高林水库淤积成因及其危害分析

尹栋栋

（平遥县惠柳瀴水利管理处，山西 平遥 031100）

1 水库概况

1.1 库区流域概况

高林水库为小（一）型水库，与南王水库串联使用。距平遥古城南7 km处，属黄河流域汾河水系一级支流柳根河中上游，东青沙河上游，高林水库溢洪道下游。高程在1 100 m以上为砂岩石山区，该区覆盖条件差，地貌形态复杂，水流切割成的V型冲沟直通山顶，岩石裸露，风化严重，为太行山西翼延伸支脉孟山中低山区；高程在1 050～1 100 m之间为砂岩土石山区，该区覆盖条件差，水土流失严重，其地面为砂岩夹风化物，属单斜构造，剥蚀和水蚀作用强烈，呈岩状剥落，基本为剥蚀构造地貌，坝址上游部分为黄土丘陵区，现已形成层层梯田，地貌形态复杂，沟壑纵横交错，水土流失严重。

高林水库流域属于典型的大陆性半干旱气候，多年平均降雨量481.8 mm，且年内降雨分配极不均匀，6—9月雨量占全年雨量的73%，多年平均气温10.1℃，年平均蒸发量1 876.8 mm，无霜期166 d，年平均风速1.7 m/s。

1.2 水库枢纽工程基本情况

高林水库控制流域面积为75.50 km2，主河道长6.70 km，流域宽2.43 km，水库总库容124万m3。枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪输水洞组成。

大坝为均质土坝，河底高程现为790.98 m，坝顶高程811.62 m，坝高20.64 m，现库底淤积高程为787.48 m，离坝顶只有4.14 m，坝顶宽5 m，上游边坡为 1∶3，坝坡设有干砌石护坡，下游边坡为 1∶2，1∶1.75，坝坡为草皮覆盖。

溢洪道为开敞式，全长276 m，均宽13.50 m，由进口段、明流段、陡坡段、消力池组成。进口段为扩散式，横穿汾屯公路，建桥3孔，每孔净宽4.5 m。进口高程为804.98 m。侧墙高5 m，基础深1 m，其顶宽0.5 m，底宽2 m，为浆砌石结构。溢洪道最大泄量157 m3/s。

泄洪输水洞建于大坝左端，洞长80 m，洞内纵坡1/200，进口高程为798.48 m。洞宽2.4 m，洞直墙高1.2 m。因当时为无压设计，有压过水时，洞内产生裂缝，于1985年在洞内套入直径1 m、壁厚7 mm的钢管，出口闸阀控制，消能设施齐全。后由于库区淤积严重，堵塞进口，致使涵洞不能放水，因此，在1986年将涵洞管道进口设竖井，断面直径1 m，高5.4 m，以保证涵洞放水畅通。洞内最大泄量6.9 m3/s。

高林水库始建于1971年10月，1972年拦洪蓄水，1973年受益，同年溢洪道处坝体滑坡，于1975年修复，1976年竣工，1983年对溢洪道进行了除险加固，修复溢洪道尾部工程，并将大坝加宽到5 m。

2 水库现状

2.1 历年来水情况

柳根河来水以洪水为主，来水时间6—9月。通过对水库1973—1990年报废的逐年来水量统计表的分析，水库运行17年间共计引蓄水1 934.01万m3，年平均引蓄水113.76万m3。

2.2 水库运行期间洪水调节情况

水库建库以来，最大洪水发生在1988年8月13日至14日，据实测吊犁沟站降雨67 mm，南王水库降雨90.3 mm，由于水量集中，24 h之内柳根河出现3次洪峰，行洪时间达15 h，洪量共计274.18万m3，这次洪水致使水库下游中都乡内河道两处决口，淹没道虎壁、南良、北良、桥头、南姚、北姚、曹村7个村，受灾农田289.2 hm2，没有造成人员伤亡。

2.3 淤积记录情况

从1973年正式运行到1990年，对水库进行了4次淤积测量。分别为：1979年淤积量55.57万m3；1981年淤积量82.32万m3；1985年淤积量102.16万m3；1990 年淤积量 124 万 m3。

水库运行17年，引蓄水量总计1 934.01万m3，总淤积量124万m3，每立方米引水含沙量为6.4%，截至1990年水库已无调蓄库容。

由于高林水库淤积严重，现已失去调蓄能力，只能行洪，来水通过水库的溢洪道全部下泄。

3 淤积原因分析

通过对高林水库上游河道及流域的勘察和水库日常管理记录的分析，水库淤积原因如下。

3.1 自然环境因素

水库上游多为村庄，由于农村发展速度加快，使上游河道植被受到严重破坏。部分村庄还实施了土地复垦项目，将原有河道改为土地治理项目的新增耕地面积，使得河道原有的植被和卵石层被破坏，导致水库上游及周边地表岩土层的风化，引发水土流失，径流携带泥沙进入水库库区。

上游高铁、高速公路等工程项目的建设，使得河道卵石、河沙非法开采加剧，加大了洪水的含沙量。建筑废料、生活垃圾等也随着河道进入库区，而且很难通过泄洪排除。因此工程建设管理不善也加速了水库的淤积速度。

3.2 水库自身设计、管理因素

高林水库建设处于大跃进时期，设计中无排沙设施，泄洪洞实际最大泄量为5.7 m3/s，根本达不到排沙要求。溢洪道设计与来水河道形成直角，溢洪道底高程远高于库底高程，行洪时不利于排泄泥沙。

在管理运行中，由于北方缺水，每年第一场洪水含泥沙量最多，但管理人员往往是在库容达到警戒水位才泄洪，致使洪水带来的泥沙基本沉淀在水库。

4 危害分析

4.1 对水库自身的危害

高林水库的原有主要功能是防洪、灌溉和供水，但淤积却会给水库带来如下危害：

一是由于水库库容淤积，使得水库的调洪库容减少，导致水位抬高，水库自身的防洪能力大大降低，最后导致失去防洪能力。二是降低了水库自身收益。淤积物进入库区，减少了水库的蓄水量，缩小了水库的有效灌溉面积。三是淤积物的沉积增加了水库底部单位容积物的密度，有可能增加大坝的下部受力；淤积物的增加有可能缩小或堵塞输水洞进口，影响输水洞过流（汛期泄洪）能力，从而影响水库的运行安全。四是水库调洪库容减少直接影响下游南王水库的防洪效率，失去了水库之间联合调洪调度的能力，间接加剧了下游南王水库防洪与蓄水的矛盾。

4.2 对周边环境的危害

一是水库淤积使水库回水区的河道水位升高，相应抬高周围地区的地下水位，这样就可能导致这些地区土地的盐渍化现象，或加剧其盐碱化；二是泥沙淤积会改变水库以及库尾以上河道的地形，从而改变水生生物的生存环境，引起水库及库区以上河道内水流的富营养化，使下泄的清水缺乏必要的养分；三是由于淤积，水库坡降加大，使库内水位不断抬高，因而使来水和它引起的再淤积不断上延，引起新的淹没与浸没；四是下游南王水库为水源地，由于高林水库的淤积报废，导致水源地水质和需水量得不到保证。

5 结语

北方小水库淤积普遍严重，除对上游河道进行综合治理外，在小水库除险加固工程中不仅要除害，更要兴利。充分考虑库区清淤，增加排沙设施等措施，从而提高水库兴利库容。建议从以下四方面治理水库淤积，延长水库运行寿命。第一，提高上游流域区内植被覆盖率，从源头解决泥沙问题。第二，在设计无泄洪排沙洞时，要使泄洪输水洞满足排沙方面的要求，兼顾排沙清淤。此项措施应在水库除险加固项目设计文件中得到重视。第三，运行中含泥沙量较大的浑浊洪水要及时排除，以减少水库的淤积量。第四，政府要大力治理上游村庄及工程建设的非法占用及乱采滥伐，尤其是工程建设项目部要将建筑废料、生活垃圾等妥善处理。