水库淤积的纵剖面形态可分为三角洲、锥体和带状淤积三种类型。在库水位变化幅度不大且淤积自由发展的情况下,通常呈现三角洲形态。如果回水曲线较短,入库水流紊动强度大或含沙量高,则可能形成锥体形态。若水库水位在淤积发展中大幅变动,水流挟沙量小,则会产生一系列微型三角洲,叠加形成带状淤积。三角洲是水库淤积的基本形态,其纵剖面因回水曲线下凹而呈现出下凹面。
在多沙河流的水库中,横断面形态表现为淤积一大片和冲刷一条带的特点。淤积一大片指的是泥沙在横断面上基本均匀分布,库区横断面上没有明显的滩槽。冲刷一条带则表示在有足够的
泄流能力和经常泄空的运用方式下,库底会冲出一条深槽,形成有滩有槽的复式横断面。淤积过程中,横断面的变化遵循死滩活槽的规律,即滩地只淤不冲,滩面逐年淤高;主槽有淤有冲。在合理的运用方式下,库区可以保持一条相对稳定的深槽,防止被泥沙淤塞。相比之下,少沙河流水库的淤积一大片特点不明显,但仍具备冲刷一条带和死滩活槽的基本特点。
水库淤积的发展主要由水流对不同
粒径泥沙的分选过程决定。在回水末端区域,流速迅速递减,卵石、粗沙等
推移质最先淤积,泥沙分选较为显著。随着水流向下流动,悬移质中的大部分床沙质沿程落淤,形成三角洲的顶坡段,其终点即是三角洲的顶点。在顶坡段,由于水面曲线平缓,泥沙沿程分选不显著。当水流通过三角洲顶点后,过水断面突然扩大,紊动强度减弱,悬移质中剩余的床沙质在有限水域内全部落淤,形成三角洲的前坡。水体中残留的细粒泥沙,当含沙量较大时,可能会形成异重流继续向前运动,或者当含沙量小时,会扩散并在水库深处淤积。水库淤积是一个长期的过程,随着时间的推移和发展距离的延长,淤积速度逐渐减缓。最终,回水末端以下直至拦河建筑物前的整个河段内,河床将建立起新的平衡剖面,水库淤积发展达到终极状态。终极平衡纵剖面仍为下凹曲线,平均比降小于原河床平均比降,并与旧河床在上游某点相切。
水库淤积会对库区的有效库容造成影响,从而影响水库的调节性能和建筑物的正常使用。在上游河道,淤积会导致河床抬升,水位升高,坡降和流速减小,河槽过水能力降低,增加防洪难度。同时,河水位升高也会引发两岸地下水位升高,可能导致土地盐渍化。在下游河道,水库淤积期间,水库下泄清水,导致下游河床普遍下切,水位下降。这种变化既有不利的一面,如不利于大坝和沿河建筑物的基础,使沿河引水工程使用困难,以及下游桥梁基础埋深减少;也有有利的一面,如能够提高水电站的发电能力,改善下游
航运条件。在水库淤积平衡剖面建立之后,河流的全部悬移质与大部分
推移质通过拦河建筑物下泄,下游河床逐渐恢复至建库前的状态。
水库淤积的防治措施主要包括水力排沙、水力冲刷和机械清淤三大类。水力排沙利用汛期降低库水位或将泥沙以异重流形式排出库外的方法,称为蓄清排浑法。水力冲刷法包括汛前泄空冲刷、低水位冲刷和定期降低水位水力冲刷法等多种方式。机械清淤则分为利用水库水头差作为排沙能源和利用外加能源两类,其中后者适用于水资源特别宝贵的水库。