蘇家峽水庫泥沙淤積問題及防治措施

安潤洲

（甘肅省秦安縣水務(wù)局，741600，秦安）

水庫的防洪、灌溉、供水是以一定庫容為基礎(chǔ)，而保證一定庫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于1962年建成，目前淤積非常嚴重，已成為擺在水庫管理人員面前的一大難題。2007年，甘肅省水利廳組織專家對水庫現(xiàn)場核查，定為三類壩，除險加固以后，泥沙淤積還將是水庫運行面臨的最突出問題，關(guān)系到水庫的使用壽命及經(jīng)濟效益的發(fā)揮。因此，應(yīng)加強對水庫泥沙監(jiān)測，控制庫區(qū)泥沙繼續(xù)增加，探索減少泥沙入庫和清除水庫淤泥的措施。

一、水庫概況及淤積成因

1.水庫概況

蘇家峽水庫是全縣唯一的小（1）型水庫，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的清水河一級支流王家河（渭河三級支流）下游，河流長19 km，控制流域面積67.5 km2，多年平均年徑流量337.5萬m3，比降14.3‰，入庫實測流量0.003 m3/s，多年平均年輸沙量為40.5萬t。該水庫1956年由黃河水利委員會西北工程局派專業(yè)技術(shù)人員勘測設(shè)計，甘肅省水利電力廳批準，始建于1958年，1962年 7月基本竣工，1984—1988年進行了加固維修。蘇家峽水庫壩高42m，壩頂長度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)計總庫容820萬m3，原興利庫容 141萬 m3，調(diào)洪庫容274萬 m3，死庫容 405萬 m3；現(xiàn)總庫容820萬m3，興利庫容45萬m3，調(diào)洪庫容185萬 m3，死庫容 590萬 m3（已淤積530萬m3）。蘇家峽水庫設(shè)計洪水位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)計標準為：50年一遇洪水設(shè)計，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。

2.水庫形成淤積的主要原因

一是植被稀少：蘇家峽水庫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)。降雨來勢猛、強度大，降水和入滲失去平衡，徑流沖刷嚴重，加上黃土質(zhì)地疏松，地形破碎，往往短歷時暴雨降水量不大，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，水庫蓄水養(yǎng)魚淤積達50萬m3，一般不提排沙泄洪閘門，除非有特大暴雨，否則魚就會從排沙閘流失。三是封閉失靈。排沙泄洪閘門啟閉不靈，封閉不嚴，不到警戒水位線不排洪水。四是排沙泄洪閘沒有發(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壩前形成渾水后，排沙泄洪閘關(guān)閉，沒有主管部門的指示不得開啟，排沙泄洪閘失去了應(yīng)有的意義，加上管理缺乏經(jīng)驗，造成水庫嚴重淤積。

二、泥沙淤積造成的主要問題

1.降低了防洪標準

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

2.加大了水庫的淹沒和侵蝕

水庫淤積，特別是庫尾的淤積，使水庫的回水上延，加大了水庫的淹沒面積，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，形成了水庫淤積的“翹尾巴”，同時也影響了庫尾蘇家峽村村民的正常生產(chǎn)和生活。

3.降低了水庫的綜合效益

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

4.下游兩岸引水困難

泥沙在水庫淤積，水庫下泄水量中流量小、清水多，清水會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)險情。

5.排沙泄洪閘關(guān)閉，造成很多不利因素

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

三、防治水庫淤積的措施

1.減少泥沙入庫

蘇家峽水庫上游植被稀少，屬典型的黃土高原西部溝壑區(qū)，水土流失嚴重，水庫泥沙主要來源是流域內(nèi)汛期徑流帶來的，解決的根本措施是在流域內(nèi)開展水土保持和流域綜合治理，控制水土流失，減少入庫泥沙。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，封山育林。根據(jù)中國科學(xué)院西北水土保持生物研究所在北方地區(qū)的試驗，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或攔沙堰來攔截泥沙。

2.減少入庫淤泥

減少入庫淤泥的主要措施：一是引洪放淤。將洪水引入水庫上游的荒灘地、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。國內(nèi)已經(jīng)有在多沙河流保持 “蓄清排渾”的運行成功模式，在水庫上游相鄰的溝道修建并聯(lián)或串聯(lián)的淤地壩，清水時通過引水渠引入水庫儲蓄，洪水時渾水下泄到下游溝道。三是異重流排沙。蘇家峽水庫在1984—1988年的加固中，將原來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入水庫，常常會潛入清水水面以下，沿庫底向壩前運動，形成異重流。只要在異重流來到壩前時及時開啟閘門泄水，排沙效率可達50%～60%，且異重流排沙不需泄空水庫。因此，從維護水庫正常使用壽命出發(fā)，建議汛期多利用異重流措施進行排沙，將水庫庫容的使用壽命與下游河道的不抬高有機地結(jié)合起來，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.清除水庫淤積

清除水庫淤積的主要措施：一是機械清淤法。蘇家峽水庫是一座蓄水型小型水庫，絕大部分來沙被攔蓄在庫內(nèi)，大量的淤積泥沙對水庫正常運行構(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)蘇家峽水庫的自身特性，可采用挖泥船和吸泥泵，但這種方法費用較高，難以承受。二是虹吸清淤法。利用水庫上下游的水位差，將吸頭攪拌起的泥漿通過輸泥管排至水庫下游。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。利用水庫上游攔河壩或圍堰將溝水截住，引入沿庫周布置的輸水高渠，再從輸水高渠進入引槽，依靠渠水具有的水頭，居高臨下，沖刷灘地淤泥進入主槽，通過泄洪洞排出水庫。這種方法一般在空庫或低水位時使用，施工比較簡單，就地取材，造價較低。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底泥沙，使之局部揚起被水流帶走。五是增大排洪能力法。為了增加興利庫容和供水能力，這次除險加固設(shè)計單位在水庫左岸，即溝道主槽方向增設(shè)輸水泄洪洞（水庫右岸設(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

水庫良性運行，需要及時、正確地管理養(yǎng)護，清除庫中的淤積泥沙是管理養(yǎng)護水庫的重要途徑。蘇家峽水庫中的泥沙淤積已影響防洪和綜合效益的發(fā)揮，對其采取清除措施是十分必要的，早開展早受益，開展越早，治理越容易，投資也越少。將清除庫區(qū)中淤積泥沙的重點放在變動回水區(qū)及其四周的“防治型”治理，相對于傳統(tǒng)的壩前清淤“治療型”具有很多優(yōu)點，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，庫區(qū)淤泥的觀測手段由現(xiàn)在的“定性型”向“定量型”轉(zhuǎn)變，提高測驗精度，降低觀測成本。蘇家峽水庫減少入庫淤泥及清除水庫淤積的措施，對其他西北黃土高原地區(qū)蓄水型水庫治理庫區(qū)淤積泥沙有一定的借鑒作用。

[1]盛金保.小型水庫大壩安全與管理問題及對策[J].中國水利，2008（20）.

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

[3]甘肅省水利廳.甘肅省秦安縣蘇家峽水庫大壩安全評價報告[R].2007.