《水利工程地质学习心得》

水利工程地质学习心得

《水利水电工程地质》结课报告

浅谈三门峡水库淤积

魏蒙恩

（兰州大学，甘肃兰州730000）

摘要。本文阐述了三门峡水库历年以来的淤积情况，并阐述水库淤积的原因，水库淤积的危害，水库淤积的防治和水库泥沙处理方法。

关键词：三门峡水库、泥沙、淤积治理

onthesanmenxiareservoirsedimentation

weimeng-en

（lanzhouuniversity，lanzhou，730000，china）

abstract：thispaperdescribesthesanmenxiareservoirsiltationinthepast.andexplainedthereasonsforreservoirsedimentation，thedangersofreservoirsedimentation，preventionandtreatmentofreservoirsedimentationandreservoirsedimenttreatment.

keywords：sanmenxiareservoir，sediment，siltationcontrol

0引言

黄河是中国的第二大河流，长5464km，流域面积75km2，流域内年平均降水量478mm。黄河以其高含沙量闻名于世，据位于黄河中游下段的三门峡观测站的资料，黄河年径流量为464亿立方米，年输沙量为15.6亿吨，流量较小而含沙量却很大，输沙量相当高。

1三门峡水库取舍之争[1]

三门峡水库位于河南省三门峡市境内，是黄河干流上的第一座大型水利枢纽工程。三门峡水利枢纽是治黄工程体系最重要的组成部分，虽使下游得到拦洪、防凌、灌溉、发电等诸多效益，担负着黄河下游防洪、防凌的重任，保护着冀、豫、鲁、皖、苏5省25万平方公里范围内1.7亿人口的生命财产安全；却使水库上游渭河及其支流的泥沙淤积日渐严重，水害频发。该枢纽运营五十多年来，已经形成了独特的生态系统和自然环境。

按原设计方案，死水位为335m，在正常高水位的360m时库容为639亿立方米；为了减少库区移民，初期建设时坝高为350m，蓄水位不超过340m。1957年4月13日三门峡水利枢纽正式投入使用。但是，蓄水后不久，库区内就出现了设计时被忽略了的严重淤积，结果，只好被迫放弃水库的蓄水功能、停止蓄水，而只是利用水库滞洪。此后，泥沙淤积继续加剧，带来了一系列问题。

首先，泥沙淤积造成三门峡水库的回水区淤积迅速向上游延伸，严重影响到水库周围地区的工农业生产。大坝上游113km处的潼关镇，是黄河的支流渭河及北洛河与黄河干流的汇流处，渭河和北洛河两岸都是重要的农业区，渭河上游距潼关120km处则是古城西安市。三门峡水库蓄水期间，潼关的黄河河床升高了4.5米，渭河下游也发生了淤积，沿河地段土地的地下水位上升，盐碱化加剧，并给上游带来了严重的洪水威胁。

其次，因为水库选址不当、设计有重大失误，因而出现了水库严重淤积，只能被迫改变水库的设计功能，拆除部份发电设备、并追加投资以增加水库的泄洪能力，使得水库的巨额投资付诸东流。三门峡水库蓄水一年半后，泥沙淤积即达17.5亿立方米，相当于

来沙量的93%，水库库容迅速减小；从1962至1966年，又淤积了37.2亿立方米，大大超过水电部设计部门对该水库泥沙淤积的估计。鉴于这样严重的局面，水电部不得不于1964年决定，放弃三门峡水库原设计的蓄水发电功能，在大坝侧面开挖了两个隧道以便增加泄洪量；同时，又放弃了原设计用于发电的四个放水管，把它们改建为泄洪排沙孔道。这样，水库的排沙率达到了80%；但是，由于库区选在黄河产沙量最大地段的下游，在流域产沙量过高的情况下，水库淤积仍然很严重。于是，1970年至1973年，水电部门只好把大坝底部八个导流洞重新打开，采用洪水中的泥沙排泄和异重流排沙等方法，加大泄洪排沙的速度。由于泄洪量加大，水库水位降低，大坝水电站只能发挥出原设计发电能力的20%，建坝之初安装的高水头水轮机组无法运转，只能完全浪费了（后来，又不得不再耗费人力财力、把这些发电机组拆掉，运到湖北丹江口水电站去安装使用）。因为黄河含沙量过高，泥沙造成了水轮发电机的叶片严重磨损，结果，为了延续发电机的寿命，三门峡水电站只能在黄河含沙量最高的汛期停止发电，使得发电能力进一步下降。

放弃了三门峡水库绝大部份的发电能力之后，这个耗费巨资修建起来的水库就只能发挥调节洪峰的有限作用了。然而，即使在调节洪峰方面，它的真正价值也不很大。因为，为了防止泥沙的进一步淤积，三门峡水库曾采取了尽量少滞洪的方针，也就是说，凡是黄河下游能够通得过的洪水，三门峡水库就让它全部通过，水库不发挥滞洪功能；如果黄河洪峰过高，三门峡水库必须滞洪，则先尽量降低水库水位以排沙和冲沙。

长期的冲沙过程恢复了三门峡水库主河道上一部份被淤积的库容，但是仍然未能恢复河漫滩上的库容。当采用异重流排沙时，如果保持水库水位不升高，则排沙率可以达到0.18至0.21。三门峡水库在汛期大量泄洪排沙和冲沙的一个有利结果是，可以有助于控制黄河下游河道的泥沙淤积。

2三门峡水库淤积原因分析2.1雍水淤积

天然河流在水流与河床的长期相互作用下，基本上处于相对平衡状态，来水来砂条件与河床条件相适应。水库修建后，这个平衡遭到破坏：库区及上游水位上升，库区形成雍水。河流携砂进入雍水段后，泥沙扩散到全断面，流速降低，携砂能力降低，泥沙沉积于库底。最细颗粒沉积于下游，最粗颗粒沉积于上

游，形成淤积三角洲。如果流速过大，淤积三角洲将向下游推进，使淤积物比较均匀的分布于库底，库容逐渐被泥沙填满。[2]

2.2雍水末端上延现象（俗称翘尾巴）

由于前面提到的雍水淤积，形成淤积三角洲，使得雍水末端向上游迁移，使得上游河床淤积，抬高，并且引起一系列不良后果。三门峡水库上端河道造成了上游潼关高程。[3]2.3异重流淤积

这是发生在多泥沙河流力的一种现象。当到达水库的携砂水流流速较大，且携带泥沙较多时，若进入雍水段后，浑水不与清水混淆扩散，而是在清水下方运动，可以直接到达坝前，形成淤积。[2]

3水库淤积带来的问题

因为筑坝修库的目的不同，调度运行各异，对水

库管理者来说，泥沙淤积所带来的问题也各不相同。一般而言，水库淤积会造成如下后果：

3.1缩短水库寿命

对那些以供水或防洪为主要目的的水库来说，因为泥沙淤积减小了有效库容，所以水库的功能和效益都会受损；泥沙淤积得越快、越多，水库就报废得越早、寿命越短。而如果水库的主要目的是发电或通过抬高水源水位实施灌溉，则早期的泥沙淤积通常不会改变原水位，影响似乎较小；但一旦淤积危及进水口和出水口，水库功能的发挥就会受阻，所以淤积同样会导致水库效能下降乃至水库报废。水库淤积减少水库的有效库容，使水电站的发电能力降低。如果淤积形成的三角洲在大坝附近形成，还可能阻碍水流进入发电机，并增加进入发电机的泥沙、从而磨损涡轮机叶片和闸门座槽。

3.2破坏航运条件

水库的回水变动区将出现泥沙淤积，形成三角州，抬高河床、堵塞航道，造成航运条件变坏。并且，回水区内的三角洲还可能减少过河桥下的净高，甚至在枯水季时造成通航困难。上游河段河水的含沙量越高，水库水位的变幅越大，水库回水区内形成的三角洲就越大，对航运的影响也就越严重。所以，设计水库回水区内的新建桥梁时，应考虑水库的调度运行方式及河道的可能淤高。

3.3水库环境问题

水库淤积将使水库回水区的河道水位升高，相应抬

高周围地区的地下水位，这样就可能导致这些地区土地的盐渍化现象、或加剧其盐碱化。泥沙淤积会改变水库以及库尾以上河道的地形，从而改变水生生物的生存环境，可能引起水库及库区以上河道内水流的富营养化，而使下泄的清水缺乏必要的养份。同时河流中的重金属污染物会随着泥沙在水库富集，造成水库水质的恶化。

4水库淤积的防治措施

4.1库址选择

原则上讲，水库库址应选择在来沙量较小的地方；

在修建大水库时，其库址尽量不要选在航运量大、含沙量高的河流上；此外，在干流上修水库之前，要注意控制支流的泥沙。世界上修建大型水库时，通常是修建在航运量很小的河流干流上。如果拟修建水库大坝的河流干流是通航河流，则需要考虑两点，第一是干流的含沙量要低，第二是泥沙能被拦截在上游或支流。对于小型水库来说，如果河流含沙量高、而地形条件又许可的话，可以修建河外水库。

4.2流域治理

为了减少流域产沙量，需要进行流域治理，减少土

壤被侵蚀的程度，具体措施可以包括增加林草植被、加强水土保持、改善农业技术和耕作措施、兴建田间工程以及修建拦沙坝等。

4.3分流排沙

[9]高继宗.三门峡水库祸害上游的教训.中国减灾·2008年第7

期

[10]于文卿.水库淤积的成因及对策.工程管理