汾河水库1962～2008年泥沙淤积情况分析

贾贺民

(山西省三门峡库区管理局,山西 运城 044000)

1 概 况

汾河是山西省第一大河,黄河流域第二大支流,发源于山西省宁武县管涔山宋家崖,流域面积为39471 km2,占全省面积的25%。

汾河水库位于汾河干流上游段娄烦县下石家庄村,是汾河流域第一座大型水利枢纽,山西省目前最大的水库。水库控制流域面积5268 km2,流域内较大支流有岚河、碾河、鸣水河、涧河等。

根据地面物质组成及侵蚀特征,流域内地貌可分为黄土丘陵沟壑区、土石山区和河谷阶地区3种类型,其中,黄土丘陵沟壑区面积为1984.4 km2,占流域总面积的 37.8%,土壤侵蚀模数为 6710 t/km2◦a,平均侵蚀量1.33×107t/a,占流域年侵蚀量的71.1%,是水土流失严重地区,即汾河泥沙的主要来源[1-2]。

2 汾河水库1962～2008年泥沙淤积量变化分析

汾河水库于1958年7月动工修建,1961年正式投入使用,设计库容为7.21×108m3,其中调洪库容1.18×108m3,兴利库容2.40×108m3。汾河水库作为治理黄河淤积和为下游防洪减灾的骨干性工程,投入运行47年来,防洪减灾效益约50亿元,累计供水140×108m3,供水效益近70亿元,为山西省经济发展做出了巨大贡献。但水库建成后,由于大量泥沙淤积,造成库容迅速减少,到2008年总淤积库容达到3.77×108m3,占总库容的52.2%(表1和图1)。

由表1和图1可见,泥沙淤积有6个明显峰值,即 1967、1974、1978 、1982、1988 和 1996 年,其中,1967年淤积量最大,为4.99×107m3。自 1967年以后,峰值逐渐减小,特别是20世纪90年代以后,出现的峰值仅有1次(1996年为1.15×107m3)。说明在20世纪90年代后,进入汾河水库的泥沙量大大减少。

3 水库泥沙淤积影响因素分析

水库泥沙淤积不仅受降水时空分布影响,而且受人类活动,尤其是水土保持调蓄作用的影响。

3.1 泥沙淤积量与降水量及来水量的关系

降水量和入库水量是造成水库泥沙淤积的主要因素。汾河水库控制流域多年平均降水量为430.3 mm(1962～2008),从降水年际变化来看,1967、1978、1988、1996 年等降水量大,年淤积量就大;从降水和来水年内分配来看,汛期(6～9月)降水量为全年降水量的75.1%,汛期来水量约占全年来水量的53%。多年平均来沙量为1.16×107t,汛期来沙量占全年来沙量的94%。因此,汛期降水量及入库水量是水库泥沙淤积的主要原因。

表1 汾河水库历年泥沙淤积量统计表Table1 Sediment deposition situation in Fenhe Reservoir /108m3

图1 汾河水库历年泥沙淤积量变化过程Fig.1 Change of the amount of sediment deposition in Fenhe Reservoir from 1962 to 2008

3.2 泥沙淤积量与水土保持关系

从表1和图1还可以看出,随时间推移,泥沙淤积量呈现下降趋势。20世纪60年代泥沙淤积量为1.97×108m3,占总淤积量的52.3%;70年代泥沙淤积量为0.79×108m3,占总淤积量的20.9%;80年代泥沙淤积量为0.55×108m3,占总淤积量的14.6%;90年代泥沙淤积量为0.32×108m3,占总淤积量的8.5%;进入21世纪以来泥沙淤积量为0.09×108m3,占总淤积量的3.7%。这其中有降水量及入库水量减少因素的影响,但汾河上游各项水土保持项目的实施起到了显著作用[3]。

1988年以来,在汾河水库上游水土保持总体规划指导下,按照因地制宜、综合治理的原则,以小流域为单元,以多沙区为重点,对汾河水库上游流域进行了大规模的水土流失治理。到2008年共完成治理面积1691 km2,其中:建设基本农田 382.78 km2,建淤地坝118座,修梯田303.41 km2,完成河道整治69 km;完成植被建设1319.33 km2(营造水土保持林1091.22 km2,种草60.92 km2,栽植经济林89.4 km2,封山育林77.79 km2,形成了有效的水土保持综合防治体系,大大减少了入库泥沙量,取得了显著的生态、经济和社会效益。

汾河水库水土保持项目的实施可分为1962～1987年(治理前期)、1988～1997年(治理一期)和1998～2008(治理二期)3个时段。因此选取汛期降水量与治理期相近的时段进行对比分析,可以反映出水土保持项目的实施对水库泥沙淤积的影响。表2为水土保持项目的实施对汾河水库泥沙淤积影响的定量分析结果,可见一期治理期(1988～1997年)的年均降水量、汛期降水量与1962～1987年相近,而淤积量分别为6.00×106m3/a和1.40×107m3/a,减少率达到57.1%,汛期入库水量减少23.5%;二期治理期(1998～2008年)的年均降水量和汛期的降水量与1962～1987年相比虽有所减少,但淤积量分别为1.00×106m3/a和1.40×107m3/a,减少率达到92.8%,汛期入库水量减少65.8%。且二期治理期的减水减沙效益明显高于一期。说明上游水土保持措施起到了保水拦沙作用,并已产生了明显的生态与经济效益[4-6]。

表2 水土保持项目的实施对汾河水库泥沙淤积影响的定量分析Table2 Quantitative analysis on the influence of water and soil conservation project on sediment deposition in Fenhe Reservoir

4 结 语

水库淤积是水库控制流域自然因素和人为因素综合作用的结果。分析水库淤积特征及原因,可以为进一步加强水库管理提供科学依据。通过对汾河水库1962～2008年泥沙淤积量变化及影响因素的分析结果表明,随时间的推移,水库泥沙淤积量总体呈减少趋势。各时期减少量及其原因有所不同,1962～1987年水库淤积量减少幅度较小,这一时段汛期的降水量对水库泥沙淤积起主导作用;减少幅度最明显的是在1998年以后,这说明汾河上游水土保持项目的实施对减少水库泥沙淤积发挥了重要作用。

[1]李英明,潘军峰.山西河流[M].北京:科学出版社,2004.

[2]郝福华.汾河水库流域水土保持治理减沙与径流变化分析[J].水利水电技术,2009,40(5):61-63.

[3]胡彩虹,吴泽宁,高宗强.汾河水库淤积驱动因子分析[J].干旱区研究,2009,26(1):109-113.

[4]赵巨仁.汾河水库泥沙淤积状况分析[J].山西水土保持科技,2009,(3):29-30.

[5]杜向润.从汾河水库上游泥沙淤积变化看上游水保治理成效[J].山西水利科技,2002,(4):74-75.

[6]金建峰,吴 辉.白河水库泥沙淤积规律及对防洪的影响[J].水利科技与经济,2007,13(11):844-846.