花凉亭水库淤积现状分析及库容曲线复核

张国正 刘大军

（1.安徽省安庆市花凉亭水库管理处 安庆 246412 2.中水淮河安徽恒信工程咨询有限公司 合肥 230000）

1 基本情况

花凉亭水库位于长江流域皖河支流长河上游，是一座多年调节的大（1）型水库，具有防洪、灌溉、供水、发电等综合功能。总库容23.66 亿m3，设计洪水位95.21m（P=0.1%）、正常蓄水位88.0m、死水位74.0m。主要的支流有寺前河、黄介河、青石河、南阳河、弥陀河和薛义河。自建成投入运行以来，水库未开展清淤工作。为做好水库淤积现状分析和库容复核，库区现场勘测共布设横断面124 个，其中干流断面从坝前至周家河水文站之间共布置横断面37 个，支流及支沟从河口、沟口到各支流、支沟上游共布置横断面87 个。

2 水库淤积现状分析

2.1 库水面面积变化情况

根据水库2019年汛后实测数据，将水下地形、陆上地形合并整理后建立库区三维地形图，采用三角网格法对45～93m 高程水位之间按1m 间隔逐次计算分级库区水面面积（见表1），从表中数值可以看出：2019年汛后45～73m 高程水位对应的水面面积较1960年初始值均偏小，说明此高程区间有淤积存在；74～87m 高程水位对应的水面面积较1960年初始值基本一致或有所减小，说明淤积不严重或可能是冲刷引起的扩大面积与淤积占地面积基本平衡所致；87～93m 高程水位对应的水面面积较1960年初始值均偏大，此高程区间存在不同程度的土壤侵蚀和水土流失。

表1 花凉亭水库水位-面积关系表

2.2 库区干流河床纵向淤积分布

据2019年实测平均河底高程和历史资料，从坝前测量起始断面开始，绘制沿纵向分布的原始河道平均高程线和实测平均河底高程线（见图1），对比分析得如下结论：库区河道比降在0.15%左右，原始河道底平均高程线与实测现状高程线总体趋势是一致的。纵向淤积分布：距离大坝里程0～22km、22～32km、32～40km 范围内，平均淤积厚度分别3.84m、1.39m、2.09m,各区段最大淤积厚度和最小淤积厚度分别是：5.46～2.06m、3.17～0.2m、3.84～1.05m。距离大坝里程分别为：4km、21km、23km、31km、35km、32km。

图1 干流距离大坝里程纵向分布图

2.3 库区干支流横断面淤积形态

根据实地测量断面和历史资料分析：（1）干支流总体上横断面呈U 型，干流河道断面沿程呈现无规则变化，在距离坝里程9.5km、19.1km 的CS10、CS20 断面中间起伏明显。局部段横断面上口有明显的增大。淤积集中在河道底沟槽内，随纵向里程的增加淤积厚度呈减小趋势；在距离大坝22～27km 里程的CS23、CS35 总体呈现淤积，但河槽局部加深，可能与采砂有关。（2）主要支流：寺前河部分位于距沟口里程0～1.7km 的sqh2、sqh3 断面中间多处突起，淤积厚度在1.6m 左右。弥陀河沟口上游1.7～5.4km的mth3～mth6 断面较规则，淤积厚度在3m 左右。薛义河部分位于距沟口里程0～3.3km 的xyh1～xyh10 断面规则，高程在81～93m 之间，淤积厚度在2.1m 左右。

2.4 库区干支流淤积量计算与分析

河道断面间流淤积量通过相邻断面库底实测淤积面积与平均淤积厚度的乘积近似计算得出，淤积量按下式计算：

式中：

V—淤积量；

di-1～i—第i+1号断面与i号断面间平均淤积厚度；

Si-1～i—第i+1 号断面与i 号断面间实测河底淤积面积。

根据实测资料计算各干支流淤积总量3747 万m3。其中干流2826 万m3，支流寺前河140 万m3、黄介河37 万m3、青石河69 万m3、南阳河47 万m3、弥陀河577 万m3、薛义河51 万m3。各干支流及高程区间淤积量分布统计汇总（见表2），表中数据表明水库淤积主要在74m 高程以下，死库容损失较大。

表2 干支流及高程区间淤积量分布统计表

2.5 水文站监测统计资料验证

通过多年平均库容淤积损失率a 来确定水库的淤积量，计算公式为：

当V/WD＞0.5 时，aV=WS/V，则：

式中：WT—水库蓄水T年总淤积量（万m3）；

aV—多年平均库容淤积损失率（%）；

V—原有库容（亿m3）；

T—淤积年数(a)；

WD—多年平均径流量（亿m3）；

WS—多年平均来沙量（万m3/a）。

根据周家河水文站资料，花凉亭水库多年平均来沙量为64.4 万m3/a。93m 高程以下原库容19.6 亿m3，多年平均径流量为14.48 亿m3，故大于0.5。按式（2）计 算1960—2019年 淤 积 量 为3799.6 万m3。查 阅2016年《太湖县长河干流及安乐河、冶溪河、店前河、南阳河等四条支流河道采砂规划》，采砂范围不涉及水库90m 高程以下的，在这之前采砂也是小规模的开采。因此，通过水文监测资料验证，淤积分布计算成果符合现实状态。

3 库容曲线复核

3.1 水库库容曲线修正

利用实测水下及陆上地形数据，通过surfer 三维建模，采用网格法对水库45～93m 高程水位按1m间隔逐次计算分级库容和总库容，绘制水位与库容关系曲线（见图2），可以看出：花凉亭水库2019年汛后库容较1960年初始值均偏小，总库容变化基本未发生变化。

图2 水位与库容关系曲线图

3.2 库容淤损分析

根据花凉亭水库2019年汛后实测库容与1960年初始库容进行对比。库水位42～93m 高程之间分级库容累计淤损量及淤损率（见图3）。由此可知，水库不同水位下累计淤损量及淤损率均呈先增加后减小的趋势，具体来看可划分为三个变化区段：第一区段为水位42～73m 高程，库容累计淤损呈单调增加趋势，水位73m 以下库容累计淤损3506 万m³，累计淤损率为1.46%；第二区段为水位73～81m 高程，库容淤损呈单调减小趋势，水位81m 以下库容累计淤损1521 万m³，累计淤损率为0.63%；第三区段为水位81～93m 高程，库容累计淤损总体呈平稳变化趋势，水库库容累计淤损量在1400 万～2000 万m³，淤损率为0.6%～0.8%。

图3 2019年汛后不同水位库容累计淤损图

根据花凉亭水库2019年汛后现状特征指标与2009年复核指标对比（见表3），目前花凉亭死库容减少了0.344 亿m³，而兴利库容增加了0.199 亿m³、正常蓄水位88m 高程以下防洪库容增加了0.025 亿m³、20年一遇洪水位下防洪库容增加0.010 亿m³、50年一遇洪水位下防洪库容保持不变。截至2019年汛后，累计库容损失全部在死水位74m 高程以下，水库74m 高程以上兴利库容、防洪库容反而有所增加。

表3 花凉亭水库2019年现状库容特征指标变化表

4 结语

分析表明：水库上游因暴雨洪水造成了土壤侵蚀和水土流失，水库存在一定程度的淤积。从水库多年运行的水位资料情况来看，2009年之前绝大多数年份最高水位在78m 高程以下，汛后水位均在死水位74m 高程以下，2009年以前的淤积必然发生在死水位以下的区域。

水库淤积不仅仅是单纯的库容与泥沙关系问题，淤积的分布与水库的生态、综合效益的发挥密切相关，建议：（1）在库区周边进一步加强水土保持和中小河流治理措施，保护好库区周边生态；（2）尽可能在汛后抬高水位，让淤积发生在河道尾部；（3）在确保水库水生态环境不受影响的情况下，进一步研究论证实施水库清淤和综合利用可能性，促进水库持续健康运行■