中小型水庫(kù)清淤措施分析

杜建濤

（山西省汾河二庫(kù)管理局 山西太原030012）

1 水庫(kù)淤積原因概述

水庫(kù)淤積主要由自然因素與人為因素兩方面造成。

1）自然因素:水土流失和水庫(kù)上游以及周圍泥沙是引起水庫(kù)淤積的主要原因。水庫(kù)流域周圍一般會(huì)覆蓋一些植被，這些植被一旦被破壞，就會(huì)引起水庫(kù)泥沙的淤積。2）人為因素:由于人為因素而引起水庫(kù)淤積現(xiàn)象主要有:在水庫(kù)排水周圍進(jìn)行樹木的砍伐造成水土流失，而引起淤泥堵塞；在水庫(kù)排水周圍進(jìn)行礦物開采而造成水土流失；一些城郊的小型水庫(kù)周邊通常會(huì)進(jìn)行開發(fā)，將原來的排水渠道堵塞，暴雨山洪將泥沙推移入水庫(kù)。

一般情況下，水庫(kù)工程一旦產(chǎn)生和形成淤泥堆積現(xiàn)象，極容易造成灌溉、防洪、發(fā)電等效益的降低，由此直接和間接造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響是難以估量的，若是計(jì)算新修建水庫(kù)的土地、移民補(bǔ)償?shù)仍趦?nèi)，其實(shí)際工作成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于當(dāng)前水庫(kù)清淤工作成本，因此做好清淤工作的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也尤為明顯。

2 常見的水庫(kù)工程清淤措施和施工優(yōu)勢(shì)

2.1 使用水力學(xué)方法對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行清淤

運(yùn)用水力學(xué)方法對(duì)中小型水庫(kù)實(shí)施清淤是較為常見的一種方法。這種方法往往是在修建水庫(kù)之初，已由水庫(kù)工程設(shè)計(jì)單位事先給予了設(shè)計(jì)，并由水庫(kù)工程建設(shè)單位建設(shè)在水庫(kù)主體工程之中。但根據(jù)每座水庫(kù)工程具體建設(shè)情況，對(duì)其所設(shè)計(jì)和建設(shè)的水力學(xué)方法清淤措施方式有所不同，其形式有三種:用異重流排沙、用設(shè)沖沙孔沖沙、用泄水底孔排沙。采用水力學(xué)方法清淤，有其一定的優(yōu)點(diǎn)，即清淤工程不需要預(yù)先排空水庫(kù)，也不需要停止運(yùn)行。在清淤過程中，水庫(kù)可以照常運(yùn)行。但它也有一定的缺點(diǎn)，疏浚只能對(duì)挖淤進(jìn)行有限控制，在遇到洪水期時(shí)，已經(jīng)被開挖的部分還可能再次出現(xiàn)淤塞，并且，它還需要一些淤泥運(yùn)輸裝置以及相應(yīng)的堆料場(chǎng)。因此，必須在淤積物中預(yù)先設(shè)置排水系統(tǒng)，用水力沖沙法排沙通常是有效的，但這些方法耗水量大，此外還必須保證水庫(kù)的重新蓄水量。

2.2 采用干清淤法對(duì)中小型水庫(kù)實(shí)施清淤

采用干清淤法對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行清淤，就是要將水庫(kù)全部水量進(jìn)行排空后，再進(jìn)行清淤工程。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:容易掌握庫(kù)區(qū)內(nèi)的清淤方量，對(duì)水庫(kù)清淤既可清淤見底，也可清除庫(kù)區(qū)邊坡的泥沙，并可將需要清除的泥沙直接運(yùn)走或堆放到庫(kù)外。不過，它具有不可估算的風(fēng)險(xiǎn)，特別是趕上下雨天時(shí)，清淤現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械裝置無法操作，很難估算淤積泥沙深處的排淤速度，進(jìn)而難以估算清淤工程的起止時(shí)間。同時(shí)，在清淤作業(yè)期間，水庫(kù)必須停止運(yùn)行。所以這種方法只能適用于個(gè)別條件特殊的小型水庫(kù)。

2.3 采用虹吸式清淤法對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行清淤

虹吸式清淤方法就是使用虹吸式放水涵管，但需要先將涵管內(nèi)的空氣進(jìn)行排除，形成一種真空狀態(tài)，使水庫(kù)中被淤積的泥沙從涵管進(jìn)口上升到涵管的頂部，從而讓這些被淤積的泥沙不斷地向下游涵管的出口方向流出。虹吸式清淤方法的優(yōu)點(diǎn)是:不需要泄空水庫(kù)內(nèi)的庫(kù)容水，也不必專為清淤而專門消耗庫(kù)區(qū)內(nèi)的水量，并且，它還不受來水季節(jié)的限制，可以結(jié)合各季所實(shí)施的灌溉進(jìn)行常年排沙。但它的缺點(diǎn)是:需要依靠水庫(kù)上下游的水位差來決定其輸出流量的大小，而對(duì)水庫(kù)的清淤范圍，也僅僅是局限在水庫(kù)大壩前的一定范圍，同時(shí)，還需要消耗大量的水，所以這種方法適用于較大壩高的水庫(kù)。

2.4 采用橫向沖蝕排沙法對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行清淤

橫向沖蝕排沙主要是利用水庫(kù)所特有的高灘深槽形態(tài)，且依靠其形成的強(qiáng)烈重力侵蝕與水力沖刷作用相結(jié)合，對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)的淤灘實(shí)施破離和輸移。具體做法是:在庫(kù)首的河床或庫(kù)區(qū)支流的溝口處設(shè)置低壩擋水，截引河水到沿庫(kù)周而修建的渠道或管道內(nèi)，以居高臨下的優(yōu)勢(shì)，對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)的淤灘實(shí)施沖蝕。橫向沖蝕需要有三部分的輔助工程:一是取水設(shè)施，也就是要有低壩或者是一定的揚(yáng)水機(jī)械，作用在于抬高水位，以滿足沖蝕庫(kù)區(qū)淤灘所需要的流量；二是是輸水設(shè)施，像渠道、明槽或者是管道，作用在于將水流送至待沖庫(kù)段；三是相應(yīng)的沖灘設(shè)施，主要是要有泄水口與集流槽，作用在于將輸水設(shè)施當(dāng)中的水流，有計(jì)劃地分配，并導(dǎo)引至水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)的淤灘表面，以便進(jìn)行沖灘拉淤。

橫向沖蝕排沙方法具有的特點(diǎn):一是清淤效率較高；二是清淤的成本比較低廉；三是耗水量少；四是其應(yīng)用的范圍廣。所以，它特別適用于泥沙淤積比較嚴(yán)重，且水資源相對(duì)貧乏的干旱與半干旱地區(qū)的中小型水庫(kù)的清淤作業(yè)。

2.5 采用引水沖灘法對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行清淤

采用引水沖灘法對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行清淤，其實(shí)就是利用水庫(kù)庫(kù)區(qū)高灘深槽的淤積形態(tài)，截引河水流到沿庫(kù)周而修建的引水渠之內(nèi)，靠人為增大引水渠內(nèi)的水流勢(shì)能，并且依靠水流的重力侵蝕和水力的沖刷作用對(duì)淤灘進(jìn)行破壞和輸移。當(dāng)然，使用引水沖灘法在中小型水庫(kù)內(nèi)進(jìn)行清淤，是需要具備以下條件的:

1）要有放空水庫(kù)或處在低水位運(yùn)用的機(jī)會(huì)，以使庫(kù)區(qū)內(nèi)的淤灘面得以充分的暴露；2）需要具備較低的排沙底洞；3）需要具備一定的清水基流；4）水庫(kù)下游最好具備渾水淤灌的條件，讓流出水庫(kù)的渾水與泥沙可得到有效利用。除此以外，使用引水沖灘法對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行清淤，還需要一些工程設(shè)施包括:1）要有擋水低壩或者是水閘，它位于水庫(kù)的末端或者是靠近水庫(kù)末端的地方，作用在于調(diào)蓄一定的水量，以抬高水位，便于導(dǎo)水入渠；2）要有引水渠或者是輸水管道設(shè)施，它的作用是將水流輸送到庫(kù)區(qū)淤積的灘面上；3）要有沖刷溝沿灘面的最大坡降方向并需要布設(shè)在灘面上，從引水渠延伸到水渠主槽之上，作用是為集中水流，以加大水流的單寬流量，便于提高沖蝕的效果。此方法更適合于中小型水庫(kù)中的小型水庫(kù)。

2.6 采用振蕩脈沖射流與氣舉法對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行清淤

用振蕩脈沖射流與氣舉法對(duì)中小型水庫(kù)實(shí)施清淤，主要是利用高壓水射流對(duì)水下淤積物進(jìn)行攪拌破碎，再由氣舉裝置對(duì)淤積泥沙進(jìn)行吸排。振蕩脈沖射流與氣舉清淤法需要的裝置是由氣舉、射流破碎器、高壓水泵、吸淤管、排泥管、固液分離裝置、卷揚(yáng)機(jī)、空壓機(jī)、進(jìn)排氣管、柴油發(fā)電機(jī)和船體等清淤系統(tǒng)組成。它與傳統(tǒng)的水庫(kù)清淤工藝相比，依靠脈沖水射流與氣舉相聯(lián)合的作用，它具有清淤工作效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、使用操作簡(jiǎn)便、裝置部件磨損消耗少和對(duì)裝置維修簡(jiǎn)單等的特點(diǎn)。

3 結(jié)語

總的來說，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)中小型水庫(kù)的清淤技術(shù)措施，按照工作動(dòng)力可以分為兩大類:一類是無動(dòng)力的水庫(kù)清淤技術(shù)方式，像虹吸式與薩克斯管形槽孔式等；另一類則是有動(dòng)力的水庫(kù)清淤技術(shù)方式，像潛水泥泵絞吸式船、氣力泵與水力吸呢裝置等。對(duì)水庫(kù)清淤技術(shù)措施的研究早已歷史悠久的探討課題，它伴隨著水庫(kù)的興建而產(chǎn)生，也將伴隨著水庫(kù)的不斷運(yùn)行而繼續(xù)進(jìn)行研究下去。由于每一個(gè)水庫(kù)在工作的過程中周邊環(huán)境、地理位置、氣候條件和施工方式都存在著一定的差異和不足，因而在清淤的時(shí)候應(yīng)當(dāng)結(jié)合自身的經(jīng)濟(jì)條件和其他各種狀況來選擇一項(xiàng)合適的清淤措施和方法，從而保證整個(gè)水庫(kù)清淤工作的順利、持續(xù)進(jìn)行，為社會(huì)發(fā)展提供良好的保證基礎(chǔ)和依據(jù)。