涪江干流武都水库工程泥沙研究

面向二十一世纪的泥沙研究成都2000

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涪江干流武都水库工程泥沙研究1

许天柱

（四川省水利水电勘测设计研究院成都 610072）

摘要本本文就武都水库工程泥沙设计中存在的一些泥沙问题进行分析研究。该水库工程属泥沙不严重工程，库沙比在100以上，但由于其库尾回水变动区内有一大型厂矿的生活区，人口众多，如考虑淹没搬迁，工程投资将大大增多，因此必须对其淹没和浸没影响进行深入细致的研究，确定合理的运行水位。通过多方案的分析比较，选择适当的水库调度方式可以解决本工程的泥沙问题。关键词水土环境水土流失成因侵蚀类型防治对策

关键词：回水变动区、回水末端、排沙比、溯源冲刷。

1 工程概况

涪江武都水库是大(2) 型具有防洪、兼灌溉、发电、工业和生活供水等综合利用工程。

水库坝址位于四川省江油市武都镇北面约3km的涪江干流摸银洞河段。其地理座标为东经104°46′30″，北纬31°54′54″。涪江是长江二级支流，源于四川省松潘县境内岷山东麓三舍驿的红星岩，流经平武、江油、绵阳、三台、射洪、遂宁和潼南等市县后，于合川市汇入嘉陵江。干流全长670km，流域面积36400km2，水利资源丰富。其多年平均径流量达166.7亿m3，水能蕴藏量达200万kW以上。根据流域规划，涪江干流铁笼堡以下共分41级开发。其中，武都水库上游规划有9级水库或电站，下游有已建武都引水工程的首部枢纽及其它32级已建或规划的水利工程(多为电航结合工程)。武都水库是涪江上游最后一级水库，其位于龙门山前山边缘，处于龙门山暴雨区。坝址上游干流河长224km，坝址控制流域面积5807km2。涪江流域中下游地区经济发达，农业上是四川腹地主要粮食和经济作物产区之一，但历史上频遭干旱威胁。工业上以绵阳、江油市等为中心形成了包含若干大型企业的新兴川西北工业区，对能源和工业生活用水的要求日益迫切。涪江干流绵阳以下段，历来是省内主要通航河段，但航运事业的发展受到枯期流量不足和综合用水矛盾的严重影响。尤其是，涪江在历史上又是一条洪灾频繁的河流。由于中下游河谷地区地势较低，人口稠密，城镇和工业集中，耕地较多，故遭受洪灾时损失大，影响严重。根据洪灾调查资料，如遭遇200年一遇洪水，中下游地区，将产生80多亿元的损失。随着近年来该地区经济的高速发展，洪灾的损失和影响愈来愈严重。因此，由于水库所处位置的特殊性，武都水库建成后，将对涪江流域经济的发展和洪灾的防治起着巨大的作用。

2 天然来沙

2.1 流域产沙概况

武都水库库尾以上为山区，主要为岷山山脉和龙门山脉组成。海拔在1000米至3500米左右，北川平武一带少数高山海拔在3500米以上。涪江干流穿行于丛山峻岭之间，河谷狭窄，河道多急弯，落差较大，河道比降为6‰，河床组成以卵石为主，河床断面呈U型。由于上游坡

1本工程在设计过程中受到我院张仁忠副总工程师的指导，在此表示衷心的感谢!

度较陡，常有泥沙乱石崩塌河中，成为悬移质和推移质的主要来源。该地区森林密布，植被良好，农垦面积较小，水土流失较少。由此可见武都水库的泥沙来源主要来自上游，沿河有少量泥沙补充。

2.2 悬移质

2.2.1 基本情况介绍

2.2.1.1 依据站概况

武都水库坝址附近有麦地湾水文站和椒园子水文站。有1964年至今较完整的悬移质泥沙实测资料。由于此两站控制流域面积相差较小（约为2%），因而直接合并使用两站资料，不加流域面积改正。

2.2.1.2 泥沙资料的复核

在本项工作中，着重对椒园子及麦地湾两水文站实测含沙量过程进行了逐次地分析，其统计结果表明，绝大多数年资料精度较高，可靠性较好，只有1969年测次较少，沙峰过程没有测到，还有73年和86年两年虽然测次较多，但最大一场峰没有完全控制住。不过对整个资料的完整性无大的影响。特别是三个典型年即65、66、75三年的泥沙测验资料可靠，沙峰完全控制住了。

2.2.2 水沙特性

据统计武都水库多年平均悬移质沙量为575万吨。多年平均含沙量为1.19kg/m3。最大断面实测含沙量188kg/m3（1982年9月2日），年际沙量变化较大，最小年沙量为72万吨（1972年），最大年沙量为1870万吨（1981年）。年内沙量也极不平衡，5～9月的沙量约占全年的96.7%，6～9月的平均含沙量为1.9kg/m3。水沙特征值见表1

表1 武都水库水沙特性表

2.2.4 悬移质颗粒级配

麦地湾水文站实测了悬移质级配，有实测资料14年（1974～1987年），根据实测资料加权平均求得多年平均值。其中值粒径为0.064mm，平均粒径为0.0953。级配曲线见表2。

.表2. 麦地湾水文站悬移质级配曲线表

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418 2.3 推移质

在进行推移质输沙量估算时，分析了（1987年所作的）原《武引工程初步设计报告》资料后认为，该报告对麦地湾的推移质输沙率，做了大量深入的工作，成果可靠。本次引用其流量与推移质输沙率关系曲线成果，计算结果：大沙年的推移质沙量为26万吨；中沙年的推移质沙量为12.7万吨；小沙年的推移质沙量为1.63万吨。河床质级配曲线见表3。

.表3. 麦地湾河床质级配曲线表

3 水库泥沙淤积研究

3.1 水库概述及主要泥沙问题

武都水库正常蓄水位为658ｍ时，相应库容5.5亿ｍ3，库面面积约12.9ｋｍ2，库面平均宽度约300ｍ，平均水深25ｍ。死水位为624ｍ，死库容1.938亿ｍ3。其调节库容3.56亿ｍ3。水库库区库面宽度变化不大，回水区内多在300～400ｍ之间，库容多集中在坝前，自下而上递减。最宽断面CS14号其宽度也仅500左右ｍ。

水库回水变动区距坝址距离约在33～38ｋｍ之间。回水变动区长度约5ｋｍ。库区内天然河床比降为2.23‰。河床多为卵石及卵石夹沙组成 。滩面上经常可以看到大块石堆积。无大支流汇入。泥沙来源主要是上游涪江干流 。

主要泥沙问题

a 、本水库多年平均悬移质沙量为575万吨，推移质沙量约13万吨。水库库容（正常水位为658ｍ时）约5.5亿ｍ3。其库沙比为143，从库沙比来看本水库泥沙淤积不是很突出，但由于其回水变动区附近有一大型厂矿的生活区，该生活区人口众多，位置在CS16号断面处，距坝距离为33026ｍ，正是本水库回水变动区的下游附近。由此看来，本水库的泥沙淤积对该生活区的影响就必须作为重点来研究 。

b 、该水库开发的任务是以防洪、灌溉为主，这些方面都要求水库应长期保持较大的防洪和调节库容。在正常水位及死水位一定的前提下，要保持长期有较大的调节库容，就必须研究水库的运行方式，包括分月的乃至分旬的运行水位。总之是减少泥沙在有效库容内的淤积量，保持较大的调节库容，更好地发挥防洪及灌溉的作用。

c 、本水库由于坝前水深较深，如不采取有效的措施，在很短时间内泥沙淤积会影响到右岸灌溉取水口及电站取水口。因此坝前必须要有保证其取水口门前清的排沙设施，确保取水口在有效期内不致受到泥沙淤积淤死而无法使用。 3.2 水库泥沙淤积形态估算

库内泥沙淤积形态的判别，分别采用武汉水电学院针对少沙河流的水库资料得出的少沙河流淤积形态判别式及清华大学分析三十座水库实测资料后，得出的经验判别式，分别进行计算 。计算情况如下： a 、武水公式：

2

1)(W

W H H X S ∆=

当 04.0>X 时，水库淤积为三角洲淤积；当04.0=X ，为三角洲淤积 。