库区的淹没、浸没和水库淤积问题

一、库区淹没、浸没

修建水库时，由于蓄水而造成一定范围的淹没，将使库区内原有耕地及建筑物被废弃，居民、工厂和交通线路被迫迁移改建，这就造成损失。因此，规划设计水库时，要十分重视淹没问题，并拟定多种正常蓄水位方案，以便进行经济、技术和社会政治因素的综合比较。淹没损失和移民数量的多少，常常会限制水库工程的规模，甚至会妨碍在地形、地质和水资源利用条件上十分优越的水库的修建。所以，有关库区淹没情况的研究是很重要的。为此，必须掌握充分的资料，包括库区不同高程上必须迁移的居民数和淹没农田数，区别是经常性的淹没还是某种频率大洪水时的临时性淹没。也要注意是否有淹没重要的城市、交通线路、矿藏、经济作物区和名胜古迹等情况。

由于我国人多地少，筑坝建库所引起的淹没问题往往比较突出。在处理时，除按政策需要对受淹没居民给予赔偿迁移并妥善安置外，还应充分利用建库后的有利条件，尽力发展移民区的生产建设，化消极因素为积极因素。特别是在经济已相当发达的地区，例如河流的中下游，要修建大中型水库，这种淹没补偿的费用可能会占水库枢纽总投资的很大比重（例如15%～30%），移民数量也可能较多，这时淹没问题的考虑、处理，就更需周密的研究。

水库淹没影响所牵涉的问题，一般有下列几个方面：

（1）居民的迁移安置。

（2）迁移或改建淹没区内的交通运输建筑物，如铁路、公路、通信设备及输电线等。

（3）迁移或重建淹没区内的工业企业。

（4）重建水道上的建筑物，包括桥梁、河岸及港口建筑物。

（5）排水系统、地下电线等等的重新安装。

（6）森林的恢复。

（7）用堤防保护耕地、贵重的矿藏以及游览胜地等。

（8）蓄水前的库底清理等。

大坝所造成的回水可能延伸相当远距离，特别在平原河流上更是如此。在设计水库计及回水所带来的淹没损失时。必须先进行相应的回水计算。这主要是要求出水库在各种入库流量和坝前壅水位组合下，水库沿程最高回水位的连线或上、下包线。它定出库区沿程回水的极限高程。上包线是估算淹没、浸没影响、规划库区引水、排水和城镇、铁路交通等防护措施的依据。下包线是规划库区航运、灌溉等工程的依据。

当水库建筑在由透水岩层所构成的地区时，由于库区水面的不断壅高，库区周围的地下水位随之逐渐抬高，改变了原库区地下水的水力条件，形成了地下水随着库水位的波动而变化的新的水力联系。当水库供水时，会使沿库岸线附近地区的地下水位随之降低，同时，土壤中所蓄的水会流入水库；当水库蓄水时，会抬高库区附近的地下水位而使土壤恢复它的蓄水量。库区周围的地下水这样往返补给，使库区周围的土壤包气带形成所谓“地下水库”，其地下水库的调蓄库容（称为岸库容）大小，视库区周围的土壤性质及水文地质条件而定。由于这些现象研究得还不够深入，目前在水利计算中一般都不予考虑。

同时，因库区附近地下水位的抬高，也使这些地区受到浸没影响；有可能造成周围农田的次生盐碱化，形成对农作物生长不利的环境；或形成部分沼泽地区，致使蚊蝇孪生，恶化环境卫生；甚至可能导致邻近地区的地面建筑物的基础受潮而产生沉陷，造成裂缝或倒塌；以及对矿井等的淹没。另外，由于地下水位抬高，以及水库回流的作用，使库岸塌方或变形，从而影响水库的有效容积，降低调节性能，减少水库使用年限。

二、水库的淤积问题

1.水库的淤积年限

当河道上修建了壅水建筑物之后，随着库区水位的抬升，水流的过水断面增大，水力坡度变缓，纵向流速和紊动流速都大大地减少。原河道水流特性的这种改变，降低了水流挟沙能力，也改变了原河道的泥沙运动条件，导致部分悬移质和推移质泥沙逐渐沉淀、淤积在水库中。

在水库设计时，重要的是要估计可能的淤积速度，以便判断水库的寿命和是否值得兴建。影响水库淤积的因素主要是：入库水流的含沙量多少及其年内分配、水库形状、库区地形、地质特性以及水库的调度规则。对很多水库来说，水库全部淤满，或达到进库和出库沙量基本相等的所谓“平衡库容”的情况，可能需要很长的时间。但是，水库工作年限或寿命的衡量是着眼于水库淤积是否已相当程度上影响到水库正常（设计）功能的发挥。由于水库淤积并非全在死库容范围，而是沿库分布，特别是在入库处。如该处淤积快且严重，不仅会影响有效库容，对航运也有危害。因此，严格说来所谓水库“寿命”应指水库正常工作的年限，又称水库使用年限。

2.泥沙淤积量计算(www.xing528.com)

当实际计算时，需要作水库淤积过程（包括淤积部位分布）的详细演算。目前，虽然已有可能进行这种演算，但无论从精度、时间或经济上看，多半非一般水库设计所能办到。只有对极重要的，或淤积影响深远的水库，才需要结合水库淤积模型（物理的或数学的），进行较详细的分析计算。一般情况下，特别在规划和初设阶段，常采用较简单的方法来估算，即假定河流携带的泥沙有一部分沉积在水库中，而且泥沙淤积呈水平状增长，计算水库使用T年后的淤沙总容积

年淤积量

式中　T——水库正常使用年限（年），按规定小型水库T=20～30年，中型水库T=50年，大型水库T=50～100年；

　　　V沙年——多年平均年淤沙容积，m3/年；

　　　ρ0——多年平均含沙量，N/m3；

　　　W0——多年平均年径流量，m3；

　　　m——库中泥沙沉积率，%，视库容的相对大小或水库调节程度而定；

　　　P——淤积体的孔隙率；

　　　γ——泥沙颗粒的干容重，kN/m3。

当沙粒的干容重γ=19.60～27.44，淤泥的孔隙率P=0.3～0.4（30%～40%），则

式（10-16）仅适用于悬移质泥沙。对于推移质，因观测资料较少，一般是根据观测和调查资料来分析推移质与悬移质淤积量的比值α，用来计算推移质的淤积量。一般平原河流α较小，约为1%～10%。山区河流α较大，可达15%～50%。如水库库区有塌岸时，还应计入塌岸量，因此水库年淤积体积为

式中　V塌——库岸平均年坍塌量，m3。

三、减少淤积的措施

用设置死库容来接纳沉积的泥沙，这虽是处理淤积问题的最普遍的办法，却只是一种消极的途径。因为它毫不减少泥沙的淤积，仅把淤积严重影响的日期推迟而已。为减少水库淤积，延长水库寿命，研究总结的主要经验：一是减少沙源；二是控制和调度泥沙。其措施有：

（1）水土保持。在上游流域面上加强水土保持工作，减少水土流失。这是解决水库泥沙淤积的根本性措施。

（2）上游拦沙。在重要的水库上游和来沙较多的支流上修建一些水坝，用以拦截泥沙。这种小水库建成后，在一定时期内也起拦蓄洪水作用，后期被泥沙淤满后，可开辟为耕地。

（3）合理运行，调水调沙。借助枢纽泄水建筑物控制库水位及泄水时机，可以有效地调整库区淤积泥沙的分布，甚至将大量泥沙直接或间接地排向下游。有水力排沙、水力冲刷和机械清淤三类。水力排沙根据水库来沙多集中在汛期的特点，采用汛期降低库水位（或泄空），使悬沙的主要部分在通过库区时来不及沉积而排出，也可采用汛末蓄水，将泥沙以异重流形式排出库外。这类方法称为蓄清排浑法。水力冲刷法分为汛前泄空冲刷、低水位冲刷和定期降低水位水力冲刷法等。机械清淤，有利用水库水头差作为排沙能源和利用外加能源法两种。前者常利用水库上下游水位差，根据虹吸原理，用浮动软管将建筑物前淤积物排泄出库。后者用挖泥船或泥浆泵等机械清淤。只适合于水资源特别宝贵的和不大的水库。

究竟采用何种运用管理方式，都必须根据水库所担负的主要任务，考虑到工程的近期和远期的效益，经过综合分析，作出合理的选择。