王 嬌

（營(yíng)口市水利勘測(cè)建筑設(shè)計(jì)院，遼寧 營(yíng)口 115000）

清淤擴(kuò)容不僅達(dá)到設(shè)定灌溉面積的需水量，而且可提供給下游河道生態(tài)基流水，提升下游生態(tài)環(huán)境。常態(tài)蓄水位時(shí)，水深應(yīng)實(shí)現(xiàn)水體自凈能力[1]。提升水庫(kù)周圍生態(tài)環(huán)境，達(dá)到資源循環(huán)利用的效果。水庫(kù)的防洪功能得到進(jìn)一步提升，清淤擴(kuò)容的重點(diǎn)是要實(shí)現(xiàn)恢復(fù)死庫(kù)容，提升水庫(kù)有效庫(kù)容。本文結(jié)合BS水庫(kù)淤積現(xiàn)狀及清淤治理準(zhǔn)則，對(duì)水庫(kù)清淤治理方案及其治理效果進(jìn)行探討分析。

1 概況

BS水庫(kù)地處某省省會(huì)北部，屬黃河支流某河的控制工程，流域面積達(dá)3062 km2，具有防洪、灌溉、養(yǎng)殖、發(fā)電等功能。水庫(kù)設(shè)計(jì)容量為16.25億m3，興利庫(kù)容量是2.15億m3，由于泥沙淤積，現(xiàn)水庫(kù)容量變成15.66億m3，興利庫(kù)容量變成1.89億m3。水庫(kù)建筑物很多，引洪道將該水庫(kù)分成東西兩個(gè)庫(kù)區(qū)。該水庫(kù)屬于平原水庫(kù)，庫(kù)床比降小，庫(kù)底面積大，水壩上游水進(jìn)到庫(kù)區(qū)后，下泄速率小且下泄通道長(zhǎng)，致使很多泥沙淤積在庫(kù)區(qū)，從而導(dǎo)致庫(kù)容不斷下降。設(shè)計(jì)庫(kù)容淤積后逐漸在興利庫(kù)容淤積，最后對(duì)防洪庫(kù)容造成影響。淤積物堆積，水深減小，水體自凈能力下降。

2 水庫(kù)泥沙淤積現(xiàn)狀

2.1 淤積情況檢測(cè)分析

2017年全面對(duì)水庫(kù)泥沙淤積狀況進(jìn)行檢測(cè)，參考檢測(cè)的水庫(kù)淤積深度并考慮庫(kù)區(qū)地形具體情況，求得該水庫(kù)東庫(kù)庫(kù)區(qū)淤積量，見(jiàn)表1。水庫(kù)檢測(cè)淤積深度等值線圖見(jiàn)圖1。

圖1 檢測(cè)獲得的水庫(kù)淤積深度等值線示意圖

表1 該水庫(kù)東庫(kù)庫(kù)區(qū)淤積量情況

從表1數(shù)據(jù)得：淤積總值是7677萬(wàn)m3。興利水位下的淤積量7363萬(wàn)m3。其中死水位以下占比49.80%，死水位到興利水位區(qū)段占比46.20%，興利水位以上占比4.0%。

2.2 水位與庫(kù)容關(guān)系分析

根據(jù)1986年度與2016年度的水位監(jiān)測(cè)與庫(kù)容數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分別將東、西庫(kù)的水位和庫(kù)容數(shù)值一一對(duì)應(yīng)以探究?jī)烧咧g的關(guān)系，具體對(duì)應(yīng)數(shù)值情況見(jiàn)表2。

表2 1986年與2016年統(tǒng)計(jì)分析的水位與庫(kù)容量關(guān)系表

2016年，53.85 m水位高程下庫(kù)容量總共下降4995萬(wàn)m3，59.0 m水位高程之下庫(kù)容量總共下降7564萬(wàn)m3。由表2可知：

1）超過(guò)水位高程50.0 m的新庫(kù)容量小于老庫(kù)容量，越往上新老庫(kù)容量曲線相差幅度越小，同時(shí)水庫(kù)淤積多數(shù)出現(xiàn)在東庫(kù)。東西庫(kù)庫(kù)容量與總庫(kù)容量比較數(shù)據(jù)情況為：西庫(kù)水位為50.0 m～56.0 m區(qū)間下，新庫(kù)容量高于老庫(kù)容量，西庫(kù)沖刷占主導(dǎo)。水位高于56.0 m，新庫(kù)容量低于老庫(kù)容量。東庫(kù)水位高于50.0 m時(shí)，新庫(kù)容量低于老庫(kù)容量，東庫(kù)淤積占主導(dǎo)。總庫(kù)容量比較，水位超過(guò)50.0 m時(shí)新庫(kù)容量低于老庫(kù)容量，且越往上庫(kù)容量下降量越大，但下降率逐漸下降，沖淤態(tài)勢(shì)、改變數(shù)目同西庫(kù)一致。

2）西庫(kù)庫(kù)面較低，且?guī)靺^(qū)多壤土，洪水沖刷概率大。東庫(kù)水位小于56.0 m因洪水沖刷庫(kù)容量增長(zhǎng)。東庫(kù)庫(kù)面大，與泄洪閘距離遠(yuǎn)，泥沙淤積概率大。所以東庫(kù)因泥沙淤積庫(kù)容量下降。

3）西庫(kù)沖刷占主導(dǎo)，東庫(kù)淤積占主導(dǎo)。該水庫(kù)的泥沙淤積重點(diǎn)出現(xiàn)于東庫(kù)。

2.3 泥沙淤積情況探究

由該水庫(kù)（東庫(kù)）檢測(cè)淤積深度值、水位與庫(kù)容關(guān)系獲得淤積數(shù)量見(jiàn)表3。

表3 各水位下的淤積量比較分析情況

由表3可知：淤積深度求得數(shù)據(jù)高于庫(kù)容曲線值，其原因歸納如下：①水庫(kù)建設(shè)前，庫(kù)區(qū)主河槽占用耕地，常年庫(kù)水浸泡后，腐殖土轉(zhuǎn)化為淤泥。檢測(cè)淤積厚度將其包含在內(nèi)，導(dǎo)致計(jì)算數(shù)值較高；②附近水壩之前出現(xiàn)潰壩情況，洪水流到該水庫(kù)時(shí)先沖后淤，和原水位與庫(kù)容關(guān)系有出入；③該水庫(kù)地處平原，在修建時(shí)因測(cè)量器具、方式與技術(shù)手段落后導(dǎo)致水庫(kù)與庫(kù)容關(guān)系對(duì)比時(shí)有出入；④2016年水位與庫(kù)容關(guān)系參照檢測(cè)的水庫(kù)淤積深度計(jì)算，淤積深度等值線間隔0.6 m，導(dǎo)致計(jì)算精度不高。

3 水庫(kù)清淤治理分析

3.1 清淤治理準(zhǔn)則

該水庫(kù)屬于平原水庫(kù)，為實(shí)現(xiàn)防洪與興利的功能，須對(duì)庫(kù)區(qū)進(jìn)行清淤擴(kuò)容。結(jié)合工程特性、庫(kù)區(qū)地形、地質(zhì)情況等實(shí)際狀況[2～5]，基于清淤擴(kuò)容的效用與經(jīng)濟(jì)效能的考量，清淤治理準(zhǔn)則有：

①利于防洪。因該水庫(kù)主要功能就是防洪，其設(shè)計(jì)時(shí)定為100年一遇洪水，檢驗(yàn)要求是1000年一遇洪水。對(duì)其清淤治理務(wù)必實(shí)現(xiàn)水庫(kù)防洪功能要求。

②實(shí)現(xiàn)灌溉。該水庫(kù)不僅防洪，還要興利，興利重要一項(xiàng)內(nèi)容就是灌溉。對(duì)其清淤治理要實(shí)現(xiàn)增加興利庫(kù)容，既要達(dá)到灌溉水量要求，也要達(dá)到灌溉水質(zhì)要求。

③實(shí)現(xiàn)工程安全與運(yùn)行維護(hù)。對(duì)水庫(kù)清淤治理既要對(duì)原有壩體、壩基防滲功能不造成任何威脅，又要保證后期運(yùn)行維護(hù)不受干擾。所以清淤擴(kuò)容選擇于壩前250 m以上區(qū)域?qū)嵤?/p>

④不征地與遷移[6]。對(duì)水庫(kù)清淤擴(kuò)容處理時(shí)的淤積物應(yīng)就近堆放，不得占用其它土地，避免居民遷移，既可以節(jié)約資金又實(shí)現(xiàn)減少污染。

3.2 清淤治理方案

在水庫(kù)清淤擴(kuò)容工程實(shí)施前，首先要處理好淤積物堆放問(wèn)題，避免造成環(huán)境污染[7]。結(jié)合前期調(diào)查結(jié)果，西庫(kù)沖刷占主導(dǎo)，庫(kù)容基本不變，東庫(kù)淤積占主導(dǎo)，死庫(kù)容只有315萬(wàn)m3，水庫(kù)死庫(kù)容基本消失。最后根據(jù)淤泥開(kāi)挖量定出開(kāi)挖土方處理置方式有：部分放置庫(kù)區(qū)上游順53.85 m高程線以南堆放，高度控制在1.2 m，寬度控制在100 m，共計(jì)土方300萬(wàn)m3；部分以人工島方式堆放在庫(kù)區(qū)，共計(jì)土方1420萬(wàn)m3。部分土方可作為附近國(guó)道建設(shè)的路基材料，共計(jì)土方705萬(wàn)m3；部分淤泥可作為本庫(kù)區(qū)建設(shè)用材，共計(jì)4025萬(wàn)m3。除了上述土方，開(kāi)挖淤泥處置方式有：淤泥堆放在壩后，堆放寬度控制在250 m，長(zhǎng)度控制在16 km，淤泥水分蒸發(fā)瀝干后用于庫(kù)區(qū)及當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)材料。

清淤擴(kuò)容后水位、庫(kù)容與面積三者之間的關(guān)系見(jiàn)表4。

表4 水庫(kù)在清淤處理后水位、庫(kù)容量、面積三者之間的關(guān)系表

4 治理效果分析

4.1 興利調(diào)節(jié)

基礎(chǔ)情況：入庫(kù)徑流量選擇若干年入庫(kù)徑流量平均值93609萬(wàn)m3。水庫(kù)蒸發(fā)量：經(jīng)過(guò)若干年觀測(cè)，水庫(kù)蒸發(fā)量均值為1002 mm。水庫(kù)滲流量：多年統(tǒng)計(jì)該水庫(kù)年滲流量占常態(tài)蓄水時(shí)容量15%，即可求得水庫(kù)年滲流量均值為2850萬(wàn)m3。河道基流：為實(shí)現(xiàn)水庫(kù)下游河道的生態(tài)基流用量，設(shè)計(jì)以水庫(kù)多年入庫(kù)徑流量平均值的10.0%求得基流量9256萬(wàn)m3。

興利調(diào)節(jié)：水庫(kù)清淤擴(kuò)容后水庫(kù)主要實(shí)現(xiàn)灌溉與河道基流的用水量。保持死水位50.35 m、汛限水位52.35 m、興利水位52.85 m固定，西庫(kù)庫(kù)容關(guān)系依舊選擇除險(xiǎn)加固的水位與庫(kù)容關(guān)系，東庫(kù)清淤處理后，興利庫(kù)容提升5426萬(wàn)m3。水庫(kù)興利調(diào)節(jié)后的成效如表5中數(shù)據(jù)。

表5 水庫(kù)清淤處理后興利調(diào)節(jié)成效情況

4.2 洪水調(diào)節(jié)

該水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)采取方法：在水位在52.35 m～54.85 m范圍時(shí)，水庫(kù)泄洪量是345 m3/s；水位在54.85 m～56.20 m范圍時(shí)，水庫(kù)泄洪量是880 m3/s；當(dāng)水位在56.20 m～56.85 m范圍時(shí)，水庫(kù)泄洪量是1550 m3/s；當(dāng)水位超過(guò)56.85 m時(shí)，泄洪閘所有均開(kāi)閘泄洪。

洪水調(diào)節(jié)成效。該水庫(kù)以串聯(lián)形式來(lái)計(jì)算洪水調(diào)節(jié)成效[8～9]，依次獲得東西庫(kù)特征水位，具見(jiàn)表6。由表6可知，清淤擴(kuò)容后水庫(kù)保持既有特征水位與運(yùn)行方式，不影響水庫(kù)防洪需求、淹沒(méi)于下游防洪情況。所以保持水庫(kù)除險(xiǎn)加固審批的水庫(kù)特征水位與運(yùn)行方式不變。

表6 該水庫(kù)清淤處理前后規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)比表

5 結(jié)論

合理的清淤方案，可以實(shí)現(xiàn)水庫(kù)增容，為實(shí)現(xiàn)防洪、灌溉等設(shè)計(jì)功能提供保障。通過(guò)調(diào)查水庫(kù)泥沙淤積現(xiàn)狀的基礎(chǔ)資料，獲得該水庫(kù)檢測(cè)淤積深度值、水位與庫(kù)容三者之間關(guān)系?；谏鲜鲫P(guān)系提出清淤治理詳細(xì)方案，并從興利調(diào)節(jié)效果、洪水調(diào)節(jié)兩個(gè)個(gè)方面來(lái)分析水庫(kù)清淤治理效果。水庫(kù)清淤擴(kuò)容完畢后，投入運(yùn)營(yíng)后效果良好，實(shí)現(xiàn)防洪與灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即驗(yàn)證清淤治理措施合理有效。為相似工程提供了良好的范例與經(jīng)驗(yàn)。