漫湾水库泥沙淤积发展规律及对下游水沙情势影响分析

石雨亮，何成荣，梅志宏

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650051)

1 漫湾水库概况

漫湾水库为河道型水库，回水与上游小湾水电站衔接，长约60 km，建库前原河道纵比降为1.8‰。正常蓄水位994 m，建库前相应库容9.20亿m3，库沙比24，属泥沙问题严重型水库。小湾水电站投产前死水位为982 m(小湾水电站投产后为988 m)，死库容6.63亿m3(982 m)，调节库容2.57亿m3(以上库容均为天然情况下库容)；设置汛期(6月～9月)排沙限制水位985 m(2006年调整为988 m)，小湾水电站投产后取消汛期排沙限制水位。

漫湾水电站坝址流域面积为11.45万km2，流域内径流以降雨补给为主，冰雪融水补给较少。漫湾水电站坝址下游约14 km有戛旧水文站，该站流域面积11.46万km2，与漫湾坝址流域面积11.45万km2相比非常接近，是设计的基本依据站，该站的径流、泥沙等成果可直接用于漫湾坝址。根据漫湾水电站初步设计，坝址径流系列为1953年6月～1983年5月，坝址处多年平均流量为1 230 m3/s，汛期6月～10月水量占全年水量的71.32%，输沙率系列为1953年～1982年，坝址多年平均悬移质输沙率1 491 kg/s，悬移质沙量4 704万t，含沙量1.21 kg/m3。汛期6月～10月占全年来沙量的95.8%，平均含沙量1.60 kg/m3。多年平均推移质量为150万t。

2 水库淤积现状及影响分析

根据1979年、1996年、2000年、2003年、2005年、2009年、2014年历次库区实测地形资料，从水库库容变化、干流淤积情况、支流淤积情况等方面分析水库泥沙淤积发展情况，并从来水来沙情况、水电站运行情况及小湾水电站施工、运行影响等角度分析淤积发展原因。

2.1 库容变化

根据历年实测库区地形成果，统计水库历年库容变化情况，成果见图1。

图1 漫湾水电站历年库容变化

从图1可以看出，漫湾水库正常蓄水位以下库容、死库容和有效库容都在逐年减小，并且正常蓄水位以下库容和死库容的损失幅度较大、基本同步，大部分淤积在死库容以内，有效库容损失幅度相对较小；从而说明电站水库采用“蓄清排浑”的运行方式是比较有效的。自小湾水电站2009年投产以来，受小湾水库拦沙影响，漫湾水库库区泥沙淤积明显减缓，死库容稍有减少。这主要是小湾水电站拦沙后，下泄沙量明显减少同时均为细颗粒泥沙，仅仅在流速很小的水库坝前段和中段才能落淤。这一点也反映在图2和图3中水库淤积纵剖面变化中。

2.2 干流泥沙淤积分析

(1)干流淤积纵剖面。统计漫湾水库历年实测干流横剖面深泓点，并绘制水库干流淤积纵剖面图(见图2)。从淤积纵剖面看：水库淤积形态为典型的三角洲淤积，洲顶逐年抬高并向坝前推进；到2014年，三角洲顶坡比降约为0.115‰、前坡比降约为2.03‰、洲顶高程约为981.8 m，三角洲洲顶距离坝址约17 km，目前漫湾水库尚未达到冲淤平衡。初设阶段预测15年淤积纵剖面与2009年实测(电站实际运行约15年)成果相差较大，在坝前段尤为明显，除此段外实测淤积面要高于初设预测成果。这主要是受实际来水来沙条件及电站实际运行水位的影响。

图2 漫湾水库历年实测纵剖面

图3 小湾投产后漫湾水库实测纵剖面对比

(2)从来水来沙条件看(见图4)，1993年后，由于漫湾水库蓄水，戛旧站流量、沙量已不是天然状况，计算过程中采用水量平衡以及水沙相关的方法对戛旧站1993年以后水沙成果进行了还原。戛旧水文站1953年～2013年系列与1953年～1982年系列多年平均流量均为1 230 m3/s基本没发生变化，沙量由4 704万t增加至5 284万t，增加12.3%；至2009年小湾投产前，漫湾水电站投产以来1993年～2008年多年平均入库沙量6 467万t，较初设时坝址多年平均沙量4 704万t增加37.5%。这主要是由于从20世纪80年代开始随着经济建设的发展，流域的生态环境破坏日益严重。一方面地方经济为求发展，生产经营活动往往以牺牲生态为代价，如过度开荒、采矿等。另一方面，一些国家、省级重点工程的开工建设，也不可避免加剧了水土流失，从而导致戛旧水文站沙量有所增加。沙量增加在2000年左右尤为明显，这与大理—保山高速公路、大理—漾濞公路分别于1998年、1999年开工建设有一定关系。小湾水电站的建成，将上游绝大部分来沙均拦截在其库内，漫湾水电站入库沙量明显减小。因此，自小湾水电站投产以来，漫湾水库冲淤变化明显减小。

图4 戛旧水文站历年水沙过程线

(3)从漫湾水电站运行水位来看：其初设要求水库采用“蓄清排浑”的运行方式，汛期6月～9月降低库水位至汛期运行水位985 m(2006年抬高为988 m、2009年小湾投产后为正常蓄水位994 m)运行，降低泥沙淤积面高程，在淤沙库容大部分损失之后，将汛期主要沙峰的泥沙排出库外；10月份开始蓄水至正常蓄水位994 m。但是水电站实际运行中历年汛期运行水位均较设计值高(见图5)，水库运行水位的抬高，抬高了下游河床侵蚀基准面，从而导致库区实际淤积量较设计成果增加，淤积面高程也较设计成果有一定抬高。

图5 漫湾水电站历年运行水位过程线

(4)干流典型横剖面分析。从建库前～2014年干流横剖面的对比情况看，坝前段、库中段剖面淤积严重，库尾段剖面淤积相对较少；各剖面基本上为平淤，滩槽明显的剖面主槽淤积厚度大于滩地淤积厚度；坝前段的剖面呈现逐年淤积且淤积层次分明，小湾投产后淤积明显减轻(见图6)；库中段的剖面呈现逐年淤积，但近几年开始淤积高程变化不大，在981 m左右(见图7)；库尾段淤积相对较少，小湾投产后断面稍有冲刷(见图8)；靠近小湾坝址的剖面由于小湾施工影响变化较大(见图9)。

图6 坝前段历年横剖面(LM22)

图7 库中段历年横剖面(LM44)

图8 库尾段历年横剖面(LM72)

图9 库尾段历年横剖面(LM76)

2.3 支流泥沙淤积分析

漫湾水库库区支流较少、也较小，仅在库中有一条稍大的支流公郎河，该支流汇口距离漫湾坝址约21 km。根据历次实测剖面资料进行了公郎河泥沙淤积分析。

公郎河历年实测纵剖面见图10。从图10看：公郎河呈锥体淤积形态，锥体淤积末端位于LMG3剖面，淤积高程基本不变，河口处淤积高程逐年抬高，锥体淤积比降逐年变缓，建库前～2009年依次为3.60%、2.64%、1.77%、1.24%、1.11%、1.00%(LMG1～LMG3河段)，2014年和2009年相比基本未发生变化；2005年淤积面对比2003年基本上没有变化，说明公郎河在2003年左右已基本达到平衡，但是2009年较2005年淤积面又发生了一定程度的抬高，分析其原因与2006年以后汛期运行水位抬高有关、同时也受到了祥临公路施工的影响；由于公郎河库容较小，库沙比较小，水库很容易达到冲淤平衡，水平段淤积高程主要受近年水库汛期运行水位影响，而蓄水以来长时段平均汛期运行水位对水平段淤积高程影响较小，至2009年公郎河已经达到冲淤平衡。

图10 支流公郎河实测纵剖面

2.4 下游水沙情势变化

以漫湾坝下戛旧水文站实测水沙资料，分析漫湾水电站运行对下游河段水文、泥沙情势的影响。

漫湾水电站仅具有不完全季调节能力，电站运行对于河道年平均流量影响微乎其微，仅对水量年内分配有影响，对径流的影响主要体现在“蓄丰补枯”，在小湾水电站投产前，漫湾水电站对对水量年内分配影响较小；小湾水电站有产后，由于水库具有不完全多年调节能力，导致下游戛旧水文站水量年内分配变化明显，枯期水量增加、汛期水量减小、水量年内分配更加均匀(见图11)。

从戛旧站1964年～2014年历年实测悬移质沙量看，上游水电站运行对沙量影响十分显著，漫湾水电站投产前1964年～1992年戛旧水文站多年平均悬移质沙量为4 714万t；漫湾水电站投产后，水库拦沙作用比较显著，截止至小湾水电站投产前，1993年～2008年戛旧水文站多年平均悬移质沙量为1 732万t，期间漫湾水电站多年平均入库悬移质沙量6 467万t，水库拦沙率约为73%；小湾水电站投产后，2009年～2014年戛旧站多年平均沙量进一步减小为156万t，仅为漫湾投产前戛旧站沙量的3.3%(见图12)，期间漫湾水电站总淤积量仅659万m3，每年淤积量仅为132万m3，可见大部分泥沙均被上游小湾水库拦截。

图11 上游水电站投产前后戛旧水文站水量分配变化

图12 戛旧水文站历年实测沙量分配变化

3 结 语

(1)小湾水电站投产前，由于入库沙量增加、汛期运行水位较高，漫湾水库泥沙淤积速度较设计成果加快，坝前淤积高程以及库区淤积纵剖面远远超过设计值。

(2)小湾水电站拦沙作用明显，下泄基本为清水，对于缓解漫湾库区淤积将起到积极影响；实测地形资料也显示，小湾水电站投产以来，漫湾库区泥沙淤积很少，小湾水库拦沙作用明显。

(3)澜沧江中下游已建有功果桥、小湾、漫湾、大朝山、糯扎渡、景洪等6座水电站，实际排沙运行时，上下游梯级水电站应协调进行；就漫湾水电站而言，实际运行过程中应紧密结合上游小湾水电站实际运行情况，当小湾水电站进行排沙运行，出库含沙量较高时，漫湾水电站应尽可能将低水位运行。

(4)漫湾水电站仅具有不完全季调节能力，其运行对河道年平均流量影响微乎其微，仅对水量年内分配有影响，对径流的影响主要体现在“蓄丰补枯”。在小湾水电站投产前，漫湾水电站对水量年内分配影响较小；小湾水电站具有不完全多年调节能力，调节能力强，其投产后导致下游戛旧水文站水量年内分配变化明显，枯期水量增加、汛期水量减小、水量年内分配更加均匀。

(5)漫湾水库拦沙作用比较显著，小湾水电站投产前漫湾水库拦沙率约为73%；小湾水电站投产后，上游大部分泥沙均被小湾水库拦截，漫湾水库淤积量及出库沙量明显减少，下游戛旧水文站来沙量仅为漫湾水电站投产前戛旧站沙量的3.3%。