水庫泥沙觀測

多泥沙河流水庫水文泥沙觀測應是水庫樞紐工程科學運行管理的重要組成部分。工程實踐證明, 對水庫進行泥沙觀測, 分析研究庫內水沙運動、進出庫泥沙變化、庫內衝淤變化規律等, 為水庫水沙調度和安全運行提供科學、客觀的依據是很有必要的。過去, 我省部分已建水庫, 多半由於缺少規範的水文泥沙運行觀測設計, 使得水庫水沙不能合理地調度。

水庫建成後，改變了原來的水沙運動條件。在多泥沙河流上建水庫，常產生以下現象：①庫區尾端形成三角洲型淤積、帶狀淤積或錐體淤積。②泥沙淤積在壩前形成對壩的淤沙壓力。③在特殊形狀的水庫中，由於淤積，庫區窄狹部位以上低水位時形成局部死庫。④對水庫回水影響範圍內的支流河口產生淤積影響，形成攔門沙，降低泄洪能力。⑤在回水變動區範圍內泥沙淤積影響通航。⑥含沙量大的水流對水輪機過流部件和泄流設施過流部位造成磨損。⑦泥沙在庫內淤積後，降低了建庫前引洪淤灌的增產效益。⑧引起下游河道衝淤規律的變化。為了研究和掌握水庫泥沙的運動規律,減小水庫泥沙淤積所帶來的負面效應,制定並不斷修訂合理的水庫運用方式，延長水庫使用年限，應進行水庫泥沙觀測。 ^[1] 

為掌握張峯水庫水沙運動規律, 水庫泥沙觀測內容包括庫區淤積變化、出庫泥沙變化。

1) 庫區泥沙淤積觀測項目。

庫區淤積測驗的內容包括:

庫容變化、庫區衝淤數量、分佈和形態及其粒徑組成。目的是通過淤積測驗資料分析, 瞭解水庫有效庫容的損失以及泥沙淤積在不同水、沙條件和運用條件下的變化規律, 以制定水庫合理地調水、調沙方案。

2) 出庫泥沙觀測項目。

通過出庫水文站水沙測驗成果和庫區泥沙淤積量觀測成果對比分析, 掌握每年入、出庫的泥沙總量並進行水沙量平衡計算, 進一步核定實際排沙比, 確定出庫泥沙級配, 以掌握水庫不同運行方式下的排沙效果。因此, 出庫懸移質測驗的主要內容除了測定流量外, 還必需測定水流含沙量。懸移質泥沙測驗包括斷面輸沙率和單沙測驗。

主要測驗項目有: 出庫懸移質輸沙率、含沙量、顆粒級配等。泥沙觀測方法及斷面佈設庫區泥沙淤積觀測

水庫運行一段時間後, 庫區泥沙淤積的數量、淤積分佈及衝淤發展規律, 只能通過比較兩次或若干次水庫經過不同運行期後的庫容差值和地形或縱橫斷面的變化來實現。目前, 庫區淤積測驗的方法有地形法、斷面法和混合法。地形法精度較高, 但工作量大, 斷面法方法簡便, 測量歷時短, 在合理佈設測驗斷面的前提下能達到一定的精度, 且重複測驗同一固定的斷面便於對歷次測驗成果進行比較, 是淤積測驗常用的方法。

水庫泥沙觀測的任務是，掌握：①各測驗斷面的含沙量、輸沙量；②泥沙顆粒級配；③含沙量沿垂向與橫向分佈情況；④泥沙運行與水深、流量、流速的關係；⑤沖刷、淤積部位與數量；⑥淤積物性質；⑦異重流運動規律；⑧異重流排沙效果以及泄流設施因底坎高程不同的分沙作用等。 ^[1] 

進行水庫泥沙觀測時，應根據水庫形狀、輸沙等現場情況，在水庫庫區以及水庫泄水建築物出口部位設立若干固定觀測斷面，進行水庫泥沙觀測。

觀測工作一般應在水庫工程施工前開始，以取得建庫前的原始資料。水庫工程施工過程中觀測繼續進行，水庫建成後應隨着水流條件的改變而加強觀測。水庫泥沙觀測的重點是水庫淤積觀測和異重流觀測，水庫建成蓄水後可進行岸坡崩塌觀測等。對水庫泥沙觀測的成果應進行系統整理和綜合分析。 ^[1] 

中國自20世紀50年代開始進行水庫泥沙的觀測和研究，採取了野外觀測與試驗研究相結合的辦法。在觀測方面，己有一套行之有效的組織和實施方法，並開始應用同位素和光電含沙量儀、光電顆粒分析儀等觀測分析儀器。在研究方面，基本掌握了水庫泥沙淤積和異重流運動的規律。通過水庫泥沙觀測和三門峽水利樞紐工程的改建和探索運用，逐步探索出一套“蓄清排渾”運用方式，為解決多泥沙河流上水庫規劃建設和長期使用問題提供了實踐依據。已能對水庫不同條件下的衝淤變化和異重流排沙進行定量的預估。

20世紀80年代以來，美國、法國等國家利用遙感技術和水下地形儀研究河道輸沙、衝淤，水庫湖泊懸移質含沙量分佈和水庫淤積位置及過程等，取得了有一定價值的資料。 ^[1]