互动科普

泥沙淤积问题是水库建设必然要面对的难题，因为入库后水流趋缓，上游来水中夹带的泥沙将沉降、淤塞库容，缩短水库的使用寿命。在水库末端淤积，抬高河床，出现“翘尾巴”，严重的会给上游带来新的灾害。泥沙问题处理得好，会延长水库的寿命，充分发挥水库的综合效益；处理不好不仅会影响效益的发挥，还会带来灾害。

三门峡的经验与教训

三门峡水库于1960年9月开始蓄水，在“蓄水拦沙”运用期，最高蓄水位达332.58米，库区泥沙淤积发展迅速，淤积量达17.96亿立方米，水库淤积末端出现“翘尾巴”现象，潼关高程（流量为每秒1000立方米时的水位）比建库前的323.4米急剧抬升了4.5米。导致渭河下游河床不断淤积抬高，使素有“八百里秦川”美称的关中地区、渭河两岸的生态环境恶化，并严重威胁西安市的防洪安全，迫使水库不得不进入改建和改变运用方式阶段。

三门峡水库改建工程包括：打开原施工导流洞和增设排沙隧洞等，并两次改变运行方式，严格控制水库在正常运用期的蓄水位，到1973年汛后潼关高程降为326.64米。1973年10月以后，水库采用“蓄清排浑”的方式，即在汛期河水中含沙量大的时候不蓄水，等到了河水变清的时候再蓄水。这种方法使水库淤积和潼关高程得到了有效控制，潼关高程基本维持在327米左右。

三门峡水库的实践为长江三峡工程解决泥沙问题提供了经验。特别是汛期来临之前降低水位防洪排沙，非汛期蓄水抬高水位的“蓄清排浑”的方法，在三峡水库调度中得到应用。

三门峡水库纵剖面

三峡工程遇到的泥沙问题

三峡工程修建后，水库拦截了上游泥沙，调蓄了库区上游径流量，改变了长江水进入下游的水沙过程和长江原有的自然平衡状态，不可避免地会产生一系列泥沙问题：

库区泥沙淤积将导致的库容损失有多大？是否会严重影响三峡水库寿命，制约其正常功能的发挥？

三峡水库变动回水区河段，也就是库尾，冲淤演变对航道的影响，特别是对重庆主城区的航运及港口的影响？

坝区泥沙的淤积是否会影响船闸引航道的正常运用？

水库清水下泄后，下游河道的冲刷发展趋势、河势变化、局部河段崩岸等对防洪、航运等效益会产生什么样的影响，特别是是否会影响到长江大堤的安危？

三峡水库上游来沙量明显偏少

三峡工程论证期间采用的水沙条件与实际情况有较大的差异。由于上游流域水库拦沙、水土保持、降雨减少、人工采砂等因素的综合影响，1990年以来，特别是进入21世纪后，进入三峡水库的泥沙量呈减少趋势。三峡工程蓄水以来，2003年6月～2010年12月年平均来水量约为3619亿立方米，年平均来沙量1.98亿吨，较多年平均值分别减少9.21%和59.84%。显然，现在三峡库区的泥沙情况远远好于三峡工程论证阶段的预估情况。

水库泥沙淤积尚处于“填平补齐”的状态

在三峡工程论证阶段，对于泥沙的预测是采用坝前水位175-145-155米的“蓄清排浑”运用方式，三峡工程运行100年，水库淤积总量将达到167亿立方米，水库的静态防洪库容还能保留86%，调节库容保留92%，即三峡水库大部分有效库容均可以长期保留，这一结论也被实际运行情况所证实。由于上游实际来沙量大幅度减少，自开始蓄水至2010年底，干流库区共淤积泥沙11.68亿吨，年均淤积泥沙约1.46亿吨，而论证阶段前10年预测年均淤积量为3.16亿立方米，实际情况约为论证阶段预测值的l/2。库区泥沙淤积的分布尚处于“填平补齐”的状态，坝前淤积强度最大，淤积体主要分布在开阔河段和深槽中。与建库之前相比，库内航运条件大为改善，目前泥沙淤积尚未对航运产生明显影响。

 三峡水库典型断面冲淤变化

坝区泥沙淤积量明显偏少

三峡水库蓄水运用以来，坝前段175米高程以下河床总淤积量为1.302亿立方米，深泓平均淤厚31.3米。其中试验性蓄水阶段，坝前淤积继续发展，坝前段淤积泥沙2426万立方米，约为初步设计淤积总量的1/3。坝前淤积面高程仍远低于电站与通航建筑物进口。根据实际测量的数据，电站引水含沙量较小，经过发电机的泥沙颗粒细且较均匀，对发电机和发电未造成影响。同时，上下引航道内虽然有一定的泥沙淤积，但不会影响航道通航，即使引航道口处形成沙坎儿，淤塞航道，也可通过疏浚保持航道畅通。

局部河段的碍航现象需引起重视

重庆市主城区作为变动回水区的重要河段，上世纪90年代以来，到试验性蓄水之前该河段呈冲刷状态，2002年12月至2008年9月重庆主城区河段累计冲刷泥沙的量为888.1万立方米。2008年试验性蓄水期后，随着坝前水位抬升至175米，回水末端上延，重庆主城区开始受水库蓄水影响，冲淤变化较大，累计泥沙淤积量为53万立方米。重庆主城区航道条件虽然因汛后水位抬升后得到较大改善，但当坝前水位降至165米以下和上游来水流量较小时，汛期淤积的细沙和卵石往往难以冲刷，造成累积性淤积，一些重点河段的局部地带曾出现航道水深不足、航道宽度变窄、航槽移位等现象，如猪儿碛、九龙滩等河段。这些局部碍航问题，可以通过航道部门适时地疏浚、加强运营管理和优化水库调度等措施予以解决。

试验性蓄水以来，常年回水区和变动回水区中下段（铜锣湾以下）通航条件明显改善，但由于水深加大，部分开阔或弯曲分汊河段累积性淤积发展较快，可能出现一些不利于航运的趋势，如黄华城、兰竹坝、王家滩等河段，需引起重视。

（本文发表于《科学世界》2011年第9期）