談水庫泥沙淤積的防治措施

【摘要】由于水庫淤積，庫容減小，水庫的調(diào)節(jié)能力也隨之減小。水庫的淤積不僅會影響水庫的綜合效益和使用壽命，而且還會使水庫上游的淹沒和浸沒范圍擴(kuò)大，兩岸地下水位升高，造成土地鹽堿化、沼澤化，同時破壞水庫下游河道的水沙平衡，促使下游河床演變加劇。本文主要分析我國水庫泥沙淤積現(xiàn)狀，并提出水庫泥沙淤積的防治措施，以供參考。

【關(guān)鍵詞】水庫泥沙淤積；現(xiàn)狀；防治措施

引言

水庫泥沙淤積問題是一個水庫建設(shè)及運(yùn)行難題。在河流上修建水庫，勢必會破壞天然河流水力、泥沙條件與河床邊界的相對平衡，使水沙條件與河床形態(tài)重新調(diào)整。庫區(qū)水位雍高，水深增大，流速減小，水流輸沙能力顯著降低，造成壩上游庫區(qū)的泥沙淤積，同時也引起壩下游河段或沖或淤的再造床調(diào)整。因此，水庫泥沙淤積問題處理是否妥當(dāng)，將會影響到水庫運(yùn)行中正常效益的發(fā)揮、水庫有效庫容及水庫使用壽命，還會給水利工程及河道帶來新的問題。

一、水庫泥沙淤積的現(xiàn)狀

對流經(jīng)黃土高原的河流來說，泥沙含量較高，水庫泥沙淤積十分嚴(yán)重，三門峽水庫淤積就是一個很突出的實例，給國家造成了很大的損失，還有固原寺口子水庫的淤積等。據(jù)2003年陜西省調(diào)查資料統(tǒng)計，全省建成的472座水庫，總庫容82.48億m3，泥沙淤積量達(dá)9.67億m3，其中73座水庫淤滿報廢；內(nèi)蒙古曾調(diào)查21座100萬m3以上的水庫，淤積量占總庫容的31.40%；青銅峽水電站在1967年至1971年運(yùn)用4年時間內(nèi)，損失庫容達(dá)到86%?？梢?，水庫泥沙淤積問題嚴(yán)重，危害巨大，是一個必須研究解決的水庫技術(shù)問題。

二、水庫泥沙淤積的防治措施

1、加強(qiáng)流域治理

加強(qiáng)水土保持工作無疑是泥沙防治的一條根本途徑但我國水土保持的面廣，工作量巨大，是一項長期而艱難的工作，應(yīng)加強(qiáng)規(guī)劃，分期分批地進(jìn)標(biāo)對于水土流失嚴(yán)重，侵蝕模數(shù)大的流域應(yīng)重點(diǎn)治理；對于已成的大型水庫的集水流域，要優(yōu)先治理，保證水庫的正常運(yùn)行和發(fā)揮效益；對擬建水庫的集水流域，應(yīng)先治理后開也應(yīng)制訂相應(yīng)的開發(fā)政策，以免出現(xiàn)被動局面（美國規(guī)定開發(fā)條件為已治理面積達(dá)70%），在治理措施上要堅持生物與工程措施并舉對坡陡、面蝕嚴(yán)重的流域，要禁牧、禁耕、封山育林植草，并配合工程措施，使之步入良性循環(huán)；對陡坡溝道，除生物措施外，還應(yīng)采取攔泥壩、骨干壩等工程措施進(jìn)行有效的攔泥緩洪，控制溝道下切。

2、泥沙攔截

在水庫上游采取攔沙措施，減少入庫泥沙，是防止和減少水庫淤積的最根本辦法。水庫泥沙主要來自上游流域內(nèi)的地表侵蝕。黃河的泥沙主要來源于黃土高原的千溝萬壑。修建于溝道中的淤地壩，從源頭上攔截、封堵了泥沙向下游輸送的通道，不但能夠抬高侵蝕基準(zhǔn)面，穩(wěn)定溝床，制比溝岸擴(kuò)張、溝底下切和溝頭前進(jìn)，減輕溝道侵蝕，而且能夠攔蓄坡面匯入溝道的泥沙。據(jù)統(tǒng)計，黃土高原地區(qū)已建成大、中、小型淤地壩11萬余座，淤地壩地30多萬hm2，累計攔泥210多億t，減少黃河年輸沙量3億t。淤地壩工程在攔截河流泥沙方面起到了很大作用?！耙橛俟啵煤橛蒙场痹谖覈餍猩蹙?，是一種行之有效的攔截入庫泥沙的方法。它把攔沙與用沙結(jié)合起來，可以變沙害為沙利。在水庫上游選擇有利地形，汛期把挾帶大量泥沙的洪水引入低洼地區(qū)引洪放淤；清水退回河道進(jìn)入水庫調(diào)蓄。這樣即利用汛期水沙改良土壤，擴(kuò)大耕地面積，提高土地肥力，又可以大大減輕水庫的淤積。

3、水庫排沙

（1）異重流排沙。水庫蓄水運(yùn)用時，洪水入庫后，由于入庫渾水比重大于庫內(nèi)清水比重，使入庫洪水潛入庫底向前運(yùn)動。在一定條件下，這種異重流可運(yùn)動到壩前，如果及時打開瀉流排沙底孔，則含沙量高的異重流將會順利出庫。

（2）滯洪排沙。水庫汛期低水位運(yùn)用或空庫迎洪，當(dāng)入庫洪水流量超過出庫洪水流量時，便產(chǎn)生滯洪奎水。但此時庫內(nèi)水流仍具有一定的流速，可將細(xì)顆粒泥沙排出水庫。

（3）渾水水庫排沙。當(dāng)異重流運(yùn)動到壩前，泄流排沙底孔未及時打開，或入庫洪水流量超過出庫洪水流量，就會形成渾水水庫。由于渾水中的泥沙沉速較小，渾水水庫可以維持較長一段時間。抓住此有利時機(jī)，將下層含沙量較高的渾水排出水庫，這種排沙方式稱為渾水水庫排沙。

4、機(jī)械清淤

機(jī)械清淤利用設(shè)備直接將水庫淤沙挖除排出，實現(xiàn)減淤。常見清淤機(jī)械設(shè)備有挖泥船和水力吸泥清淤系統(tǒng)等。挖泥船利用絞刀、耙頭、吸頭、抓斗、鏈斗或鏟斗等設(shè)備進(jìn)行挖沙，具有機(jī)動性好，不受時間、地域限制，耗水量小等優(yōu)點(diǎn)，在我國逐步得到廣泛使用。

針對三峽水庫淤積問題，清華大學(xué)周建軍課題組提出了在庫區(qū)回水末端利用機(jī)械設(shè)備連續(xù)挖粗沙的減淤方式，并利用泥沙數(shù)學(xué)模型模擬水庫的挖沙減淤過程。優(yōu)選出的最佳挖沙方案年均挖沙量約3800萬m3，可使三峽設(shè)計水沙條件下的百年淤積量減少30億畝，水庫動態(tài)防洪庫容增加10%；水庫平衡坡降減少30%，涪陵附近洪水位和淤積面降低約7m，有效抑制淤積和回水上延；重慶河段百年淤積量控制在0.6億m3以下，大大改善庫尾通航條件。

水力吸泥清淤系統(tǒng)利用水庫自然水頭作為能源，借助由操作船、吸頭、管道、聯(lián)接建筑物組成的系統(tǒng)裝置進(jìn)行排淤。

結(jié)語

水庫泥沙淤積是一項需長期進(jìn)行研究解決的水庫技術(shù)問題，關(guān)系到水庫運(yùn)行安全及綜合經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。以上清淤方式，在運(yùn)用時，須因地制宜、因時制宜，根據(jù)水庫的任務(wù)、來水來沙特性、沖淤規(guī)律和庫區(qū)形態(tài)特征進(jìn)行合理的應(yīng)用。只有這樣，才能正確處理泥沙淤積現(xiàn)象，充分發(fā)揮水庫綜合的效益。

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