安潤(rùn)洲

（甘肅省秦安縣水務(wù)局，741600，秦安）

水庫(kù)的防洪、灌溉、供水是以一定庫(kù)容為基礎(chǔ)，而保證一定庫(kù)容的重要措施是防治和清除淤泥。甘肅省泰安縣蘇家峽水庫(kù)于1962年建成，目前淤積非常嚴(yán)重，已成為擺在水庫(kù)管理人員面前的一大難題。2007年，甘肅省水利廳組織專家對(duì)水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)核查，定為三類壩，除險(xiǎn)加固以后，泥沙淤積還將是水庫(kù)運(yùn)行面臨的最突出問(wèn)題，關(guān)系到水庫(kù)的使用壽命及經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)泥沙監(jiān)測(cè)，控制庫(kù)區(qū)泥沙繼續(xù)增加，探索減少泥沙入庫(kù)和清除水庫(kù)淤泥的措施。

一、水庫(kù)概況及淤積成因

1.水庫(kù)概況

蘇家峽水庫(kù)是全縣唯一的小（1）型水庫(kù)，位于縣城東北35km的中山鄉(xiāng)境內(nèi)，地處蘇家峽村以下1.5 km的清水河一級(jí)支流王家河（渭河三級(jí)支流）下游，河流長(zhǎng)19 km，控制流域面積67.5 km2，多年平均年徑流量337.5萬(wàn)m3，比降14.3‰，入庫(kù)實(shí)測(cè)流量0.003 m3/s，多年平均年輸沙量為40.5萬(wàn)t。該水庫(kù)1956年由黃河水利委員會(huì)西北工程局派專業(yè)技術(shù)人員勘測(cè)設(shè)計(jì)，甘肅省水利電力廳批準(zhǔn)，始建于1958年，1962年 7月基本竣工，1984—1988年進(jìn)行了加固維修。蘇家峽水庫(kù)壩高42m，壩頂長(zhǎng)度143.03m，壩頂寬度9 m，主要建筑物由大壩、輸水洞、泄洪洞（排沙泄洪閘）組成，為均質(zhì)土壩；設(shè)計(jì)總庫(kù)容820萬(wàn)m3，原興利庫(kù)容 141萬(wàn) m3，調(diào)洪庫(kù)容274萬(wàn) m3，死庫(kù)容 405萬(wàn) m3；現(xiàn)總庫(kù)容820萬(wàn)m3，興利庫(kù)容45萬(wàn)m3，調(diào)洪庫(kù)容185萬(wàn) m3，死庫(kù)容 590萬(wàn) m3（已淤積530萬(wàn)m3）。蘇家峽水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位1597.08 m，校核洪水位1597.86 m，正常蓄水位1595.8 m，汛期限制蓄水位1595.8 m。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：50年一遇洪水設(shè)計(jì)，洪峰流量358m3/s；500年一遇洪水校核，洪峰流量656 m3/s，是一座以防洪為主，兼有灌溉、供水等綜合利用功能的水庫(kù)。

2.水庫(kù)形成淤積的主要原因

一是植被稀少：蘇家峽水庫(kù)上游森林植被分布稀疏，大部分地區(qū)光山禿嶺。區(qū)域年平均年降雨量507.4 mm，多年平均年蒸發(fā)量1448.8 mm，且時(shí)空分布不均勻，年際、月際變化大，60%以上降雨多集中在7—9月，以暴雨形式出現(xiàn)。降雨來(lái)勢(shì)猛、強(qiáng)度大，降水和入滲失去平衡，徑流沖刷嚴(yán)重，加上黃土質(zhì)地疏松，地形破碎，往往短歷時(shí)暴雨降水量不大，但引起的徑流沖刷量不小。二是養(yǎng)魚業(yè)造成的影響。1990—1997年8年間，水庫(kù)蓄水養(yǎng)魚淤積達(dá)50萬(wàn)m3，一般不提排沙泄洪閘門，除非有特大暴雨，否則魚就會(huì)從排沙閘流失。三是封閉失靈。排沙泄洪閘門啟閉不靈，封閉不嚴(yán)，不到警戒水位線不排洪水。四是排沙泄洪閘沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用。排沙泄洪閘主要用于汛期排沙，但在汛期異重流到達(dá)壩前形成渾水后，排沙泄洪閘關(guān)閉，沒(méi)有主管部門的指示不得開(kāi)啟，排沙泄洪閘失去了應(yīng)有的意義，加上管理缺乏經(jīng)驗(yàn)，造成水庫(kù)嚴(yán)重淤積。

二、泥沙淤積造成的主要問(wèn)題

1.降低了防洪標(biāo)準(zhǔn)

1962—1979年17年間，蘇家峽水庫(kù)淤積315萬(wàn)m3，平均每年淤積18.53萬(wàn) m3；1962—2007年 45年間淤積530萬(wàn)m3，占總庫(kù)容的 64.6%，平均每年淤積11.8萬(wàn)m3。淤泥面到壩頂高度僅有4.3 m,嚴(yán)重的淤積使防洪庫(kù)容和興利庫(kù)容減少，從而降低了水庫(kù)的防洪能力和調(diào)節(jié)能力，隨之也降低了防洪標(biāo)準(zhǔn)，加重了下游河道的防洪負(fù)擔(dān)，而且在汛期還有漫壩和潰壩的危險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅著下游人民財(cái)產(chǎn)安全與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

2.加大了水庫(kù)的淹沒(méi)和侵蝕

水庫(kù)淤積，特別是庫(kù)尾的淤積，使水庫(kù)的回水上延，加大了水庫(kù)的淹沒(méi)面積，抬高了沼澤化和鹽堿化面積，使兩岸邊坡崩塌延伸，上延后的回水又產(chǎn)生新的淤積，如此不斷相互作用，形成了水庫(kù)淤積的“翹尾巴”，同時(shí)也影響了庫(kù)尾蘇家峽村村民的正常生產(chǎn)和生活。

3.降低了水庫(kù)的綜合效益

泥沙淤積使水庫(kù)的興利庫(kù)容減少了96萬(wàn)m3，調(diào)洪庫(kù)容減少了89萬(wàn)m3，相應(yīng)死庫(kù)容增加了185萬(wàn)m3，影響了灌溉、供水等綜合效益的發(fā)揮，同時(shí)附著在泥沙上的污染物對(duì)水庫(kù)水質(zhì)也有一定的影響。

4.下游兩岸引水困難

泥沙在水庫(kù)淤積，水庫(kù)下泄水量中流量小、清水多，清水會(huì)引起下游河床沖刷和變形，河道水位下降，影響下游河道兩岸的引水，并使下游河道的堤防出現(xiàn)險(xiǎn)情。

5.排沙泄洪閘關(guān)閉，造成很多不利因素

排沙泄洪閘長(zhǎng)期關(guān)閉，容易使排沙閘進(jìn)口段被泥沙淤堵封死，當(dāng)排沙泄洪閘前泥沙淤積高程較高時(shí)，也不利于排沙泄洪閘前泥沙沖刷漏斗的形成，同時(shí)將威脅進(jìn)水塔閘門的啟閉安全。

三、防治水庫(kù)淤積的措施

1.減少泥沙入庫(kù)

蘇家峽水庫(kù)上游植被稀少，屬典型的黃土高原西部溝壑區(qū)，水土流失嚴(yán)重，水庫(kù)泥沙主要來(lái)源是流域內(nèi)汛期徑流帶來(lái)的，解決的根本措施是在流域內(nèi)開(kāi)展水土保持和流域綜合治理，控制水土流失，減少入庫(kù)泥沙。水土保持措施通常包括生物措施、農(nóng)業(yè)措施和工程措施等3個(gè)方面：一是生物措施。在土壤和氣候條件適宜的情況下，種草種樹(shù)，封山育林。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院西北水土保持生物研究所在北方地區(qū)的試驗(yàn)，1km2的森林覆蓋面積每年可減少土壤侵蝕39940 kN。二是農(nóng)業(yè)措施。包括深耕、合理密植、合理農(nóng)作、等高耕作和山坡梯田化等。三是工程措施。修建魚鱗坑、水平溝、谷坊等，也可以在溝壑發(fā)育地區(qū)的支流上修建攔泥庫(kù)或攔沙堰來(lái)攔截泥沙。

2.減少入庫(kù)淤泥

減少入庫(kù)淤泥的主要措施：一是引洪放淤。將洪水引入水庫(kù)上游的荒灘地、洼地或沼澤地使泥沙淤積，抬高地面變成耕地。二是蓄清排渾。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有在多沙河流保持 “蓄清排渾”的運(yùn)行成功模式，在水庫(kù)上游相鄰的溝道修建并聯(lián)或串聯(lián)的淤地壩，清水時(shí)通過(guò)引水渠引入水庫(kù)儲(chǔ)蓄，洪水時(shí)渾水下泄到下游溝道。三是異重流排沙。蘇家峽水庫(kù)在1984—1988年的加固中，將原來(lái)的溢洪道改為排沙溢洪道，最適合異重流排沙。汛期徑流渾水往往具有足夠的濃度和速度進(jìn)入水庫(kù)，常常會(huì)潛入清水水面以下，沿庫(kù)底向壩前運(yùn)動(dòng)，形成異重流。只要在異重流來(lái)到壩前時(shí)及時(shí)開(kāi)啟閘門泄水，排沙效率可達(dá)50%～60%，且異重流排沙不需泄空水庫(kù)。因此，從維護(hù)水庫(kù)正常使用壽命出發(fā)，建議汛期多利用異重流措施進(jìn)行排沙，將水庫(kù)庫(kù)容的使用壽命與下游河道的不抬高有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，在尊重科學(xué)的基礎(chǔ)上，使排沙泄洪洞發(fā)揮應(yīng)有的作用。

3.清除水庫(kù)淤積

清除水庫(kù)淤積的主要措施：一是機(jī)械清淤法。蘇家峽水庫(kù)是一座蓄水型小型水庫(kù)，絕大部分來(lái)沙被攔蓄在庫(kù)內(nèi)，大量的淤積泥沙對(duì)水庫(kù)正常運(yùn)行構(gòu)成了潛在威脅，消除這種潛在威脅的主要方法是排沙清淤。根據(jù)蘇家峽水庫(kù)的自身特性，可采用挖泥船和吸泥泵，但這種方法費(fèi)用較高，難以承受。二是虹吸清淤法。利用水庫(kù)上下游的水位差，將吸頭攪拌起的泥漿通過(guò)輸泥管排至水庫(kù)下游。輸泥管一端安裝吸頭放在淤泥面上，上部與操作船連接控制，另一端與壩的放水設(shè)備連接，輸泥管中部用懸索系在浮筒上，形成拱形，產(chǎn)生虹吸作用。三是高渠泄水沖灘。利用水庫(kù)上游攔河壩或圍堰將溝水截住，引入沿庫(kù)周布置的輸水高渠，再?gòu)妮斔咔M(jìn)入引槽，依靠渠水具有的水頭，居高臨下，沖刷灘地淤泥進(jìn)入主槽，通過(guò)泄洪洞排出水庫(kù)。這種方法一般在空庫(kù)或低水位時(shí)使用，施工比較簡(jiǎn)單，就地取材，造價(jià)較低。四是人工擾沙法。利用伸至水下的高壓水槍噴射高速水流沖拌庫(kù)底泥沙，使之局部揚(yáng)起被水流帶走。五是增大排洪能力法。為了增加興利庫(kù)容和供水能力，這次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)單位在水庫(kù)左岸，即溝道主槽方向增設(shè)輸水泄洪洞（水庫(kù)右岸設(shè)有排沙泄洪洞，與溝道主槽方向約45°），目的是在汛期利用洪水將壩前的淤泥沖刷到下游河道。

四、結(jié) 論

水庫(kù)良性運(yùn)行，需要及時(shí)、正確地管理養(yǎng)護(hù)，清除庫(kù)中的淤積泥沙是管理養(yǎng)護(hù)水庫(kù)的重要途徑。蘇家峽水庫(kù)中的泥沙淤積已影響防洪和綜合效益的發(fā)揮，對(duì)其采取清除措施是十分必要的，早開(kāi)展早受益，開(kāi)展越早，治理越容易，投資也越少。將清除庫(kù)區(qū)中淤積泥沙的重點(diǎn)放在變動(dòng)回水區(qū)及其四周的“防治型”治理，相對(duì)于傳統(tǒng)的壩前清淤“治療型”具有很多優(yōu)點(diǎn)，即施工方便，成本低，效果好，能把淤積泥沙控制在一定范圍內(nèi)，進(jìn)行集中治理，有效控制泥沙淤積上延等。在條件許可的情況下，庫(kù)區(qū)淤泥的觀測(cè)手段由現(xiàn)在的“定性型”向“定量型”轉(zhuǎn)變，提高測(cè)驗(yàn)精度，降低觀測(cè)成本。蘇家峽水庫(kù)減少入庫(kù)淤泥及清除水庫(kù)淤積的措施，對(duì)其他西北黃土高原地區(qū)蓄水型水庫(kù)治理庫(kù)區(qū)淤積泥沙有一定的借鑒作用。

[1]盛金保.小型水庫(kù)大壩安全與管理問(wèn)題及對(duì)策[J].中國(guó)水利，2008（20）.

[2]水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL 252—2000）[S].2001.

[3]甘肅省水利廳.甘肅省秦安縣蘇家峽水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2007.