水庫壩前淤積高程確定的探討

田根友

【摘要】在水庫設(shè)計中，壩前淤積高程是死水位的選擇制約因素之一。壩前淤積高程的確定，不僅涉及到取水的保證問題，更重要涉及到工程規(guī)模大小的確定問題，本文結(jié)合觀音巖水庫的壩前淤積高程和死水位選擇，分析比較了0.67淤積法（貴州省內(nèi)的類比法）、經(jīng)驗面積減少法兩種方法的差異，指出在今后工作中應(yīng)該注意的問題。

【關(guān)鍵詞】壩前淤積高程；0.67淤積法；經(jīng)驗面積減少法；死水位的選擇

前言

水庫死水位的選擇，首先需計算出水庫使用年限的壩前淤積高程，再根據(jù)其他要求確定死水位，不同計算方法壩前淤積高程差異很大。在觀音巖水庫的壩前淤積高程和死水位的選擇計算中，分別采用0.67經(jīng)驗淤積法和經(jīng)驗面積減少法，最后推薦采用經(jīng)驗面積減少法的成果。本文結(jié)合觀音水庫壩前淤積分析和死水位選擇，分析比較這兩種方法成果的差異，提出在今后工作中多使用經(jīng)驗面積法。

1、水庫概況

觀音巖水庫位于貴州省水城縣阿嘎鄉(xiāng)，壩址以上集水面積97.2km2，多年平均來水量6780萬m3，水庫正常蓄水位1430m，正常蓄水位以下庫容1979萬m3，死水位1382.5m，死庫容為251萬m3。懸移質(zhì)輸沙模數(shù)為1000t/km2，推移質(zhì)輸沙模數(shù)按懸移質(zhì)輸沙模數(shù)20%計算。壩址多年平均懸移質(zhì)輸沙量9.72萬t，懸移質(zhì)泥沙含量1.42kg/m3，推移質(zhì)輸沙量1.94萬t，年輸沙總量11.66萬t。

觀音巖水庫是以工業(yè)用水、灌溉用水和農(nóng)村人畜用水為供水任務(wù)的綜合型水庫，灌區(qū)主要分布在阿嘎鄉(xiāng)和蟠龍鄉(xiāng)境內(nèi)，海拔高程較低，對死水位限制較小，人畜飲水為次要任務(wù)，根據(jù)死水位確定供水范圍，工業(yè)分布與水庫下游沿河兩岸，不影響死水位的選擇，本階段確定死水位的主要因素是泥沙淤積 。

2、水庫壩前淤積高程的確定

本工程采用0.67淤積法和經(jīng)驗面積減少法計算壩前淤積高程

2.1 0.67經(jīng)驗淤積法

本法為根據(jù)我省一個已運(yùn)行多年水利工程的泥沙淤積情況進(jìn)行總結(jié)，得出的結(jié)論是水庫壩前淤積厚度為水平淤積厚度的0.67（簡稱0.67經(jīng)驗法），水平淤積厚度為水庫設(shè)計年限的淤積量平鋪在庫內(nèi)的壩前淤積厚度（虛擬值），死庫容不小于設(shè)計淤積量。泥沙淤積按50年計算，淤積量采用“多年平均排沙比法”計算。

V沙=（1-η）G·F·T/γs

式中：V沙-水庫泥沙T年淤積庫容（萬m3）；

1-η-水庫攔沙率；

G-多年平均輸沙模數(shù)（t/km2）；

F-集雨面積（km2）；

T-泥沙淤積年限（年）；

γs-泥沙容重（t/m3）。

根據(jù)徑流計算成果，水庫多年平均徑流量6830萬m3，查《泥沙設(shè)計手冊》中的“攔沙率”經(jīng)驗關(guān)系曲線，觀音巖水庫攔沙率為95.6%。多年平均懸移質(zhì)輸沙量9.72萬t，推移質(zhì)輸沙量1.94萬t，輸沙總量11.66萬t，50年泥沙淤淤積體積426萬m3。平鋪后水平淤積高程為1392.4m，按0.67折算，壩前淤沙高程為1375.09m，死水位不低于水平淤積高程取1392.5m，死庫容429萬m3。

2.2 經(jīng)驗面積減少法

該方法根據(jù)水庫多年實測泥沙淤積資料建立經(jīng)驗關(guān)系，通過分析水庫不同高程淤積面積，最終確定壩前淤積高程和淤積后的水位面積容積曲線。

一般認(rèn)為水庫形態(tài)為影響淤積分布的主要因素，水庫形態(tài)可用V=khm來表示，采用雙數(shù)紙點繪水深h與庫容V，求出m值，根據(jù)m值判斷水庫形態(tài)，各水庫形態(tài)和對應(yīng)的公式見表1。

利用（1-Vr）/a0=（Vs-V0）/HA0，Vr為壩前淤積面以下相對淤積體積，Vs為總淤積量。假定一個壩前淤積深度反復(fù)試算，使兩邊的數(shù)據(jù)相等。即可求出不同高程的淤積面積，從而得到淤積后的庫容曲線。

（1）確定水庫淤積分布的類型

利用雙對數(shù)紙點繪水深與庫容的關(guān)系曲線，根據(jù)本水庫的天然水位面積容積

曲線得出水深在30m以下m=2.3，水深在30～60m，m=2.4，水深在60～80m，m=2.7，屬于泛濫平原—丘陵型（Ⅱ）。

（2）確定壩前淤積深度h0

假定幾個壩前淤積深度，分別計算相應(yīng)的V0、A0和（Vs-V0）/HA0的值，然后將其與壩前淤積深度計算的輔助曲線點繪在同一紙上，并連成直線，它與Ⅱ線交點的橫標(biāo)P0=0.37即為要求的壩前相對淤積深度，從而h0=0.37*88.5=32.7m，相應(yīng)高程為1374.2m。

（3）淤積分布計算

不同高程的相對面積α可根據(jù)相對深度P查圖所得，相對面積乘以比例常數(shù)得到淤積面積，這樣即可求出相應(yīng)高程淤積后的面積，淤積后的庫容曲線就可求得。原始庫容及淤積后庫容計算成果見表2及圖1。

水庫壩前淤沙高程為1374.5m，根據(jù)水工建筑物布置要求和興利要求，選擇死水位為1382.5m。

3、死水位選擇比較及對規(guī)模的影響

按0.67法分析，平鋪后水平淤積高程為1392.4m，壩前淤沙高程為1375.09m，死水位不低于水平淤積高程取1392.5m，死庫容429萬m3。正常蓄水位為1432.5m，經(jīng)驗面積減少法分析，死水位為1382.5m，死庫容 251萬m3，正常蓄水位為1430m。死水位相差10m，正常蓄水位相差2.5m，投資相差近6000萬元。

4、結(jié)論

0.67淤積法為我省泥沙淤積類比法，其根據(jù)我省已調(diào)節(jié)性能較差的電站泥沙淤積情況總結(jié)得出，為我省中小型工程的設(shè)計做出了貢獻(xiàn)，由于資料有限，以點帶面難以實用于其他類型，特別是調(diào)節(jié)性能高的水利工程。經(jīng)驗面積減少法是根據(jù)不同類型的水庫運(yùn)行多年后總結(jié)出的方法，具有一定的理論依據(jù)，實用于不同類型的水庫泥沙淤積計算。因此，建議在以后的工程泥沙淤積計算中實用多種方法進(jìn)行分析比較。