BS水库清淤治理分析

王 娇

（营口市水利勘测建筑设计院，辽宁 营口 115000）

清淤扩容不仅达到设定灌溉面积的需水量，而且可提供给下游河道生态基流水，提升下游生态环境。常态蓄水位时，水深应实现水体自净能力[1]。提升水库周围生态环境，达到资源循环利用的效果。水库的防洪功能得到进一步提升，清淤扩容的重点是要实现恢复死库容，提升水库有效库容。本文结合BS水库淤积现状及清淤治理准则，对水库清淤治理方案及其治理效果进行探讨分析。

1 概况

BS水库地处某省省会北部，属黄河支流某河的控制工程，流域面积达3062 km2，具有防洪、灌溉、养殖、发电等功能。水库设计容量为16.25亿m3，兴利库容量是2.15亿m3，由于泥沙淤积，现水库容量变成15.66亿m3，兴利库容量变成1.89亿m3。水库建筑物很多，引洪道将该水库分成东西两个库区。该水库属于平原水库，库床比降小，库底面积大，水坝上游水进到库区后，下泄速率小且下泄通道长，致使很多泥沙淤积在库区，从而导致库容不断下降。设计库容淤积后逐渐在兴利库容淤积，最后对防洪库容造成影响。淤积物堆积，水深减小，水体自净能力下降。

2 水库泥沙淤积现状

2.1 淤积情况检测分析

2017年全面对水库泥沙淤积状况进行检测，参考检测的水库淤积深度并考虑库区地形具体情况，求得该水库东库库区淤积量，见表1。水库检测淤积深度等值线图见图1。

图1 检测获得的水库淤积深度等值线示意图

表1 该水库东库库区淤积量情况

从表1数据得：淤积总值是7677万m3。兴利水位下的淤积量7363万m3。其中死水位以下占比49.80%，死水位到兴利水位区段占比46.20%，兴利水位以上占比4.0%。

2.2 水位与库容关系分析

根据1986年度与2016年度的水位监测与库容数据统计，分别将东、西库的水位和库容数值一一对应以探究两者之间的关系，具体对应数值情况见表2。

表2 1986年与2016年统计分析的水位与库容量关系表

2016年，53.85 m水位高程下库容量总共下降4995万m3，59.0 m水位高程之下库容量总共下降7564万m3。由表2可知：

1）超过水位高程50.0 m的新库容量小于老库容量，越往上新老库容量曲线相差幅度越小，同时水库淤积多数出现在东库。东西库库容量与总库容量比较数据情况为：西库水位为50.0 m～56.0 m区间下，新库容量高于老库容量，西库冲刷占主导。水位高于56.0 m，新库容量低于老库容量。东库水位高于50.0 m时，新库容量低于老库容量，东库淤积占主导。总库容量比较，水位超过50.0 m时新库容量低于老库容量，且越往上库容量下降量越大，但下降率逐渐下降，冲淤态势、改变数目同西库一致。

2）西库库面较低，且库区多壤土，洪水冲刷概率大。东库水位小于56.0 m因洪水冲刷库容量增长。东库库面大，与泄洪闸距离远，泥沙淤积概率大。所以东库因泥沙淤积库容量下降。

3）西库冲刷占主导，东库淤积占主导。该水库的泥沙淤积重点出现于东库。

2.3 泥沙淤积情况探究

由该水库（东库）检测淤积深度值、水位与库容关系获得淤积数量见表3。

表3 各水位下的淤积量比较分析情况

由表3可知：淤积深度求得数据高于库容曲线值，其原因归纳如下：①水库建设前，库区主河槽占用耕地，常年库水浸泡后，腐殖土转化为淤泥。检测淤积厚度将其包含在内，导致计算数值较高；②附近水坝之前出现溃坝情况，洪水流到该水库时先冲后淤，和原水位与库容关系有出入；③该水库地处平原，在修建时因测量器具、方式与技术手段落后导致水库与库容关系对比时有出入；④2016年水位与库容关系参照检测的水库淤积深度计算，淤积深度等值线间隔0.6 m，导致计算精度不高。

3 水库清淤治理分析

3.1 清淤治理准则

该水库属于平原水库，为实现防洪与兴利的功能，须对库区进行清淤扩容。结合工程特性、库区地形、地质情况等实际状况[2～5]，基于清淤扩容的效用与经济效能的考量，清淤治理准则有：

①利于防洪。因该水库主要功能就是防洪，其设计时定为100年一遇洪水，检验要求是1000年一遇洪水。对其清淤治理务必实现水库防洪功能要求。

②实现灌溉。该水库不仅防洪，还要兴利，兴利重要一项内容就是灌溉。对其清淤治理要实现增加兴利库容，既要达到灌溉水量要求，也要达到灌溉水质要求。

③实现工程安全与运行维护。对水库清淤治理既要对原有坝体、坝基防渗功能不造成任何威胁，又要保证后期运行维护不受干扰。所以清淤扩容选择于坝前250 m以上区域实施。

④不征地与迁移[6]。对水库清淤扩容处理时的淤积物应就近堆放，不得占用其它土地，避免居民迁移，既可以节约资金又实现减少污染。

3.2 清淤治理方案

在水库清淤扩容工程实施前，首先要处理好淤积物堆放问题，避免造成环境污染[7]。结合前期调查结果，西库冲刷占主导，库容基本不变，东库淤积占主导，死库容只有315万m3，水库死库容基本消失。最后根据淤泥开挖量定出开挖土方处理置方式有：部分放置库区上游顺53.85 m高程线以南堆放，高度控制在1.2 m，宽度控制在100 m，共计土方300万m3；部分以人工岛方式堆放在库区，共计土方1420万m3。部分土方可作为附近国道建设的路基材料，共计土方705万m3；部分淤泥可作为本库区建设用材，共计4025万m3。除了上述土方，开挖淤泥处置方式有：淤泥堆放在坝后，堆放宽度控制在250 m，长度控制在16 km，淤泥水分蒸发沥干后用于库区及当地建设材料。

清淤扩容后水位、库容与面积三者之间的关系见表4。

表4 水库在清淤处理后水位、库容量、面积三者之间的关系表

4 治理效果分析

4.1 兴利调节

基础情况：入库径流量选择若干年入库径流量平均值93609万m3。水库蒸发量：经过若干年观测，水库蒸发量均值为1002 mm。水库渗流量：多年统计该水库年渗流量占常态蓄水时容量15%，即可求得水库年渗流量均值为2850万m3。河道基流：为实现水库下游河道的生态基流用量，设计以水库多年入库径流量平均值的10.0%求得基流量9256万m3。

兴利调节：水库清淤扩容后水库主要实现灌溉与河道基流的用水量。保持死水位50.35 m、汛限水位52.35 m、兴利水位52.85 m固定，西库库容关系依旧选择除险加固的水位与库容关系，东库清淤处理后，兴利库容提升5426万m3。水库兴利调节后的成效如表5中数据。

表5 水库清淤处理后兴利调节成效情况

4.2 洪水调节

该水库洪水调节采取方法：在水位在52.35 m～54.85 m范围时，水库泄洪量是345 m3/s；水位在54.85 m～56.20 m范围时，水库泄洪量是880 m3/s；当水位在56.20 m～56.85 m范围时，水库泄洪量是1550 m3/s；当水位超过56.85 m时，泄洪闸所有均开闸泄洪。

洪水调节成效。该水库以串联形式来计算洪水调节成效[8～9]，依次获得东西库特征水位，具见表6。由表6可知，清淤扩容后水库保持既有特征水位与运行方式，不影响水库防洪需求、淹没于下游防洪情况。所以保持水库除险加固审批的水库特征水位与运行方式不变。

表6 该水库清淤处理前后规划设计指标对比表

5 结论

合理的清淤方案，可以实现水库增容，为实现防洪、灌溉等设计功能提供保障。通过调查水库泥沙淤积现状的基础资料，获得该水库检测淤积深度值、水位与库容三者之间关系。基于上述关系提出清淤治理详细方案，并从兴利调节效果、洪水调节两个个方面来分析水库清淤治理效果。水库清淤扩容完毕后，投入运营后效果良好，实现防洪与灌溉设计标准，即验证清淤治理措施合理有效。为相似工程提供了良好的范例与经验。