石门水库淤积形态研究

　　摘要：本文针对石门水库淤积形态及运行管理实际情况，分析共多年淤积形态，揭示了石门水库泥沙淤积规律，探讨了水库运行方式对排沙减淤的效果，为延长水库寿命提供了必要的资料和依据。

　　关键词：水库淤积；运行方式；排沙减淤；形态分析

　　1、概况

　　石门水库位于陕西省境内汉中市褒河峡谷口处，褒河流域是一个以灌溉为主、结合发电、养鱼等综合利用的水利枢纽工程。系汉江上游较大支流之一，属山溪性河流，全长130km，河床平均比降4.3‰，流域面积3864km2，水库回水长度17km，平均水库宽度约180m，最大宽度250m。大坝于1972年建成，坝型为混凝土双曲拱坝，最大坝高88m，坝顶高程620m，坝身中部开设六个7×8m2泄洪孔口，底槛高程596m，并在550m高程设有2×2m2底孔一个。灌溉面积51.5万亩，占汉中地区稻田的1/4，总装机4.05万kW，总库容1.05亿m3，有效库容0.607亿m3。多年平均流量43.6m3/s，年径流量13.8亿m3，径流的补给主要是降水，且多系暴雨，库区多年平均降雨量905.6mm，且集中在7～9月份，占全年雨量50%，洪水陡涨陡落，峰高量小，汇流快，历时短。多年平均含沙量0.934kg/m3,多年平均输沙量（悬移质）148万t。

　　2、淤积监测

　　石门水库共布设测淤断面25个，其中干流21个，支流4个（如图1），采用横断面法，用经纬仪测量距离和高程，用回声测探仪测量水下地形变化。

　　图1石门水库测淤断面布置图

　　1972年3月蓄水前进行了库区纵横断面测量，取得了基础资料，1974年汛后11月进行首次测量，淤积物纵向自上游至坝前逐渐加厚，淤积\"翘尾\"形成在14号断面上游500米处，1980年测量坝前淤积增加较大，超过了555米高程，12号断面处淤积\"州头\"形成，1986年，淤积\"州头\"排进至9号断面，淤积\"翘尾\"延伸至20号断面上游300米，坝前淤积面高达559米高程，2002年9月测得水库淤积量已达3800.21万方，占总库容1.05亿立米的36.19%，其中现水位595米以下淤积2791.3万方，占死库容的63%，595高程以上有效库容淤积1008.9万方，占有效库容16.62%。见历年淤积监测成果表（表1）

　　表1石门水库淤积量表

　　时间

　　项目年数总淤积量（万方）年平均量（万方）损失库容（%）年淤积速率（%）

　　1980.88825103.17.850.98

　　1983.10111820.5165.517.31.58

　　1986.10142579184.224.51.75

　　1991.4193362176.932.021.68

　　1994.8223416.15155.332.51.48

　　1997.7253449.61137.9832.851.31

　　2002.9303800.21126.6736.191.21

　　3、淤积形态

　　3.1运行方式

　　3.1.1设计运行方式

　　石门水库属峡谷型水库，为季调节型。洪水陡涨陡落，洪量小而变幅大。是以灌溉为主、结合发电等综合利用的水库，水库调度是在满足灌溉用水的条件下进行的。石门水利枢纽工程为（二）级建筑物，洪水标准为百年设计，五佰年校核，正常高水位618.0m，防洪限制水位615.0m，当p=0.2%时，来水Q=5590m3/s，大孔口闸门全部开启，下泄量Q=5350m3/s，最高库水位619.5m，此时底孔不参与泄洪。P=0.1%时，底孔参与泄洪，最高库水位621.4m，允许坝顶溢流。

　　3.1.2运行情况

　　石门水库于1972年3月17日导流洞下闸封堵，开始蓄水，多年来水库运用规律是：第一季度为蓄水期，库水位较高；第二季度为下灌插秧期，库水位逐渐降至最低；第三季度为蓄泄交替的洪水季节期；第四季度为蓄水冬灌期，一年内有规律的蓄泄交替的运行方式。水库汛限水位分三个阶段控制，初汛期（5～6月），结合灌溉和发电用水情况，库水位控制在618m运行；主汛期（7～9月），库水位控制在615m以下；汛末照顾发电和满足水库蓄水要求，控制在618m运用。

　　3.1.3特殊运行情况

　　1990年7月6日石门水库的一次来洪，使大量树木、柴草漂浮在大坝前水面，部分木柴、石渣淤泥沉积堵塞东干渠进水口拦污栅，使干渠引水能力大大降低。同时渠首电站水轮机室也进入树枝、木棍和石块，使东电站多次停机排除故障，且水轮机组磨损严重，迫使停止发电。石门拱坝大孔口设计无检修门，为了增补，需要降低水位全面测量，于1990年9月15日，开启两孔大孔闸门和底孔，至9月17日库水位降至588.5m，这次急剧迫降，上游基流的淘刷，使库内一片浑浊，鱼大量浮头呛死，排泄出库水含沙量达7.85kg/m3。

　　3.2淤积形态分析

　　3.2.1多年淤积过程特征

　　石门水库坝高水深，库面狭窄，水库库容较小，当洪水峰小量大时，容易形成全断面落淤，而峰高量小的泄洪过程，峰高量大时\"截尾\"蓄库，又是形成淤积的一种要因素。每年汛期大约有9.8亿m3水量挟带泥沙入库，而有效库容仅有0.62亿m3，大量洪水穿库而过，造成泥沙淤积。石门水库回水短，入库悬移质d50<0.005mm，极容易形成异重流运动，逐渐扩散，直至坝前，受坝的阻挡，形成坝前大量落淤。坝前淤积在1980年以前为一个阶段，淤积厚度达16m，平均年淤积厚度0.7m。坝前排沙漏斗受底孔作用而形成，漏斗范围不大。淤积三角洲随时间的增长，州面抬高，州头前移，至1986年已位于8号与9号断面之间，前坡逐渐变陡，2002年三角洲前坡向坝前推进到6-7#断面，且前坡角淤积高程586.0米，处于三角洲顶坡的6-8#断面淤积高程为586-591米，见图2。

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