第十四師皮山農(nóng)場躍進(jìn)水庫淤積地質(zhì)分析及清淤建議

楊軍田

（石河子市吉泰巖土工程有限責(zé)任公司，新疆 石河子 832000）

1 概述

第十四師皮山農(nóng)場躍進(jìn)水庫位于皮山河河道下游近末端，塔里木盆地南緣，庫區(qū)中心地理坐標(biāo)：東經(jīng)78°21′50"，北緯37°38′20"，距離第十四師皮山農(nóng)場場部10.5 km、皮山縣城7.5 km。水庫外圍為塔克拉瑪干沙漠，屬于沙漠邊緣綠洲區(qū)平原水庫。

2021年躍進(jìn)水庫庫區(qū)實地測量發(fā)現(xiàn)，正常蓄水位對應(yīng)庫容245.3萬m3，原設(shè)計庫容正常蓄水位庫容500萬m3，水庫淤積達(dá)255萬m3，淤積物超過總庫容50%，嚴(yán)重影響水庫庫容及環(huán)境效益、農(nóng)業(yè)灌溉效益及漁業(yè)效益，水庫清淤治理是非常必要的[1]。

2 皮山河河流概況

皮山河是和田地區(qū)第四大河，發(fā)源于昆侖山海拔6 000 m以上高山冰川地帶，由南向北流經(jīng)皮山縣城，最后消失于塔克拉瑪干沙漠，河流全長近160 km。

皮山河流域為氣候極端干旱、植被覆蓋較差的區(qū)域，流域水土極易流失。皮山河具有典型干旱區(qū)河流特征，與新疆其他河流特性基本一致，徑流量年內(nèi)分配不均衡，四季分配不均衡；徑流量年際變化小，年徑流受冰川影響，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。

根據(jù)皮山河水文站資料，皮山河多年平均年徑流量3.5億m3，實測最大、最小年徑流量為5.59億m3、2.66億m3，最大最小年徑流量比值約2.1，徑流量年際變化小；皮山河最大年懸移質(zhì)輸沙量達(dá)461萬t，最小年懸移質(zhì)輸沙也有296萬t，屬于含沙量較大的河流。

3 庫區(qū)地質(zhì)概況

皮山農(nóng)場躍進(jìn)水庫庫區(qū)位于河流沖洪積細(xì)土平原及沙漠地貌過渡地帶，地勢總體南高北低，由南向北傾斜，地勢平坦開闊。

皮山河下游近末端河面開闊，河流枝杈較多，流速較小，沖切深度不大，古河道發(fā)育，低洼處地下水出露，形成濕地地貌。水庫外圍分布廣闊風(fēng)積地貌，沙丘呈斷壟狀斷續(xù)分布，地下水位埋深淺的地段則呈島狀，高度一般較小。

水庫庫區(qū)原始地層以新近沉積的粉細(xì)砂和粉土為主，厚度較大，一般大于50 m，多呈土灰色，密實度相對較好，多為稍密狀，不含粗大漂卵礫石，粉細(xì)粒含量較多，幾乎不含黏土夾層。庫外分布松散狀態(tài)的風(fēng)積沙，厚度與沙丘相對高度有關(guān)，多在3～5 m，局部厚度可達(dá)10 m。

水庫內(nèi)則分布新近沉積淤積粉細(xì)砂和淤泥質(zhì)土，土灰色、灰黑色，松散，很濕，呈飽和狀，稍具腐臭味，震動后極易發(fā)生震陷和液化，出現(xiàn)水土分離現(xiàn)象；土體未完成固結(jié)變形，沉降變形量一般較大。

4 庫區(qū)淤積物來源及其特性

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，躍進(jìn)水庫淤積物來源有兩類：一類為皮山河洪水?dāng)y帶懸移質(zhì)泥砂，是重要來源；另一類為庫區(qū)周圍風(fēng)沙季節(jié)的風(fēng)積砂，屬于水庫淤積物次重要來源。

4.1 懸移質(zhì)泥砂及特性

懸移質(zhì)泥沙主要為皮山河洪水季節(jié)攜帶的懸移質(zhì)，受洪水流量、流速、含沙量等水文特征影響。懸移質(zhì)泥沙沉積符合水動力學(xué)特征，沉積分層韻律明顯，懸移質(zhì)粒徑從上游至下游逐漸變細(xì)，成分由粗砂變成粉細(xì)砂、粉土。

庫區(qū)懸移質(zhì)淤積多由水動力環(huán)境作用形成，表呈分布薄層1～2 cm厚富含有機(jī)質(zhì)的淤泥層，灰黑色、黑色，具腐臭味，透水性差，具有相對隔水作用。下部3.0～7.5 m（揭露最大厚度）厚度粉細(xì)砂層，呈土灰色、青灰色，很濕，飽和狀，松散，較均勻，物理力學(xué)性質(zhì)較差，具高壓縮性，屬于軟弱土。

據(jù)室內(nèi)試驗統(tǒng)計分析，粉細(xì)砂中典型顆粒組成：大于0.50 mm含量3%，0.50～0.25 mm含量13%，0.250～0.075 mm含量5%，小于0.075 mm含量19%。界限粒徑d60為0.150 mm，中間粒徑d30為0.092 mm，有效粒徑d30為0.061 mm，不均勻系數(shù)Cu為2.520，曲率系數(shù)Cc為0.890。

4.2 風(fēng)積砂及特性

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，庫區(qū)東壩段風(fēng)積砂已經(jīng)淤平并翻越了防浪墻進(jìn)入庫區(qū)，南部、西部庫區(qū)外及水庫邊分布大量移動風(fēng)積沙丘，風(fēng)沙季節(jié)將有大量粉細(xì)砂隨風(fēng)滾動，進(jìn)而沉積于庫區(qū)，形成水庫淤積物。

室內(nèi)試驗顯示，庫區(qū)周邊風(fēng)積砂典型顆粒組成：粉細(xì)砂中大于0.5 mm含量約3%，0.50～0.25 mm含量13%，0.250～0.075 mm含量63%，小于0.075 mm含量21%。界限粒徑d60為0.160 mm，中間粒徑d30為0.091 mm，有效粒徑d30為0.059 mm，不均勻系數(shù)Cu為2.62，曲率系數(shù)Cc為0.89。風(fēng)積砂顆粒組成與庫區(qū)內(nèi)淤積物顆粒成份大致相近，證明庫區(qū)淤積物來源于風(fēng)積沙。

5 庫區(qū)淤積特征及清淤條件

皮山農(nóng)場躍進(jìn)水庫蓄水面積約1.76 km2，根據(jù)本次工作成果，庫區(qū)內(nèi)淤積層加權(quán)平均厚度1.8 m，淤積物方量317萬m3。結(jié)合本次地質(zhì)勘探工作成果，分區(qū)統(tǒng)計分析庫容面積、水淹情況、淤積物性質(zhì)、通行和清淤施工難易程度。

Ⅰ區(qū)位于庫區(qū)南側(cè)進(jìn)庫渠終點至進(jìn)庫300 m范圍，面積約0.01 km2，高水位時才會淹沒，正常蓄水為時出露水面，低水位時零星庫容有水。淤積層厚度小于0.5 m，體積0.5×104m3，土體稍濕—很濕，密實程度較好，稍密狀態(tài)。行人和車輛基本可以通行，局部地段存在陷車現(xiàn)象，鏟挖施工條件較好，基本為水位以上清淤，清淤施工條件相對較好。

Ⅱ區(qū)位于Ⅰ區(qū)北側(cè)，面積約0.32 km2，正常蓄水位時會淹沒，低水位時露出水面，局部庫容常年有積水。淤積層厚度0.5～1.0 m，體積32 × 104m3，土體濕—很濕，密實程度差，呈松散—稍密狀態(tài)，震動后出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象。低水位時行人可通行，車輛通行較差，陷車現(xiàn)象明顯，鏟挖施工條件較差，基本為地下水位以下清淤，清淤施工條件較差。

Ⅲ區(qū)位于Ⅱ區(qū)北側(cè)，面積約0.99 km2，平水位時會淹沒，低水位時少量露出水面，多數(shù)庫容常年有積水。淤積層厚度1.0～2.0 m，體積約149×104m3，土體呈很濕—飽和，密實程度差，呈松散狀態(tài)，震動后極易發(fā)生震陷和液化，出現(xiàn)水土分離，存在流砂、流土現(xiàn)象。人勉強(qiáng)能通行，車輛基本不能通行，為水位以下清淤，施工條件差。

Ⅳ區(qū)位于Ⅲ區(qū)北側(cè)，面積約0.27 km2，平水位時會淹沒，多數(shù)庫容常年有積水，低水位時零星庫容露出水面。淤積層厚度2.0～3.0 m，體積約67.5 ×104m3，淤積層土體飽和，密實程度很差，松散狀態(tài)，流砂、流土現(xiàn)象明顯。車輛和行人不能通行，水位以下清淤，清淤條件很差。

Ⅴ區(qū)位于Ⅳ區(qū)內(nèi)部，面積約0.17 km2，常年被水淹沒。淤積層厚度3.0～5.0 m，體積約68 × 104m3，水位深處含有厚度約1.0～1.5 m的浮泥結(jié)構(gòu)，飽和狀，流砂、流土強(qiáng)烈。行人和車輛不能通行，均為水位以下清淤，清淤條件很差。

6 清淤及淤積物運輸建議

水庫運行期間由于灌溉及淤積物特性等原因，淤積物瀝干時間不寬裕，淤積層水體排出效果差，根據(jù)這些特征本次從清淤順序、清淤設(shè)備和清淤物運輸?shù)葐畏矫娼o出地質(zhì)建議。

6.1 清淤順序

根據(jù)水庫清淤工程一般方案，結(jié)合躍進(jìn)水庫特征及淤積物特點，本項目建議清淤程序：水庫放水→鏟挖排水溝→淤積層瀝水→挖掘機(jī)集料/瀝干→挖掘機(jī)裝料→自卸汽車運輸，施工順序按照由南側(cè)向北呈東西寬條狀逐漸分片區(qū)有序推進(jìn)，庫區(qū)北部淤積物的瀝水時間長，有利施工。

6.2 機(jī)械選擇

淤積層屬于軟弱土具有陷車風(fēng)險，淤積層瀝水時間長，為爭取淤積物更多的濾干時間，挖掘機(jī)需滿足場地布置的情況盡可能的要功效大，確保挖掘設(shè)備在淤積層開挖排水溝、挖瀝水槽、裝料及不陷車，挖裝設(shè)備建議選取履帶式。庫內(nèi)出渣車輛建議選用15 t自卸汽車，并在指定、規(guī)劃鋪設(shè)鋼板的道路上行駛。

6.3 淤積物運輸

躍進(jìn)水庫北東西三面圍壩，壩體為粉細(xì)砂，防護(hù)體為混凝土面板，壩體不允許重載碾壓，淤積物運輸建議采用挖掘機(jī)+自卸汽車的運輸方案，棄碴場可選用推土機(jī)推鏟平整。