水庫淤積問題研究及對策分析

滕萬軍

(哈爾濱市磨盤山水庫管護(hù)中心,哈爾濱 150001)

1 研究背景

水庫淤積問題一直備受眾多學(xué)者關(guān)注。三峽水庫汛期來沙量占全年來沙量的90%以上,而汛期沙峰輸移與洪峰輸移出現(xiàn)不同步的現(xiàn)象,即存在洪峰沙峰異步現(xiàn)象,這對水庫泥沙淤積分布和形態(tài)將產(chǎn)生直接影響。因此,研究水庫洪峰沙峰異步特性機(jī)理和精細(xì)化減淤調(diào)度方式是十分必要的［1］。同時(shí),我國水庫平均年淤損率高達(dá)2.3%,是世界上水庫平均年淤損率的2～4倍,淤積問題的嚴(yán)重程度高居世界之首。泥沙淤積導(dǎo)致的庫容損失,使水庫的各項(xiàng)功能、安全保障以及綜合效益受到影響。因此,深入開展水庫淤積相關(guān)問題的研究,成為擺在水利工作者面前的重要課題［2］。

目前,我國針對水庫淤積問題已經(jīng)開展了大量的工作,取得了一系列研究成果。但在實(shí)際工作中,還存在一些困難和問題。如水庫淤積治理不僅事關(guān)工程自身安全及效益發(fā)揮,也關(guān)系到人民群眾生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水安全。此外,水庫淤積治理需要綜合運(yùn)用機(jī)械清淤和水力排沙清淤兩種技術(shù)手段,如何制定科學(xué)合理的清淤方案也是亟待解決的問題。

2 水庫淤積問題分析

2.1 淤積問題的定義和影響

水庫淤積問題是指水庫中堆積的沉積物逐漸增多,逐漸抬高了水位,進(jìn)而導(dǎo)致水庫蓄水量減少,淤積位置形成灘頭,湖岸失去平整。淤積現(xiàn)象不僅僅是一種自然水文地理現(xiàn)象,同時(shí)也是人為造成的環(huán)境問題［3］。近年來,隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增加,水資源的利用量增加,水域建設(shè)擴(kuò)大,導(dǎo)致水庫淤積問題日趨嚴(yán)重,給社會生產(chǎn)和人民生活帶來了一系列的負(fù)面影響。

1)水庫淤積問題導(dǎo)致水量不足。水庫淤積嚴(yán)重會導(dǎo)致水庫水位下降,有效蓄水量減少,水庫攔蓄泄洪能力下降,夏季出現(xiàn)枯水的可能性增加,從而影響周邊地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)和居民生活。

2)水庫淤積問題對水質(zhì)造成一定的影響。水庫淤積后,淤積物中的有毒物質(zhì)易向水體中釋放,并與水體中的營養(yǎng)元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和藍(lán)藻增生等問題,從而影響水質(zhì)。

3)水庫淤積問題還會影響水庫周邊的生態(tài)環(huán)境。隨著水庫淤積程度的加重,水體動植物生境退化,生態(tài)系統(tǒng)破壞,生態(tài)環(huán)境惡化,導(dǎo)致水資源的生態(tài)價(jià)值喪失,影響生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

2.2 淤積問題的成因分析

淤積問題是指水庫內(nèi)部因沉淀物質(zhì)不斷累積,導(dǎo)致水位下降、庫容減少、水庫失去應(yīng)有的調(diào)洪調(diào)節(jié)作用,甚至影響水庫安全,對水資源利用和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響的問題。淤積是長期積累的過程,在水庫運(yùn)行中難以避免。淤積問題的成因主要有以下幾點(diǎn):

1)地形不利于水流運(yùn)動。水庫周圍的地形特征往往對淤積產(chǎn)生影響。如湖泊形狀狹長、湖里有大量的湖灣和半島等,都會使水庫內(nèi)部水流速度變慢,水質(zhì)容易產(chǎn)生異動,從而加劇淤積。

2)自然因素影響較大。降雨是水資源的主要來源,也是水庫淤積的主要原因。長期的降雨不僅可以直接影響水庫底部的沉淀物質(zhì)質(zhì)量,還可以改變水庫出入口水流情況,從而使水庫淤積更加嚴(yán)重。

3)人為因素難以忽視。在水庫運(yùn)行過程中,大量的農(nóng)村居民和工業(yè)企業(yè)傾倒污染物進(jìn)入水庫,直接影響水庫水質(zhì)和水位,加重了淤積問題。此外,大規(guī)模的土地開發(fā)、石材采礦等活動,也會使水庫淤積問題日益惡化。

2.3 淤積問題的研究現(xiàn)狀

水庫淤積問題一直是研究的熱點(diǎn)之一。目前,國內(nèi)外學(xué)者圍繞水庫淤積問題進(jìn)行了大量的研究,提出了許多關(guān)于淤積問題的成因和防治方法。

1)從水庫工程的角度出發(fā),學(xué)者們研究了水庫淤積的形成機(jī)理及演化過程。通過對水庫內(nèi)部流動情況、入庫水口、出庫水口等工程因素進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)水庫沖淤作用是水庫淤積的主要原因之一。此外,水庫內(nèi)的水流速度越慢,淤積的程度也會越嚴(yán)重。因此,研究人員提出了一系列關(guān)于水庫工程的改進(jìn)措施,以減輕水庫淤積的影響。

2)還有學(xué)者從環(huán)境因素的角度出發(fā),進(jìn)行了淤積問題的研究。研究發(fā)現(xiàn),水庫周邊的環(huán)境變化會影響水庫內(nèi)部的水流情況,同時(shí)也對淤積問題產(chǎn)生了重要影響。研究表明,流域面積、降雨量、徑流量等都是影響水庫淤積的重要環(huán)境因素。因此,學(xué)者們提出了在控制環(huán)境變化和加強(qiáng)水庫管理等方面的方法,以減輕水庫淤積的影響。

總之,在研究淤積問題的過程中,學(xué)者們綜合分析了各種因素,并針對實(shí)際情況提出了一系列的治理措施。然而,水庫淤積問題是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其中涉及到許多方面的因素,需要我們繼續(xù)加強(qiáng)研究和實(shí)踐,以期找到更有效的治理方法。

3 淤積問題對策探討

3.1 淤積清淤技術(shù)

淤積清淤技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)手段。由于水庫存在著大量的水生植物、浮游生物和底泥等,其淤積情況較為嚴(yán)重。在淤積清淤技術(shù)方面,目前主要有人工清淤和機(jī)器清淤兩種方法。人工清淤方法適用于一些較小的淤積點(diǎn),采用沖淤、挖淤等方式進(jìn)行清淤。而對于大型水庫的清淤,則需要機(jī)器化進(jìn)行操作。機(jī)器化清淤利用了先進(jìn)的機(jī)械清淤設(shè)備,包括大型挖掘機(jī)、抽泥船等,來進(jìn)行淤積泥沙的清理和運(yùn)輸。機(jī)器化清淤具有效率高、清淤效果好、環(huán)保性好的優(yōu)點(diǎn)。

除了淤積清淤技術(shù)之外,淤積物處理與利用也是解決水庫淤積問題的重要方面。淤積物處理與利用包括淤積物分離、減量、安規(guī)處理、資源利用等一系列技術(shù)手段。通過淤積物的處理與利用,可以降低淤積物的數(shù)量和危害程度,還能夠?qū)⒂俜e物轉(zhuǎn)化成可用的便民產(chǎn)品,為人們的生產(chǎn)和生活提供了新的資源。

3.2 淤積物處理與利用

淤積物是水庫淤積問題的主要體現(xiàn),對于水庫的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前,有關(guān)淤積物的處理與利用研究已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注。

1)傳統(tǒng)的淤積物處理方式是采用填埋法,這種方式顯然存在許多缺陷,如浪費(fèi)土地資源、對環(huán)境污染等。因此,目前在淤積物處理方面,越來越多的研究開始轉(zhuǎn)向淤積物的資源化利用方面。淤積物可以用于土地改良、土壤修復(fù)和建筑材料等方面。

2)淤積物的處理及利用存在許多問題,需要進(jìn)一步完善和解決。當(dāng)前關(guān)于淤積物的處理技術(shù)和利用途徑還相對較少,需要進(jìn)一步研究淤積物的物理化學(xué)性質(zhì)和生物特性,以及淤積物的資源化利用技術(shù)等。同時(shí),淤積物的利用市場還比較薄弱,需要拓寬淤積物的利用途徑和市場空間。

3)未來淤積物處理及利用的發(fā)展方向是資源化利用和循環(huán)利用方向。對于淤積物作為一種資源,應(yīng)該采取合理的處理方式和措施,充分利用淤積物的資源價(jià)值,避免浪費(fèi)和污染。同時(shí),可以通過推廣淤積物的資源化利用技術(shù),建立淤積物資源化的產(chǎn)業(yè)鏈,提高淤積物的利用效益。

淤積物的處理和利用研究對于水庫淤積問題的解決具有重要意義,需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究和開發(fā),推廣優(yōu)秀的處理技術(shù)和利用途徑,建立淤積物資源化利用的產(chǎn)業(yè)鏈,最終實(shí)現(xiàn)淤積物的資源化和循環(huán)利用。

3.3 淤積防治措施

針對淤積問題,應(yīng)采取一系列的防治措施。

1)應(yīng)該在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益上全面評估。從源頭上減少淤積物的輸入量,這需要通過加強(qiáng)采砂管理、減緩山地侵蝕、控制土地開墾等措施來實(shí)現(xiàn)。同時(shí),應(yīng)該加強(qiáng)水庫的運(yùn)行維護(hù)管理,及時(shí)進(jìn)行清淤和疏浚。對于已經(jīng)發(fā)生的淤積問題,可以通過利用淤積物提高土地肥力、生產(chǎn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)材料等方式進(jìn)行綜合利用,避免對環(huán)境的二次污染。

2)定期檢查水庫水下淤積情況,根據(jù)情況進(jìn)行清淤。在清淤過程中,應(yīng)該注意對淤積物的處理?？梢詫⒂俜e物通過破碎、篩選等工藝處理成各種規(guī)格的建材和回收利用的資源,這不僅可以創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)收益,也可以降低排放污染物對環(huán)境的影響。

3)加強(qiáng)對水庫周邊環(huán)境的管理和維護(hù),遏制亂砍濫伐、野生動植物破壞等現(xiàn)象。同時(shí),需要加強(qiáng)宣傳教育,提高公眾對水庫淤積問題的認(rèn)識和應(yīng)對能力。在實(shí)際操作中,還需要加強(qiáng)政策和法規(guī)的建設(shè),對相關(guān)部門的責(zé)任和義務(wù)進(jìn)行明確,建立相應(yīng)的考核和獎懲機(jī)制,切實(shí)加強(qiáng)水庫淤積的防治工作。

4 對策實(shí)施效果評估

4.1 對策實(shí)施效果評估方法

對策實(shí)施效果評估方法分為定量和定性方法。定量方法是通過數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)和分析來評估對策實(shí)施效果的方法。常用的方法有水質(zhì)監(jiān)測、水流量監(jiān)測、淤積情況監(jiān)測等。定性方法是通過專家評估、問卷調(diào)查等方法來評估對策實(shí)施效果的方法。常用的方法有專家打分法、層次分析法、模糊綜合評價(jià)法等［4］。通過對專家意見和調(diào)查數(shù)據(jù)的綜合評估,可以得出對策實(shí)施效果的定性評估結(jié)果。

4.2 對策實(shí)施效果評估結(jié)果

淤積治理對水庫的水位控制具有明顯效果。通過對水位進(jìn)行長時(shí)間的監(jiān)測發(fā)現(xiàn),淤積治理后水位變化幅度更小,且水位波動頻率明顯減少。這表明淤積治理有效緩解了水位變化過快的情況,保證了水庫的正常運(yùn)行。

淤積治理對提升水庫蓄水能力也有著顯著的效果。對治理前后的水庫容積和蓄水跟蹤進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn),淤積治理后水庫容積顯著增加,最大蓄水量也明顯提高,這為水庫的日常運(yùn)營提供了更多的靈活性和安全性,同時(shí)也為全社會的水資源利用提供了更多保障。

在社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面,淤積治理同樣給予了重要的貢獻(xiàn)。淤積治理有效解決了淤積帶來的災(zāi)害隱患和水資源短缺問題,為周邊的發(fā)展提供了保障,同時(shí)在生態(tài)保護(hù)和水資源利用方面也起到了重要的支撐作用。

5 淤積問題研究展望

本文對淤積問題的成因和導(dǎo)致的影響進(jìn)行了分析研究。通過對淤積形成的因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),水文水力條件是影響水庫淤積的主要因素,土地利用、流域狀況以及降雨等氣候因素也是淤積問題的重要影響因素,制定科學(xué)、合理、有針對性的水庫淤積治理措施和管理模式非常重要。

針對淤積問題,未來的研究應(yīng)向兩個(gè)方向展開:①進(jìn)一步深入分析影響淤積的因素,因?yàn)橹挥袦?zhǔn)確找到問題的根源,才能夠提出切實(shí)可行的解決方案;②需要加強(qiáng)水文監(jiān)測和預(yù)測的能力,利用現(xiàn)代技術(shù)手段提高水文水資源的信息化管理水平［5］;③加強(qiáng)實(shí)地考察和數(shù)據(jù)收集,增加了解淤積情況的深度和廣度。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高和水資源管理的不斷完善,未來淤積問題的治理還需要從綜合性的角度出發(fā),多做探索和設(shè)計(jì),才能更好地保障水庫的安全和水資源的可持續(xù)發(fā)展。

總之,水庫淤積問題是一個(gè)比較困難的、綜合性的問題。要加強(qiáng)對于淤積問題的研究,提出切實(shí)可行的對策措施,并在實(shí)踐中不斷完善和創(chuàng)新,才能有效解決淤積問題,保障水資源的合理利用和生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展。