纽工程泥沙问题研究实践过程中,研究水平得到较大提高,研究方法也有较大改进。

在泥沙测验和河道演变观测方面,新的观测技术逐步得到应用。河工模型和泥沙数学模型的模拟技术取得重大进展,并能相互结合解决长时段、长距离的河道演变预报问题。随着流域经济和水利水电事业的持续发展,水沙资源的综合利用和梯级水库泥沙输移与调控等问题,有待进一步研究。

六．参考文献

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第三篇：泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考

泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考

黄河防洪安全备受世人关注，为保证黄河防洪安全，以确保黄河花园口22300m3/s洪水不决口，建国以来，国家投入大量资金对黄河下游进行系统治理，取得了近六十年的黄河安澜。但近十几年黄河下游频繁出现的“小流量，高水位”、“小洪水、大淹没”等新情况，使人们对泥沙灾害有了新认识。本文结合黄委高级专业技术干部研讨 “河流水沙灾害及其防治” 课目学习的体会和心得，简要阐述泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考。

一、黄河下游防洪目标及主要措施

黄河防洪任务艰巨，水沙条件复杂，汛情瞬息万变，各级防指要有应对各种突发性、特殊性情况的思想准备和应急处置措施。

黄河防汛目标任务是：确保黄河花园口站22000m3/s及以下洪水大堤不决口，遇超标准洪水，做到有准备，有对策，尽最大努力，采取一切措施缩小灾害；确保设计标准内黄河控导工程安全；及时做好黄河滩区、滞洪区群众迁安避洪工作，确保群众生命安全，尽最大努力减少洪灾损失。

为保证黄河防洪安全，黄河下游已建成了以干流水库、堤防、河道整治工程为主体的“上拦下排，两岸分滞”的防洪工程体系。上拦工程主要包括干流上的小浪底、三门峡等水库：五十多年来在黄河上、中游兴建大型水库22座，总库容617亿m3，已超出黄河的年平均径流量，对洪水的调控能力大大增强，加之人口增加和经济发展造成的引黄用水与日俱增，进入下游洪水的出现机遇大大减少。4000m3/s以上的洪水50年代年平均达6.3次，60—80年代年平均3.6次，90年代年平均0.9次进入21世纪还没有一次超过4000m3/s的洪水；下排工程主要包括黄河两岸大堤、险工及河道整治工程；两岸分滞是指黄河下游两岸开辟的东平湖、北金堤滞洪区。同时，还建立了以地方行政首长负责制的“三位一体”军民联防体系和省、市、县、乡、村五级防汛组织。

二、水沙灾害定义

河流整体上作为一个动态的反馈系统，以泥沙为中介，水流和河床相互作用，局部的水沙条件变化将会引起泥沙输移的变化，从而引起更大范围的调整。在这些影响中对人类威胁最大、最直接的莫过于促成和加剧洪水灾害。由于流域水土流失严重；而且泥沙灾害具有累积效应，这种因泥沙输移变化引起江河水沙灾害加剧的现象越来越严重。因此，我们将泥沙灾害定义为：凡是致灾因子是泥沙，或由泥沙

诱发其他载体给人类的生存环境和物质文明建设带来危害，给经济带来损失，这样的泥沙事件就构成泥沙灾害。由泥沙为致灾因子形。成的灾害为泥沙的直接灾害，如滑坡、泥石流及崩塌等；由泥沙诱发其他载体引发的灾害，如因土壤侵蚀形成的泥沙在河道或水库年复一年的淤积使河床抬高，泄洪能力降低，由不太大的洪水引发的漫堤、溃堤的灾害等，定义为泥沙的间接灾害。

值得指出的是，水沙灾害并不是一种新出现的灾害现象，它是水灾和沙灾之间的一个子系统。此前的灾害研究中，有些水沙灾害被归于水灾，有些水沙灾害被归于沙灾，人为地将其归于两个灾害系统之间的一个，割裂了它们之间的联系，对近年来频繁出现的“小流量、高水位”现象无法解释。

三、近期黄河下游防洪出现的新情况

近年来，黄河下游防洪出现的总体新情况是洪水不大，防洪压力不小，以往大洪水引发大灾，而今大小洪水都致大灾。最显著的特征主要有以下两点：

1.普遍出现流量小，水位高，危害重，损失大的现象，并成逐年加重趋势。1996年黄河花园口洪峰流量仅相当于1958年的1/3，而水位却超过了1958年约l.0m，堤坝处处出险，沿岸防洪非常紧张，豫、鲁40多个县市，100多万人遭受灾害。2002年7月黄河小浪底水库首次调水调沙试验期间，高村水文站2930m3/s流量的水位比“96.8”洪水同流量水位高出0.55m左右；高村上下河段濮阳滩区在流量不到2000m3/s时即发生漫滩，漫滩水流顺串沟直冲大堤，并在堤河低洼地带形成顺堤行洪，濮阳部分堤段堤根水深达4～5m，堤防受到严重威胁。

2.大面积、大范围是近几年洪水灾害的另一特征。近年来上游来水来沙偏枯，黄河下游主河槽萎缩，平滩流量减小，滩槽高差降低，河道内“槽高、滩低、堤根洼”的“二级悬河”状况加剧，使得在与过去同样的平滩流量情况下，现今早已漫过主槽，发生大面积、大范围漫滩了。例如，“96.8”洪水，虽然洪峰流量只有6260m3/s，但洪水水位表现很高，造成黄河下游严重的洪水灾害，共淹没滩区耕地114万亩，偎水和进水村庄67个；1855年形成的河南原阳高滩，1958年、1982年洪水基本未漫滩，今年竟全部偎水，淹地24万亩，有38个村庄进水和被水围困；水利设施、交通道路、通信线路等损坏严重，直接经济损失约2.15亿元。1999年以来长期小水，夹河滩至贯台之间的张庄河段，形成畸形死弯，造成3户房屋塌入河中，河势直今还没有得到明显改善。2002年7月4日开始，7月7日高村水文站流量为2280m3/s，上午11时30分濮阳县习城滩万寨渠堤决口，习城滩全部被淹，滩区进水量31306万m3，流量357m3/s，平均水深为1.5m，最大为2.5m，淹没面积1.5万hm2，水围村庄133个，人数83830人，受影响村庄37个，人数30190人。2003年9月18日，黄河河南兰考县谷营乡蔡集村生产堤决口，造成兰考北滩、东明滩区全部被淹，滩区平均水深2.9m，最大达5m。受淹面积达27.75万亩，淹没耕地25.14万亩，谷营、焦元、长兴三乡152个村11.42万人被水围困，共转移人口3.21万人，9738户的36191间房屋损坏，1733户的4252间房屋倒塌，冲毁桥涵闸262座，损坏机井491眼，损坏供电线路179km、通信线路225km，多出路面受冲被损。

3.小水大险是近几年河道整治工程出险的明显特征。近几年虽然河道整治工程逐步配套，河势变化也逐步得到控制，但由于河槽萎缩，工程控制范围内小洪水畸形河势特别发育，小范围的横河、斜河不时出现，洪水长历时顶冲工程坝垛而出险，甚至出现重大险情的事例屡屡发生。例如，1993年9月，在黄河流量只有1000m3/s情况下，在黑岗口对面形成横河，直冲黑岗口63坝与高朱庄之间长840的空档，滩地塌退600m，主流距大堤仅64m，直接危及黄河堤防的安全，经2000多名军民昼夜抢修8个垛才保障了堤防安全。2003年9月 10日 5时，大河流量1500 m3/s，枣树沟14坝～17坝大溜顶冲、回溜淘刷，坝基沉排产生不均匀下蛰，出现坦石坍塌、下蛰和土胎蛰裂等重大险情，出险体积达992 m3。

四、泥沙淤积对黄河防洪影响分析

河流整体上作为一个动态的反馈系统，以泥沙为中介，水流和河床相互作用，局部的水沙子件变化将会引起泥沙输移的变化，从而引起更大范围的调整，年复一年，小水大灾、灾害频率加剧，对防洪造成严重影响。事实说明，除人类活动影响及防洪意识、防洪管理和防洪工程建设方面尚存在欠缺外，自然因素中恶化防洪形势的直接原因是泥沙灾害，最明显的表现为泥沙淤积。

1.河槽萎缩，排洪能力降低

黄河下游来沙去向主要是输送入海和入海口造陆、淤积在河道内，还有一小部分人工引放至黄河灌区及固堤，由于多年来黄河没有发生较大洪水，泥沙集中淤积在主河槽内，河道主槽淤积比例由80年代初的30％增加到70％，河槽严重萎缩，河道排洪能力降低。目前，东坝头以下河段横比降达1‰～2‰，而河道纵比降为0.14‰，一旦发生较大洪水，由于河道横比降远大于纵比降，滩区过流比增大，极易发生横河、斜河，甚至发生“滚河”，产生顺堤行洪，危及堤防安全。由于河槽过洪能力明显降低，局部河段2000m3/s左右流量就可漫滩，小水就能造成大灾。

2.防洪标准降低

设计防洪水位是河道建筑物防洪标准的主要标志，河道建筑物顶部高程超设计防洪水位的多少，直接衡量河道建筑物防洪安全可靠性。泥沙淤积在天然河道中，引起河床的抬高，减少河槽容量和泄洪能力，使同流量下的水位抬高，使堤防的防护标准相对降低。例如，“92.8洪水”因高含沙造成的河道严重淤积，使得花园口站6260 m3/s的水位达94.33m，相当于一般洪水12000 m3/s的水位，多处堤防出现大洪水条件下才可能有的散浸、流土等渗透险情。因此，我们可以推断，黄河大堤以花园口22300 m3/s洪水标准设防，其洪水位较正常洪水位严重偏高的结果，必然是使黄河堤防防洪标准相对大幅降低。再如“96.8洪水”，花园口站出现了7860m3/s洪水，花园口站最高水位94.73m，为该站有水文记录以来的最高水位，比1982年8月15300m3/s洪水的最高水位（93.99m）高0.74m，相当于一般洪水10000 m3/s的水位。

还需要引起注意的是，洪水的风险相对增加的同时，泥沙淤积还使得洪水推进速度明显减慢，持续时间增加。例如，20世纪50－60年代黄河洪水从花园口到人海口仅需7天，“96.8洪水”却长达18天，“92.8洪水” 长达13天。

3.洪水出现几率相对“加大”

黄河下游堤防建设以花园口22300 m3/s洪水流量为指标进行设防，其防洪安全以各级洪水位为标志进行防洪准备和防洪措施实施。这种模式是建立在正常洪水位与流量关系基础上才是正确的，但由于泥沙在河道的淤积，离间了洪水位与流量之间的紧密联系，破坏了洪水位与流量之间的正常关系，造成洪水位异常偏高，使得小流量洪水出现大流量洪水位，并使河道工程出现渗透破坏、滩区淹没等险情几率加大。因此，泥沙淤积加大了洪水高水位的出现几率，造成工程小流量洪水出现大流量洪水才有的险情，亦即“加大”了洪水出现几率。例如，“92.8洪水”和“96.8洪水”，按洪水流量6260 m3/s和7860m3/s计算其出现几率仅约5年一遇，但却出现了百年一遇12000m3/s洪水流量的高水位，亦即说百年一遇12000m3/s洪水的出现几率受泥沙淤积影响而变为约5年一遇。

五、对策及建议

为消减或减小泥沙淤积对黄河防洪带来的不利影响，我们认为黄河下游河道近期治理应积极采取“稳定主槽、调水调沙，宽河固堤、政策补偿”的治理方略。黄河泥沙问题将长期存在，下游河道淤积不可避免，黄河防洪保安全仍然是我们今后和将来河道治理的重要工作。因此，建议进一步总结和分析中水河槽整治、近4次黄河调水调沙的经验和规律，以稳定中水流路、减小河道淤积为目标，切实

加快游荡性河段河道整治工程建设步伐，开展小水河槽整治，补充和完善黄河下游河道整治工程体系；建立和完善黄河水沙调控体系，坚持不懈地进行调水调沙工作，尽快提高下游河道平滩流量，塑造并维持过流5000m3/s的中水窄深河槽，最终稳定、塑造有利于防洪排沙的河道主槽；继续按照宽河固堤方略，加快推进黄河标准化堤防工程建设，消除小洪水、高水位给黄河防洪带来的不利影响，确保黄河防洪安全。

同时，随着黄河治理开发技术和水平的不断提高，实现由控制洪水向利用洪水、塑造洪水的转变，建议黄河下游滩区实行分区管理，尽可能发挥滩区滞洪、沉沙、排洪和养育人口功能，滩区设置群众安全居住和农副产品加工的集中建镇区、中常洪水方可漫滩的农作物种植区，以及小流量洪水即可上水淹没的牧业低滩区基础上，积极争取滩区滞洪、沉沙运用补偿政策，遇适当时机、适宜洪水主动进行引洪或分洪淤滩，治理“二级悬河”，实现人与洪水和谐相处。

另外，鉴于泥沙淤积造成的洪水位严重升高，洪水流量不能准确表达河道建筑物防洪标准的实际情况，建议建立以防洪水位、漫滩水位等主要标志的防洪水位体系，以给人直观、明了、准确的防洪态势。

六、结语

洪水灾害已普遍被人接受和认可，但因泥沙淤积造成黄河下游出现流量小、水位高、影响防洪安全，在一定程度上加大了大洪水出现几率的现象，应引起我们的严重关注。我们必须建立以防洪水位、漫滩水位等主要标志的防洪水位体系，坚持“稳定主槽、调水调沙，宽河固堤、政策补偿”的黄河下游治理方略，引洪放淤，治理“二级悬河”，确保黄河防洪安全。

作者：耿明全，1965年生，山东莘县人，高级工程师，河南黄河河务局总工助理

第四篇：谈谈对水库泥沙的认识及国内外研究现状

谈谈对水库泥沙的认识及国内外研究现状

水库泥沙淤积主要是河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积。拦河筑坝后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端与天然河流原水面线相切的水面曲线。水流进入库区后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程减小, 因而水流挟沙能力沿流程降低, 出现泥沙淤积。水库淤积是水库设计和管理中的一个难题。在河道上兴建水库会改变河流的水流条件和泥沙运动状态, 使泥沙在水库库区内淤积, 从而降低水库的使用效益, 甚至导致水库失效报废, 所以, 对水库泥沙淤积问题的研究就显得尤为重要。

一、水库淤积观测和资料分析

水库淤积的观测和资料收集是水库淤积研究的基础。我国最早开展的系统性泥沙淤积观测是对20 世纪50 年代建成的永定河官厅水库、60 年代初建成的黄河三门峡水库和汉江丹江口水库的泥沙观测，从中积累了大量的资料。从60年代开始，水利部科技司针对黄河流域和北方多沙河流的水库淤积，选择了官厅、三门峡等12 座大型水库作为重点淤积观测的水库，并建立了“黄河泥沙研究协调小组”，组织了攻关研究和成果交流。后来又将其扩展到包括南方水库在内的20 个大型水库。以这20个水库为骨干，我国已有一支数量较大的水库淤积观测队伍，收集了大量第一手资料。不论从收集资料的数量、内容、深度和可靠性看，在世界上都是首屈一指的。

二、水库变动回水区泥沙问题研究

三峡水利枢纽运用各时期水库变动回水区的范围，从坝址上游约440km的丰都，至嘉陵江入汇口以上的油溪，长约270km。变动回水区河道流经丘陵和山区，平均比降约0.2‰～0.3‰。河道由宽谷和峡谷相间，河床由基岩和卵石组成。通过长江科学院等单位采用原型观测资料分析、泥沙数学模型计算与河工模型试验相结合的方法进行研究，结果认为：建库后变动回水区各河段均有不同程度的累积性淤积；局部河段发生河势调整，淤滩留槽，河道向单

一、规顺、微弯形态发展；航道、港区较建库前有较大改善，少数港区和局部航道可能在丰沙年后的水位消落期出现航道尺度和港区水深、水域不足的情况，可采取优化水库调度，结合港区改建和整治、疏浚措施加以解决。

葛洲坝变动回水区河道演变主要表现为：分汊型河段向单一河槽河型转化；弯曲型河段的弯道平面形态趋向规顺，边滩淤高展宽和上下延伸，滩槽高差增大；顺直过渡段年内为汛淤枯冲，年际为累积性淤积，滩槽高差加大。

推移质淤积、变动回水区的冲淤及淤积引起的洪水位抬高是水库淤积研究的一个重要方面，不仅有一定理论价值,而且对淹没、通航及与上游梯级联接等也有很大实际意义。由于一般水库主要是悬移质淤积，推移质占的比例较小，所以我国对推移质淤积研究较少。入库推移质往往缺乏实测资料，仅对丹江口水库和山东一些水库做过不同粒径泥沙的淤积量分析，确定了其推移质淤积量及组成。较长时间推移质淤积部位及剖面的确定可参考文献。水库淤积的上延，首先是淤积引起回水上延，上延后的回水又产生新的淤积，如此不断相互作用，形成了水库淤积的翘尾巴。从理论上对淤积引起回水抬高的方程、特性以及回水末端定义等的研究见文献。变动回水区的冲淤涉及到水库与河道的双重作用，是水库淤积最复杂的问题，不少成果对丹江口水库回水变动区冲淤特性进行了研究。有对变动回水区河型特点及转化的可能性的研究成果。关于变动回水区冲淤对航运的影响，也有一些调查成果。韩其为对变动回水区提出了航运控制的调度原则，即要求枯季坝前水位不低于或等于航运控制水位(消落水位)，以加大变动回水区枯季的航深和减少对航运不利的消落冲刷。这种调度将在三峡水库中应用，能使枯季水深明显加大。

三、国内外研究现状

1、水库泥沙淤积管理理念 1“设计寿命”管理理念 ○ “设计寿命”管理理念是指在工程的寿命周期内，实现工程的规划、设计、建设、运行和维护，完成工程既定的各项任务。工程的寿命一旦确定，规划、设计、建设、运行和维护就限于这个时段内进行。

“设计寿命”管理理念有如下特点：（1）工程的寿命期确定，工程管理是有限的线性过程；（2）水库建设、运行与维护的约束条件是规划或设计时所考虑的外部因素；（3）随着工程老化、水库不断淤积，工程逐步丧失各项功能；（4）工程寿命末期，报废或降等处理造成的环境和社会影响由后代承担。这种管理理念在水库设计与运行管理中已得到广泛应用。

在这种管理理念指导下，为实现水库的各项功能，需要外部因素和建设目的，确定水库设计与运行管理的关键要素，包括水库寿命和水库运行调度方式。同时，由于水库运行与维护的需要，应对水库进行安全管理，并进行相应的经济评价。运行期间，若外部条件发生变化，尤其是来水来沙条件变化，一些水库库容会不断减少，甚至被淤满。2生命周期管理理念 ○ 针对“设计寿命”管理理念中存在的问题，2003年世界银行提出了水库可持续管理的生命周期管理理念，包含的元素与“设计寿命”管理方法基本一致，但以循环的形式进行组织，循环是水库泥沙淤积管理得以实现的关键。

该理念的根本目标是通过积极地管理和维护，实现大坝主要功能的长久维持。当工程老化不可避免时，大坝允许报废，同时每年定期拿出工程的部分收益成立报废基金，以此提供大坝报废所需的经费。该方法下，从大坝获益的每代人都将为报废做出应有的贡献，代际公平得以维持。

由于生命周期管理理念要求水库管理者积极采取泥沙淤积管理以维持水库的可持续利用，因此，不仅需要对各种管理技术进行经济分析，更需要对其环境影响和社会影响进行评估，以寻求最优的管理方案。泥沙淤积管理效益和成本的识别与计算，影响决策者对方案的选择。全面、正确地识别和计算效益、成本，做到不重不漏，是水库可持续利用、实现代际公平的关键。

2、水库泥沙淤积研究成果

泥沙淤积研究揭示水库泥沙淤积规律，为泥沙淤积防治和管理评价提供技术支撑。利用水库淤积和排沙规律，我国摸索出一套使水库淤积减缓、甚至不淤积的运行模式，即“蓄清排浑”。利用三门峡水库泥沙淤积的滞后响应现象进行了研究，建立了滞后响应模型，为三门峡水库在2003年后制定合理运用方式提供了参考。

对大型水库淤积控制的研究，林一山提出水库长期使用的设想和概念；韩其为从理论上阐述了水库长期使用的原理和根据，并提出了长期保留库容的计算方法；周建军等以三峡水库为例，初步提出在大型河道型或径流水库上布置固定河段挖粗沙进行淤积控制研究。

现有水库淤积数学模型主要通过研究水流运动和泥沙运动规律，对河道或水库进行冲淤计算，重点关注淤积量计算，淤积形态、河床变形和边岸坍塌等。国际上比较著名的有GSTARS模型、FLUVIAL模型、HEC-6模型、SSIM模型、MIKE11模型和RESSASS模型。国内应用较广泛的模型有张启舜模型、黄委设计院模型、韩其为模型、长江科学院模型、王仕强模型、王新宏模型、曲少军模型和张俊华模型等。

3、水库泥沙淤积防治措施 1拦减水库上游来沙 ○ 在水库集水范围内开展水土保持，最大限度减少水土流失，是防治水库淤积的根本途径。在水土流失特别严重的地区，还可因地制宜采取坝库联合运用、绕库排浑、引洪放淤和渠道外蓄水等措施，防止泥沙入库。2利用泄洪排沙设施排沙 ○ 利用水库泄洪排沙设施，选择合理的水库运行调度方式可进行排沙。根据对入库水沙的控制程度，水库运行方式可分为蓄洪拦沙、滞洪排沙和蓄清排浑3类。3利用机械设备挖除水库泥沙 ○利用机械设备将已经落淤或进入水库的泥沙清除出库，包括挖泥船挖沙、水力虹吸抽沙清淤、气力泵清淤、射流泵清淤和空库干挖等。其优点在于耗水量小，对环境影响相对较小，缺点是需要消耗外部能量，清淤能力与范围有限，清淤成本高，且挖出的泥沙处置困难。4出库泥沙的有效利用 ○ 出库的含沙浑水应尽可能地利用，不仅能充分利用水资源，降低清淤成本，还可以减少下游河道及水库泥沙的负担。出库泥沙的处理可分为3类：泥沙回归下游河道或上游侵蚀区；引浑放淤，缓解用水矛盾，改善土壤；用作建筑材料。

4、水库泥沙淤积管理评价

目前对水库泥沙管理经济评价和社会环境影响评价方面的研究不少，包括水库可持续利用和代际公平研究、水库经济和环境影响制约因素及影响计算研究、水库功能开发研究、水库生态特征及可持续发展分析探讨等。

世界银行于1999年启动了RESCON研究项目，提出水库可持续利用的评估方法，并开发了RESCON模型。模型从泥沙淤积管理角度，考虑了多种水库清淤技术，采用经验关系计算各技术的清淤能力，从经济、环境和社会角度评估各清淤方案。模型在巴基斯坦、伊朗、印度、瑞士、日本的多个水库得到应用，取得了较好的效果。

对于RESCON模型，尚需要进行以下几个方面的改进：利用实测数据进一步对模型进行验证，识别模型的错误和局限；将洪水控制能力加入模型中；将其他泥沙淤积管理方法纳入模型中，如异重流排沙、泄沙和水库绕流等；使模型具备模拟梯级水库的能力；拓展模型模拟季节性水流的能力，以识别更适合冲沙的水文条件；可设置下泄水流的含沙量上限，作为下游环境约束的一部分；可计算每种方案的环境成本。

在RESCON模型基础上，结合中国水库的淤积特点，一些学者对水库功能评价指标体系和模型框架进行了研究，可快速评估泥沙淤积对水库防洪、发电、灌溉、供水、航运、生态等方面的影响程度，为决策者进行水库泥沙淤积管理决策提供初步依据。一些学者还依据已有的清淤能力经验公式和最优控制方法，在RESCON模型的基础上扩充水库效益计算模块，增加泥沙淤积管理措施，可确定最优的清淤措施和清淤过程，为决策者选择水库清淤方案提供初步的依据。

总体上看，国外虽然在水库泥沙淤积管理评价方面开展了一些研究，理念、理论和方法都比较超前，但对水库泥沙淤积防治措施研究得还不多。我国在水库泥沙淤积防治方面的工程经验世界领先，但对水库泥沙淤积管理的评价研究和实践还比较薄弱。近几年，我国逐步重现这一问题，对一些重点水库的泥沙淤积处理开展分析和评价等工作，与国外相比，我国还存在系统理论缺乏、评价方法不确定、经济社会和环境的综合评价缺乏等不足。

三、结语

水库泥沙淤积是水库运行治理的难题之一，不仅占用了水库的有效库容，使水电站的发电能力降低，更是严重影响水库运行安全。根据上述几个水库排沙方式的比较，可以得知：虽然针对不同的水库的泥沙淤积都采取了相应的治理措施，并取得了一定的效果，但是我国水库大多数采用“蓄清排浑”的水库排沙调度措施，且在水库的实际运用中起到良好的效果，尤其对于泥沙淤积严重的黄河流域，更是起到了关键性的作用，从而减轻水库的淤积量，延长水库的使用寿命。针对不同类型和地区的水库，国内众多科研工作者研究总结和汲取经验教训，详细深入地研究相应的排沙治理方案，从而提出与之相适应的泥沙调度方案，有效地控制水库泥沙淤积，对水库运行安全和经济效益起到积极的作用。

第五篇：中班科学活动：玩泥沙

科学活动：玩泥沙

活动目标：

1、能对泥土和沙子进行观察比较，探索发现泥土和沙子的特性和差异。

2、能运用泥土和沙子的特性进行塑造活动。

活动准备：

物质准备：较大泥块、泥土、沙子、筛子、习惯、小木锤、水桶、抹布。

材料准备：比较记录表

活动过程：

1、谈话活动，激发兴趣

引导语：瞧瞧，我给你们带来了什么？这些沙子和泥块有什么不一样呢？今天我还给你们准备了一些工具，请你们抓一抓、吹一吹、筛一筛、敲一敲，发现它们不一样的地方。

2、操作探索、比较、记录泥土和沙子的不同

出示操作的记录表，引导幼儿了解探索的内容。

引导语：谁硬？谁飞得快？谁落得快？谁散得快？请你在相应的格子里画“√”。引导幼儿操作探索：

（1）抓一抓，看看谁硬，感受沙子的颗粒状

（2）吹一吹，看看谁飞得快，体验沙子轻的特点

（3）筛一筛，看看谁落得快，感受沙子细小的特点。

（4）敲一敲，看看谁散得快，体验泥土松软的特点。

组织幼儿在完成操作后进行集体交流

3、探索泥土和沙子加水后的变化

引导幼儿用水把沙和泥块浇湿，观察它们遇水后的变化：

捏一捏，体验湿沙和湿泥的可塑性

搅一搅，通过观察和搅拌体验沙不溶于水喝泥易溶于水的特点。

重点探索：泥土添加多少水更适合进行捏合？

4、小结：干沙轻，不易捏合，湿沙重，易捏合。沙子不溶于水。泥土吸入水后会变软，易溶于水。

5、游戏“我是小小创意家”

组织幼儿分组创作造型，体验湿泥和湿沙的造型美。

活动反思：

为了更好地让幼儿感知沙子和泥土的不同，第一次试验时建议选用较大的泥块。活动应多多提醒幼儿注意安全，不扬沙。如果这样的活动有家长陪同活动的整体效果会更好地。