官厅水库流域水沙优化配置与综合治理措施研究-水库泥沙淤积与流域水沙综合治理方略

泥沙研究�2004年4月JournalofSedimentResearch第2期收稿日期:2003�12�09基金项目:水利部科技创新项目�流域水沙优化配置与泥沙资源化研究(编号:Scx2003-01)的资助作者简介:胡春宏(1962�),男,浙江人,博士,教授级高工,主要从事水力学及河流动力学研究。官厅水库流域水沙优化配置与综合治理措施研究!∀∀∀水库泥沙淤积与流域水沙综合治理方略胡春宏,王延贵(中国水利水电科学研究院,北京�100044)摘要:本文就官厅水库泥沙淤积过程和流域水沙综合治理进行了研究,指出入库水少沙多、蓄水拦沙运用等是造成官厅水库严重淤积(包括拦门沙淤堵及坝前淤积)的主要原因,三角洲淤积形态与淤积分布不均衡是官厅水库泥沙淤积的主要特征;泥沙严重淤积导致官厅水库防洪标准降低、供水无保证、库周淹没损失扩大,以及影响泄洪建筑物的安全和发电供水质量等一系列问题;从官厅水库流域水沙配置的角度,提出了上游拦沙(水土保持和水库拦沙)、中游用沙(水沙综合利用和优化配置)、库区治沙(挖泥疏浚)和下游排沙用沙等内容的流域水沙综合治理措施,给出了官厅水库泥沙淤积治理的应急、近期及中长期的治理方案。关键词:官厅水库;泥沙淤积;综合治理措施;挖泥疏浚中图分类号:TV145���文献标识码:A���文章编号:0468�155X(2004)02�0011�081�流域概况官厅水库位于永定河上游,水库控制的流域面积为43402km2,占永定河流域面积的93%,官厅水库所处流域位于高原背山区,流域四周群山环抱,流域内山峦起伏,地形特点为山、丘、川、盆地相间分布[1],其中山区面积14191km2,占流域总面积的33%;丘陵区面积16173km2,占37%;河川区面积13038km2,占30%。在山区中除了169km2土石山区外,其余14022km2均为石质山区;在丘陵区除了500km2石质丘陵和3484km2土石丘陵外,其余12189km2均为易于侵蚀的黄土丘陵;在河川中除2316km2易于侵蚀的洪、坡、湖积台地外,其余10722km2为河谷冲积平原。官厅水库以上流域主要有三条支流:洋河、桑干河和妫水河,其中洋河流域面积为16710km2、桑干河流域面积为25840km2,这两条支流占官厅水库上游流域面积的91%,是主要的产水产沙来源区,妫水河流域面积为852km2,是水库主要的蓄水区域。流域内植被条件极差,高覆被面积(植被度大于70%)约为7183km2,中覆被面积(植被度为30%~70%)约为6320km2,低覆被面积(植被度小于30%)约为3531km2;而植被很少的裸露面积约为28152km2,占流域面积的64�9%。河川区由于大面积耕作,森林覆盖受到限制,有的地区更受到风沙、土质影响,树木生长极慢。流域受蒙古高压控制,属于半干旱大陆性气候,夏季凉爽而时短,冬季严寒而漫长,春秋两季风大,11冬季干燥少雨,降雨主要集中在夏季。据1918~2000年水沙资料统计表明[2,3],多年平均径流量和输沙量分别为14�63#108m3和59�4#106t;官厅水库修建以来,多年平均径流量为9�15#108m3,年沙量为17�46#106t;特别是近20年来,年径流量及输沙量大幅减少,多年平均径流量和输沙量分别为4�27#108m3和3�55#106t,仅为多年平均值的29�2%和6�0%。官厅水库是我国20世纪50年代在多沙河流上修建的第一座大型骨干水库,1951年动工,1955年10月正式蓄水运用,工程的主要目标是:防洪、供水、发电、灌溉。工程建筑物包括土坝、溢洪道、泄洪洞及发电引水隧洞等,1986年工程改建加高大坝7m,工程主要技术指标如表1所示。表1�官厅水库工程特性表Table1�MainparametersoftheGuantingreservoir项目改建前改建后项目改建前改建后坝顶高程�m485�27492�0最高蓄水位�m479�0479�0坝高�m4552�0死水位�m471�47坝顶长度�m290423�0总库容�m322�7041�6设计百年一遇洪水�m∃s-17020防洪库容�m310�729�9设计千年一遇洪水�m∃s-1880011460兴利库容�m36�02�5校核洪水�m∃s-118000死库容�m36�0设计洪水位�m483�07484�84溢洪道泄流量�m3∃s-129606000校核洪水位�m490�0泄洪洞泄流量�m3∃s-1560560汛限水位�m477�77476�0��2�官厅水库泥沙淤积及存在的主要问题2�1�官厅水库泥沙淤积一方面,官厅水库来水来沙条件的主要特征是水少沙多,另一方面,水库长期采用蓄水拦沙运用方式,造成严重的泥沙淤积问题。据实测资料统计[3,4],1953~2000年官厅水库累积淤积