水库清淤的必要性与影响因素分析

2015-04-05 21:05戴秋萍山东省水利工程管理局山东济南5004江苏省水利工程建设局江苏南京009阳谷县水务局山东阳谷500

山东水利 2015年6期

秦　　超，戴秋萍，薛　　冰（.山东省水利工程管理局，山东济南 5004；.江苏省水利工程建设局，江苏南京 009；.阳谷县水务局，山东阳谷 500）

水库清淤的必要性与影响因素分析

秦超1，戴秋萍2，薛冰3
（1.山东省水利工程管理局，山东济南 250014；2.江苏省水利工程建设局，江苏南京 210029；3.阳谷县水务局，山东阳谷 252300）

【摘要】文章对水库清淤的必要性与影响因素进行了全面的综述，分析了水库清淤的影响因素及有关措施，及水库清淤工程顺利实施及发挥水库综合效益提供借鉴。

【关键词】水库清淤；安全影响；防洪兴利

1　水库清淤的必要性

山东省共建有各类水库6424座，作为优化水资源配置和防洪减灾的重要工程，在防洪保安、抗旱供水、涵养水源等方面一直发挥着巨大的经济、社会和生态效益。由于这批水库大都兴建于20世纪五六十年代，经多年运行，加上河流中携带的泥沙含量较多，淤积严重，侵占了水库防洪和兴利库容，影响水库综合效益的发挥，甚至部分水库因淤积严重而处于降等或报废状态。为确保水库综合效益的发挥，对水库进行适当的清淤工程是必要的。

1.1防洪保安

防洪库容是衡量水库防洪能力，保护下游人民群众以及重要基础设施防洪安全的重要指标。上游河道内泥沙在水库的防洪库容内大量淤积，势必导致防洪库容的减少，相应降低水库防洪能力。另外，淤积物在入库河流段淤积，会导致河道行洪断面缩窄，降低行洪能力，影响两岸群众及耕地的安全。

1.2兴利增效

兴利库容是水库工程发挥供水、灌溉、养殖、发电等效益的基础。兴利库容内大量淤积物，会减少水库兴利库容，减弱水库兴利能力，进而影响水库兴利增效的能力。

1.3投资效益

实施水库清淤工程，能恢复或增加水库兴利和防洪库容，是水库增效扩容的重要手段。其优势是不产生移民、不占用耕地，工程投资少；淤积泥沙可资源化利用，部分淤积物可作为有机肥料或建筑用砂，降低清淤成本。

2　水库淤积物范围的确定

水库淤积物的分布形态受入库流量、泥沙量、库区地形、水库调度和泄水建筑物等因素的影响。从地形上看，含泥沙较多的河流且上游水位变幅较小的湖泊型水库，淤积物易集中在库尾（入库区）；含沙量少、水位变幅较大的河道型水库，易在河床带状淤积；含泥沙较多的河流上，库容及壅水相对较小的中小型水库，洪水期间易在库内或坝前淤积。从库容上看，淤积物会在防洪库容、兴利库容和死库容中均有不同分布。清淤工程前要先确定淤积物的范围，通过建库时与当前实测地形图对比分析结果、地质勘察资料以及颗分试验成果，确定淤积物分布、深度、粒径组成。水库淤积物范围的确定，可为下一步明确清淤边界线及深度打好基础。

3　水库清淤影响因素及有关措施

3.1防洪和兴利的需求

水库清淤工程首先要先确保水库防洪安全。根据水库淤积物分布，对防洪库容内的淤积物全部清除，恢复原防洪库容，再恢复兴利库容。对增加防洪和兴利库容的，应根据库区地质勘察资料，综合安全与经济效益，对建库时淤积物或砂层进行适度开挖，以达到增效扩容的目的。近年来山东省大型水库清淤方案的实施，主要针对兴利库容内淤积物进行清除，增加水库供水量和灌溉能力。据统计，田庄、高崖、日照、青峰岭4座大型水库清淤总量分别为291.67万m3、670.9万m3、2503万m3、2153万 m3，分别占兴利库容的4%、11.5%、13.7%、8%。项目实施后，水库兴利能力大幅增加，供水、灌溉效益显著。

3.2枢纽工程的安全影响与库岸稳定

水库枢纽工程包括大坝、溢洪道、放水洞。清淤边界线应与枢纽建筑物和库岸边坡保持一定安全距离，避免因清淤造成建筑物基础破坏、失稳滑坡的现象。库岸稳定，应首先充分分析库岸地质情况，再选取典型断面对清淤后的边坡抗滑稳定进行分析，确保库岸稳定。如高崖水库库区周边的库岸大部分为岩浆岩，构造单一，岩体内软弱结构面不发育，无不利于库岸稳定的组合，且地面坡度一般在4%~16.7%，不会发生崩岸现象。再选择典型断面，利用瑞典圆弧法，计算正常水位下的稳定渗流期的临水侧岸坡、设计洪水位骤降期的临水侧岸坡、正常水位时遭遇地震的临水侧岸坡等3种工况下，抗滑稳定安全系数是否满足规范要求。

3.3库区渗漏

淤积物是水库天然库底铺盖，清淤活动易破坏这种天然库底铺盖，形成渗漏通道，导致库区渗漏或影响坝体安全。灰岩地区或库区裂隙发育较多，清淤工作的实施易形成新的渗漏通道。清淤前，应根据库区地质情况，分析库区地层岩性，合理确定清淤深度和范围。近年来，山东省实施的高崖、青峰岭等水库库区地层岩性多为岩浆岩，透水性差。高崖水库库区地层岩性主要为太古界变质岩和第四系松散堆积层，水库淤积物为库内多年沉积的泥沙，位于原始地面的上部，水库清淤后不会形成库区渗漏。青峰岭水库库区周围的分水岭由岩浆岩组成，山体宽厚，卜家庄北部有寒武系和奥陶系地层出露，分部局限，山体透水性差，大坝上游附近有断裂通过，由于断层带内充填胶结较好，透水性差，不会形成渗漏通道。

3.4周边重要基础设施及第三者的影响

清淤范围及深度选取不当会直接影响清淤区附近的桥梁、高速公路、输电设备等重要基础设施的安全，应充分论证清淤范围和深度对周边基础设施造成的影响，保持一定安全距离。同时，清淤范围应避开居民主要生产、生活区，避免对人民群众造成不必要影响。根据《公路安全保护条例》第二十一条规定，在公路桥梁跨越河道上、下游各500m范围依法进行疏浚作业的，应符合公路桥梁安全要求。日照水库和青峰岭水库清淤规划指出清淤疏浚距离特大型公路桥梁上、下游距离应不小于500m以上，大、中型公路桥梁上、下游距离不小于300m以上，中型以下道路桥梁上、下游距离不小于200m。清淤应避开其他公共基础设施，高压线塔不小于200m，提水泵站不小于200m，村庄饮用水井不小于300m。

3.5水库水质的影响

由于水库上游及周边工业污染企业产生的废水、生活污水以及库区周边农田农药、化肥的使用，导致有害废弃残留物入库沉淀到淤积物中，严重影响了水质。清淤前应对水库内底泥进行取样检测，分析淤泥中氮、磷以及汞、锌、镉等元素是否超标；清淤时应将含有害物质的底泥全部清除，清淤带有污染源底泥时应采取合理的机械，避免因清淤扰动水体，导致二次污染水质的现象。沂源县田庄水库清淤区内，因山东联合化工有限公司常年排污，造成水体氨氮等污染物含量超标，虽然污染企业已关闭，但因40多年运行，污染物已不同程度地沉积于河底泥沙中。为避免污染物继续通过沉积物向上扩散，清淤时采用对水体无扰动污染的气动泵船清淤，通过真空吸走淤泥转送至弃渣场固化处理，避免了因采用绞吸式挖泥船造成水体扰动，实施效果较好。