葠窝水库库区淤积物来源分析

于佳华

(辽宁省水利水电勘测设计研究院，沈阳110006)

1 水库概况

葠窝水库位于辽宁省辽阳境内太子河干流上，坝址以上流域面积6175 km2，年径流量22.85 亿m3，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、工业用水，并结合供水进行发电等综合利用的大(2)型水利枢纽。总库容7.91 亿m3。

葠窝水库大坝为混凝土重力坝，由挡水坝段、溢流坝段、电站坝段3 部分组成，大坝全长532 m，共31个坝段，其中:

1)1#～3#(右侧)和22#～31#(左侧)坝段为挡水坝段，长217.3 m。

2)4#～18#为溢流坝段，长274.2 m。

3)19#～21#为电站坝段，长40.5 m。坝顶高程103.50 m，最大坝高50.3 m。

水库原设计按100 a一遇洪水设计，1 000 a一遇洪水校核，相应水位为101.80 m及102.00 m。上游观音阁水库建成后，葠窝水库设计标准由100 a一遇提高到300 a一遇，相应水位为100.80 m;校核标准由1 000 a一遇提高到10 000 a一遇洪水，最高水位仍保持102.00 m。

水库下游35 km为辽阳市、50 km为长大铁路和沈大高速公路，共计保护人口140 万人，耕地10.93 万hm2。

水库建成后，辽阳市防洪标准由20 a一遇提高到100 a(现接近200 a一遇)。农田防洪标准由5 a一遇提高到20 a(现增加到50 a 一遇);有效灌溉面积8.133 万hm2;工 业 供 水1.12 亿m3，年 发 电量8 000 万kW·h。

2 天然来沙特性

天然来沙特性主要包括3个方面的内容:

2.1 实测泥沙资料

葠窝水库位于太子河干流，库区末端与本溪城市段相连，下游为辽阳城市段。太子河干流葠窝水库上下游有泥沙资料的测站主要是本溪、葠窝及辽阳三站，支流兰河、细河有泥沙资料的测站为梨庇峪、桥头。本溪、葠窝、辽阳等3 站从1954年开始测沙，葠窝站至1993年停止测沙。葠窝水库干、支流各主要站含沙量见表1。

表1 葠窝水库干、支流各主要站含沙量资料来源表

2.2 水文站悬移质泥沙资料系列延长

葠窝站至1993年停止测沙，需对其进行插补延长。考虑到1973年以后，葠窝水库投入运行，将上游来的泥沙拦截在库区内，且葠窝站位于水库下游，因此其泥沙资料的插补应选择葠窝水库下游站进行插补才有代表性［1－2］。

葠窝水库以下距葠窝水文站最近的水文站为辽阳站，本次采用辽阳站的泥沙资料对葠窝站进行插补延长。采用辽阳站及葠窝站1954年—1993年的年输沙量做相关关系，具体成果见图1。可以看出，葠窝与辽阳站年输沙量相关关系较好，因此本次葠窝站1993年至今的年输沙量采用该相关关系进行插补。具体成果详见表2。

2.3 水库来沙分析

葠窝水库于1973年建成，至2011年已运行39 a，其系列长度能够满足设计要求。葠窝水库库区汇入3 条较大河流，分别是太子河及其支流兰河、细河。

水库上游太子河上有本溪站，兰河上有梨庇峪站，细河上有桥头站，以上3 站作为水库的入库站，其控制面积分别为4192 km2、417 km2、1023 km2，1973年—2011年本溪站、梨庇峪站及桥头站多年平均输沙量分别为36.77 万t、16.13 万t、48.09 万t。

葠窝水库入库沙量按面积比推求，汇入库区位置以上流域面积分别为4535 km2、514 km2、1126 km2， 其 入 库 沙 量 分 别 为 39.78 万t、19.87 万t、52.94 万t。

图1 1954—1993年葠窝与辽阳年输沙量相关关系

葠窝站1954年开始测沙，1993年停测，除1960年大水需插补外，其余年份有实测沙量。葠窝水库于1973年正式建成，经统计1973—2011年葠窝站、本溪站、桥头站、梨庇峪站年均输沙量分别为11.98 万t、36.77 万t、48.09 万t、16.13 万t。根据本溪站、桥头站、梨庇峪站年均输沙量成果，按照面积比计算葠窝水库年均入库沙量为111.38 万t，则葠窝水库年均淤积量为99.40 万t。

葠窝站位于葠窝水库坝下，采用该站作为葠窝水库的出库站。

表2 本溪、葠窝、桥头、梨庇峪四站年输沙量成果表单位 万t

根据水库库区地勘取样成果，葠窝水库实际淤积物颗粒较细，多为细沙及粉砂，基本无推移质入库，因此本次仅考虑悬移质淤积量，淤积物干容重采用1.3 t/m3［3－4］。

1973—2011年系列水库年均悬移质淤积量体积为77.39 万m3。水库建成后至2011年已经运行了39 a，因此天然来沙总淤积量为3 018.21 万m3。

3 库区淤积量计算

由于葠窝水库建设时间较早(1973年建成)，当时计算机并未普及，因此所采用的基础资料均无电子版［5］。现在还保留的地形资料仅有1964年实测的1∶1万纸版军委图。

2012年，进行了横断面测量，共40 条库区横断面，其中太子河干流27 条，细河7 条，兰河6 条。

为了分析葠窝水库库区的淤积部位，需要对库区内横断进行套绘。但是由于葠窝水库设计年代较早，原设计采用库区横断面图已经丢失，仅有设计时采用的1964年实测的1∶1万纸版地形图。

因此本次套绘分析对1964年实测1:1 万地形图进行矢量化处理，将其做成电子版地形图。并在电子版军委图上，利用等高线及高程点在2012年实测的40 条横断位置割出横断，后将用2年横断面进行套绘［6－7］。

结合各断面间面积差及上下游断面的间距，计算蓡窝水库各断面间从1964年—2012年的总淤积量。并分别计算出死水位、汛限水位、正常蓄水位、校核洪水位等各特征水位下淤积库容，详细成果见表3。从表3 中可以看出，葠窝水库总淤积量为1.27亿。

表3 葠窝水库各断面特征水位下淤积库容成果表

4 淤积物来源分析

葠窝水库库区附近现有矿点总数为664个，破坏地表面积5 126.59 hm2。

现排放废弃岩土总量57328.64 万m3，年排放废弃岩土总量1 947.98 万m3，现排放尾矿沙总量1 8244.16 万m3，年 排 放 尾 矿 沙 总 量2 294.85 万m3，年水土流失量127.43 万t。

按编制水土保持方案情况来划分，有172个矿点编制了水土保持方案，492个矿点未编制水土保持方案。

按矿点运行状态划分，废弃矿点270个，正在运行矿点394个，已经废弃矿点全部分布在本溪。101个矿点分布在入库河流沿岸，这101个矿点破坏地表面积423.23 hm2，现排放废弃岩土总量279.46 万m3，年排放废弃岩土总量71.40 万m3，现排放尾矿沙总量2 858.88 万m3，年排放尾矿沙总量520.94 万m3，年水土流失量11.99 万t。

根据以上分析，葠窝水库淤积物主要有两部分组成:

1)河道天然泥沙进入库区，根据计算该部分共有0.3 万m3。

2)另一部分为矿场弃渣，根据计算，葠窝水库库区已淤积1.27 亿m3库容，有0.3 万m3为天然来沙，其余部分为矿渣，矿渣共淤积约0.97 亿m3。

［1］孔令志，孙小东，吕艳. 潘家口水库泥沙淤积来源及淤积现状分析［J］. 海河水利，2013(05):40－41.

［2］隋丽君. 葠窝水库库区淤积测量及成果分析［J］. 东北水利水电，2014(02):35－37.

［3］袁晶，许全喜，童辉. 三峡水库蓄水运用以来库区泥沙淤积特性研究［J］. 水力发电学报，2013，32(02):15－22.

［4］许全喜，张小峰，袁晶. 长江上游河流输沙量时间序列跃变现象研究［J］. 长江流域资源与环境.2009，18(06):555－562.

［5］姜乃森，傅玲燕. 中国的水库泥沙淤积问题［J］. 湖泊科学.1997，09(01):28－35.

［6］浦承松，谢波. 水库泥沙淤积计算方法及其在工程中的应用［J］. 人民珠江.2002(02):14－17.

［7］朱苏云，李松，金冶，赵培颖. 东港市水库泥沙淤积的初步分析［J］. 东北水利水电.2003(01):24－25.