闹德海水库大坝建于1942年，建成初期主要起雍水作用，但有利的地形和全年敞泄的运用方式，使得闹德海水库具有大水年淤积、中小水年冲刷的规律，建库至今虽经历了多场大洪水，也产生了一定的淤积，但仍能长期保持77%左右库容。但随着闹德海水库调度运用方式的改变，库区内的冲淤情况也发生了重大的变化。通过对水库现状汛限水位运行下排沙方案的分析，在不影响兴利库容供水能力的情况下，可以依靠天然的大流量（流量80m3/s以上的洪水过程）进行排沙，如果持续多年没有出现大流量过程实现排沙，造成水库持续淤积并影响到供水能力时，需要进行适当的敞泄运用，或者借助机械措施进行清淤。

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1 流域概况

柳河是辽河干流的一条多泥沙支流，发源于内蒙古奈曼旗的双山子，流经内蒙古库伦旗和辽宁省阜新县、彰武县、新民市，在新民注入辽河，柳河全长297km，总流域面积6 879km2。闹德海水库位于柳河中游，坝址以上河长155km，控制流域面积4 051km2，占柳河流域面积的59%。水库上游主要有扣河子河、乌根稿河及养畜牧河三条支流，分别设有石门子水文站、白庙子水文站、三家子水文站，三站总控制面积为3 571km2。三站至大坝区间尚有480km2的以坨甸地形为主的未控制区，占三站总控制面积的13.44%。

2 现行汛限水位的排沙方案分析

2.1 现状淤积分布特点

2000年后开始采取第四阶段控制运用方式（全年蓄水），6―9月运用汛限水位控制在174.00m，当入库流量大于100m3/s时进行敞泄，但由于辽西地区多年干旱少雨，实际流量过程大于100m3/s很少，除了2008年因除险加固敞泄外，其余年份水库基本没有敞泄运用，6―9月坝前多年平均水位为173.70m。由历史资料可知，2001―2009年库区累计淤积725万吨，淤积部位集中在距坝址3.45―9.10km库段的C5―W13断面之间。

式中，Γ(x)表示Gamma函数，α为非柯尔莫戈若夫湍流功率谱指数，其范围为表示一般大气湍流折射率结构常数.

立方格域数据中的每一点模拟滚球的滚动轨迹，如果球体和接闪器发生接触，则计算下一点；如果未发生接触，球体内的立方格域数据标志为1，如此循环，直至计算完所有的点。保留立方格域数据标志为0的点，通过Delaunay法构造平滑曲面，该曲面就是接闪器的联合保护范围。模拟滚球的算法流程如图4所示，最终接闪杆的计算模拟效果如图5所示。

从图1不同高程段库容变化可以看出，2001―2009年170―179m高程段库容减少，其中170―174m高程段库容减少最多，其次为174―177.5m，说明该水位下断面内相应的淤积量也越多；其他高程段库容为增加，说明相应的库段为冲刷。库容减少的高程段在170―177.5m，相应蓄水位170和177.5m时回水末端在W5和W14附近。

2.2 现状排沙方案分析

  

图1 2001―2009年各级库容变化

  

图2 2008年敞泄期进出库流量、含沙量过程

统计2000年以来的历史资料，流量大于100m3/s的天数年均只有0.3天，大于50m3/s的天数年均只有1.7天，大于20m3/s的年均为5.5天。从前两个阶段运用方式不同流量级排沙效果看，流量在40―200m3/s时，库区均会发生明显冲刷，冲刷效率在60―280kg/m3之间，流量小于20m3/s时平均为淤积。

其中2001―2007年为累计淤积，2008年水库自然敞泄（加固工程），从图2可知，2008年敞泄期进出库流量、含沙量过程，在敞泄初期，当水位低于三角洲顶点时，即使流量很小也会产生一定的溯源冲刷，只是冲刷效率低且衰减快，如3月份平均冲刷效率为 21kg/m3、4月份减为 5.2kg/m3、5月份为3.5kg/m3，6月份水库进入汛期，有小洪水入库冲刷效率又增至36kg/m3，而8月份仅1.3kg/m3。敞泄期间，入库流量均比较小，仅有2天在20―30m3/s，进、出库沙量为 31.11和 100.78万 t，库区冲刷69.67万t，平均冲刷效率为16.2kg/m3。

由此我们可以分析，通过2008年自然敞泄时的水沙过程，一旦水库敞泄，必然产生一定冲刷。当流量大于30m3/s，排沙比一般在200%―400%之间，冲刷效率也比较高，按水库所处辽西地区来看，流量在100m3/s以上洪水机会比较少，只有降低敞泄流量并增加敞泄时间，才能冲走已有的淤积体，更好的发挥水库蓄水兴利效益。由敞泄期冲刷效率和排沙比与入库流量的对应关系可知，流量在40―80m3/s时，冲刷效率在60kg/m3左右、排沙比约在200%―300%；流量在80―200m3/s时，冲刷效率约在100―280kg/m3、平均排沙比约在220%―430%之间。根据水库兴利库容需求以及所处地区降雨量程度，排沙流量控制在80m3/s最为适宜，同时保证空库迎洪，连续敞泄时间在2天以上，使溯源冲刷得以充分发展，达到最有利的排沙效果。

3 结语

闹德海水库现状汛限水位运行下，在不影响兴利库容供水能力的情况下，可以依靠天然的大流量（流量80m3/s以上的洪水过程）进行排沙，如果持续多年没有出现大流量过程实现排沙，造成水库持续淤积并影响到供水能力时，需要进行适当的敞泄运用，或者借助机械措施进行清淤。

参考文献：

[1]张宏科.浅谈人工辅助排沙在克牧尔水库中的运用.水利建设与管理，2011.

[2]蔺秋生，黄莉，姚仕明．长江上游干流近期水沙变化规律分析．人民长江，2010．

[3]陈月娥．榆林风沙区坡面径流冲刷侵蚀水沙变化规律试验研究．华北水利水电学院学报，2012．

[4]赵克玉，陈义琦等．二龙山水库排沙减淤技术的研究．泥沙研究，1995．

[5]陈景梁，赵克玉．南秦水库排沙运用的研究．泥沙研究，1987．