關(guān)于水庫(kù)泥沙淤積防治的若干思考

黃再生

摘 要：水庫(kù)在攔截水流的同時(shí)不可避免的會(huì)留住大量的泥沙，這些泥沙如果不經(jīng)過(guò)及時(shí)的科學(xué)處理就會(huì)導(dǎo)致泥沙淤積問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)諸多不良后果。本文通過(guò)介紹水庫(kù)泥沙淤積帶來(lái)的危害，引出了淤泥治理與防治手段，希望可以為水庫(kù)的正常運(yùn)行提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)泥沙淤積;危害;治理;防治

水庫(kù)建設(shè)是我國(guó)水利工程的重要環(huán)節(jié)，其對(duì)于實(shí)現(xiàn)更加高效合理的水源分配利用極為關(guān)鍵，但是泥沙的淤積對(duì)水庫(kù)帶來(lái)的影響是極為嚴(yán)重的，不僅會(huì)使水庫(kù)存水性能和使用壽命縮減，還會(huì)破壞當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境生態(tài)，故而積極地開(kāi)展治理與防治工作是尤為重要的。

一、水庫(kù)泥沙清理不善引發(fā)的不良危害

1.水庫(kù)性能的下降

水庫(kù)需要利用壩體攔截水流并引入到蓄水池當(dāng)中，之后在適合的時(shí)機(jī)開(kāi)閘放水，實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用調(diào)節(jié)。水庫(kù)的環(huán)境空間總是有限的，如果出現(xiàn)了大量的泥沙淤積現(xiàn)象，將會(huì)占據(jù)原有庫(kù)容，導(dǎo)致蓄水能力不足，無(wú)法保證水資源的利用，同時(shí)也不能滿足灌溉、用水、發(fā)電等生產(chǎn)生活的需求。此外，如果在洪水泛濫時(shí)期，水庫(kù)無(wú)法存儲(chǔ)大量的水資源，則也不利于減緩下游洪水出現(xiàn)的態(tài)勢(shì)。

2.造成水庫(kù)自身和周圍環(huán)境的破壞

泥沙中帶有的金屬元素會(huì)破壞水體環(huán)境，并伴隨著回水上延，進(jìn)而就比較容易淹沒(méi)水庫(kù)自身結(jié)構(gòu)，對(duì)周圍城鎮(zhèn)、工業(yè)建筑等造成安全威脅。

二、水庫(kù)泥沙淤積治理方法

1.利用挖泥船清理泥沙

挖泥船有不同的工作方式，廣泛適用于各種水道的泥沙清理，以下主要介紹抓斗式和鏈斗式挖泥船的工作方法。

（1）抓斗式挖泥船。抓斗式挖泥船根據(jù)工作時(shí)的配置可分為自航和非自航兩種。首先，自航式挖泥船自帶泥艙，泥艙的倉(cāng)儲(chǔ)量達(dá)到一定程度時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自航卸載。其次，非自航式挖泥船自身寬度較大，便于應(yīng)對(duì)泥沙的抓取和拋泥，裝載和卸載泥沙都需要通過(guò)泥駁船來(lái)進(jìn)行，利用船身上的機(jī)械抓斗深入水下，插入泥層之中進(jìn)行挖掘和抓取，之后再依靠船上的斗索絞車關(guān)閉并升起抓斗，將挖掘上來(lái)的泥沙放入泥駁船中。這種挖泥船工作原理相對(duì)較為簡(jiǎn)單，可以很好地幫助水庫(kù)清理沉淀已久的泥沙，但是受到抓斗配置的限制，對(duì)于細(xì)沙土的挖掘，工作效率比較低。

（2）鏈斗式挖泥船。鏈斗式挖泥船主要依靠一連串帶有挖斗的斗鏈進(jìn)行水下土層、泥沙的作業(yè)，通過(guò)導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使斗鏈上的各節(jié)挖斗逐個(gè)提升至水面以上，直至達(dá)到斗塔頂部，此時(shí)結(jié)合重力作用，利用設(shè)備的方向翻轉(zhuǎn)，將泥沙傾瀉至泥阱中，再經(jīng)由兩側(cè)的溜泥槽使泥沙流入到泥駁船中，再開(kāi)至指定位置進(jìn)行泥沙卸載工作。

這種挖泥船工作狀態(tài)比較細(xì)致，性能也較為優(yōu)良，挖槽截面較為平整，適用于港口、錨地等的清淤工作。

2.利用虹吸成套設(shè)備清理淤泥

作為一種水力吸泥方法，可以利用專門的成套設(shè)備實(shí)現(xiàn)上游泥沙的吸取以及下游出口的流出。虹吸清淤法的工作效率特別依賴上下游的水位差值，差值越大吸取的泥沙流量也就越大，相反，如果差值過(guò)小就無(wú)法體現(xiàn)虹吸清淤的優(yōu)勢(shì)。具體工作原理主要是利用虹吸式放水涵管，在其中抽取空氣形成真空，受物理因素影響，水中的泥沙會(huì)沿著涵管被吸入到頂部，并且逐漸向下游涵管出口流出。這種工作方法不至于消耗過(guò)多的水資源，且不會(huì)受到季節(jié)因素的影響，同時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際情況利用機(jī)械設(shè)備不間斷地進(jìn)行排淤工作，比較適合用于壩高較高的水庫(kù)。

3.利用氣舉裝置吸取淤泥

這種清淤方法結(jié)合振蕩脈沖射流可以發(fā)揮出極大的功效，利用振蕩脈沖裝置的高壓水射流和射流破碎器可以快速地沖碎水下巖層，并且攪拌水庫(kù)中的淤泥，此時(shí)利用氣舉裝置可以較為便捷地實(shí)現(xiàn)抽取淤泥的工作目的。這種工作方式有很多優(yōu)點(diǎn)，包括：能夠深入到水下較深的位置，并且可以直接將吸出的淤泥轉(zhuǎn)入到排淤管進(jìn)行排放，排放位置可以精確定位，氣舉裝置不像挖淤船需要很大的工程量，自身運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較低，且排淤性能非常優(yōu)秀，很好地契合了我國(guó)環(huán)保建設(shè)的基本理念。

三、水庫(kù)泥沙淤積防治路徑

1.水庫(kù)溯源沖刷

水庫(kù)的溯源沖刷是通過(guò)適當(dāng)?shù)亟档退唬瑥亩a(chǎn)生的向上游發(fā)展的沖刷現(xiàn)象，在淤泥層以下水位降低越多，則向上游沖刷力越強(qiáng)，這種方法可以有效的進(jìn)行水庫(kù)前期泥沙淤積防治工作。溯源沖刷主要發(fā)生在壩前以上和三角洲以上河段，且與汛期的水位變化有關(guān)。發(fā)生沖刷時(shí)會(huì)以沖刷基點(diǎn)為中心，成扇狀向上游輻射，其不僅能夠減小流入的泥沙，還能帶走前期水庫(kù)中殘留的淤泥，工作時(shí)可以結(jié)合專業(yè)人員的計(jì)算，科學(xué)地開(kāi)展溯源沖刷設(shè)計(jì)工作，以便于提升工作效率。但需注意，這種方法較為依靠水體資源數(shù)量，比較適用于水資源豐富的水庫(kù)排淤。

2.水庫(kù)異重流排淤工作

異重流的出現(xiàn)主要與水體密度有關(guān)，當(dāng)原有水庫(kù)中的水體密度與來(lái)水密度不同時(shí)，則觸發(fā)異重流排淤條件，這樣可以防止高含沙量的水體流入到水庫(kù)的蓄水池中。工作時(shí)要配合異重流向壩前移動(dòng)的狀態(tài)及時(shí)打開(kāi)閘門完成泥沙的傾卸任務(wù)。異重流的排沙數(shù)量與當(dāng)?shù)氐匦?、?lái)沙量、來(lái)水量等因素有關(guān)，可以通過(guò)科學(xué)的計(jì)算與設(shè)計(jì)，明確開(kāi)閘時(shí)間等參數(shù)，提升水庫(kù)異重流排沙效果。

3.自吸式管道排沙

隨著水庫(kù)淤泥問(wèn)題的日益嚴(yán)重，自吸式管道排沙方法逐漸被引入到各個(gè)水庫(kù)當(dāng)中，需要利用水庫(kù)的自然水位差，在水庫(kù)的底部鋪設(shè)網(wǎng)狀的排沙底洞，再利用這些底洞管道上的吸泥頭自主吸附并實(shí)現(xiàn)排沙。首先針對(duì)已經(jīng)發(fā)生泥沙淤積的水庫(kù)，要盡可能利用原有的排沙孔洞，科學(xué)地安插管道并逐漸擴(kuò)大覆蓋面積，延伸長(zhǎng)度越接近庫(kù)尾則能排泄出更多的淤泥;其次，針對(duì)新建水庫(kù)的泥沙防治，需要系統(tǒng)科學(xué)地進(jìn)行管道排沙系統(tǒng)的施工，通過(guò)管道和孔洞的合理設(shè)置和開(kāi)關(guān)控制盡可能提升排沙效率。自吸式管道排沙對(duì)水庫(kù)其他設(shè)施影響較小，并減少了排沙過(guò)程中水資源的浪費(fèi)，但是安裝和維護(hù)的花費(fèi)較多，比較適合中小型水庫(kù)的建設(shè)以及淤泥防治。

四、總結(jié)與展望

綜上所述，泥沙淤積對(duì)水庫(kù)以及上下游環(huán)境帶來(lái)的影響是極為嚴(yán)重的，為進(jìn)行及時(shí)有效的治理與防治，就需要有關(guān)人員不斷地深入研究，充分發(fā)揮現(xiàn)有技術(shù)的排沙能力，充分挖掘先進(jìn)技術(shù)的科技含量，減小水庫(kù)淤泥含量，增加水庫(kù)排沙效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張士辰，盛金保，李子陽(yáng)，楊正華.關(guān)于推進(jìn)水庫(kù)清淤工作的研究與建議[J].中國(guó)水利.2017（16）.