淤积库容计算

6.5 水库淤积估算和死水位的主要影响因素

1．水库淤积

河水中挟带的泥沙在水库内沉积，称泥沙淤积。挟沙水流进入库内后，随着过水断面逐渐扩大，流速和挟沙能力沿程递减，泥沙由粗到细地沿程沉积于库底。这一情况说明，水库的建造，带来河流泥沙的淤积。

我国华北的黄河和海河水系，水流含沙量大，如黄河三门峡水库，多年平均含沙量达37.8 kg/m3，因此自1960年至1970年间，水库共淤积泥沙55.5亿t，使库水位335 m 以下的库容损失43%。

又如海河流域永定河上的官厅水库，多年平均含沙量高达44.2 kg/m3，水库运用6年后，泥沙淤积导致库容损失达15.2%。

即使含沙量较小的长江水系，干支流上修建的水库也有泥沙淤积问题。

泥沙淤积对水库的运用会产生多方面的不利影响：

①淤积使水库调节库容减少，降低水库调节水量的能力和综合利用的效益。

②坝前淤积，使电站进水口水流含沙浓度增大，泥沙粒径变粗，引起对过水建筑物和水轮机的磨损，影响建筑物和设备的安全和寿命。

③库尾淤积体向库区推进的同时，也向上游延伸，即所谓“翘尾巴”，因而抬高库尾水位，扩大库区的淹没和浸没损失。

④水库下游则由于泄放清水，水流夹沙能力增大，引起对下游河床的冲刷，水位降低，甚至河槽变形。

在水库设计时，重要的是要估计可能的淤积速度，以便判断水库的寿命和是否值得兴建。水库淤积的分布和形态取决于入库水量、含沙量、泥沙组成、库区形态、水库调度和泄流建筑物性能等因素的影响。对很多水库而言，水库全部淤满，或达到进库和出库沙量基本相等的所谓“平衡库容”的情况，可能需要很长的时间。但是，水库工作年限或寿命的衡量是着眼于水库淤积是否已相当程度上影响到水库正常（设计）功能的发挥。由于水库淤积并非全在死库容的范围内，而是沿库分布，特别是入库处。如淤积快且严重，不仅会影响有效库容，对航运也有危害。因此，严格说来所谓水库“寿命”应指水库正常工作的年限，又称水库使用年限。

为防止、减轻水库淤积，要做好流域面上的水土保持工作，也可在来沙较多的支流修建拦沙坝库。此外，采用“蓄清排浑”的运用方式，常能获得良好效果。

2．水库死水位的主要影响因素

水库死水位是水库正常运行的最低水位。死水位以下的死库容是不能用来进行径流调节的。死库容的作用，主要是淤积部分泥沙和抬高库水位。在规划设计水库时，需要先确定水库的死水位，再进行调节计算，以求得兴利库容和正常蓄水位。水库死水位的确定，主要应考虑以下几个方面。

（1）满足自流灌溉的要求

自流灌溉要求水库水位不低于灌区地面高程加上引水水头损失值。死水位越高，自流灌溉的面积越大；在抽水灌溉时，也可使抽水的扬程减少。

（2）满足水库泥沙淤积要求

修建在多泥沙河流上的水库，必须考虑泥沙淤积对水库运用的影响。水库在调节径流的同时需要排沙减淤以延长寿命。为了对泥沙进行调节，需要有专门的堆沙库容。但由于库中泥沙的运行规律比较复杂，淤积过程难以精确计算，且泥沙在水库中的淤积形态也多种多样，因此，常采用简化的方法，即假定有部分泥沙沉积在库内，且淤积直抵坝前呈水平状态，来计算水库运用T年后的淤积总容积V沙总，即

V沙总=T×V沙年

式中 T ——水库正常使用年限，年，按规定小水库为20～30年，中型水库为50年，大型水库为50～100年；

V沙年——多年平均年淤沙库容，m3/年；

——坝址断面多年平均含沙量，kg/m3；

——坝址断面多年平均年径流量，m3；

m ——库中泥沙沉积率，%；

——淤积泥沙的干容重，kg/m3。

本公式仅对悬移质泥沙而言。若推移质泥沙占一定比重，应在总入库泥沙中予以考虑。一般可以悬移质泥沙的某一百分数作为推移质泥沙量。

由此淤积库容查库容曲线，即可得到满足泥沙淤积要求的死水位。

（3）满足水电站最低水头要求

承担发电任务的水库，死水位或正常蓄水位以及消落深度的选择，是需要通过经济比较的。如果正常蓄水位已经选定，考虑到水轮机都有一个允许的水头变化范围这一因素，水库的死水位只能在能够保证水轮机所需要的最低水头的范围来选择。

（4）满足其他兴利部门要求

当水库上游有通航要求时，水库死水位不得低于最小航深的要求，同时需要考虑船闸、码头与库水位的关系。

为发展水库养鱼，死水位的确定还要保证有足够的水面面积与容积，以满足鱼类生

存的需要。北方严寒地区的水库，还需要考虑冰冻。即在死水位以下，应保留足够的容积，供鱼类栖息。

另外，为了满足生态、环境、旅游、卫生等需要，要求水库水位消落到死水位时，有一定的面积和容积。

总之，对于综合利用的水库，需要同时满足各部门对死水位的要求。