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        高林水庫淤積成因及其危害分析

        2012-10-20 06:40:26尹棟棟
        山西水利 2012年11期
        關(guān)鍵詞:高林排沙庫容

        尹棟棟

        (平遙縣惠柳瀴水利管理處,山西 平遙 031100)

        1 水庫概況

        1.1 庫區(qū)流域概況

        高林水庫為小(一)型水庫,與南王水庫串聯(lián)使用。距平遙古城南7 km處,屬黃河流域汾河水系一級支流柳根河中上游,東青沙河上游,高林水庫溢洪道下游。高程在1 100 m以上為砂巖石山區(qū),該區(qū)覆蓋條件差,地貌形態(tài)復(fù)雜,水流切割成的V型沖溝直通山頂,巖石裸露,風(fēng)化嚴(yán)重,為太行山西翼延伸支脈孟山中低山區(qū);高程在1 050~1 100 m之間為砂巖土石山區(qū),該區(qū)覆蓋條件差,水土流失嚴(yán)重,其地面為砂巖夾風(fēng)化物,屬單斜構(gòu)造,剝蝕和水蝕作用強(qiáng)烈,呈巖狀剝落,基本為剝蝕構(gòu)造地貌,壩址上游部分為黃土丘陵區(qū),現(xiàn)已形成層層梯田,地貌形態(tài)復(fù)雜,溝壑縱橫交錯,水土流失嚴(yán)重。

        高林水庫流域?qū)儆诘湫偷拇箨懶园敫珊禋夂?,多年平均降雨?81.8 mm,且年內(nèi)降雨分配極不均勻,6—9月雨量占全年雨量的73%,多年平均氣溫10.1℃,年平均蒸發(fā)量1 876.8 mm,無霜期166 d,年平均風(fēng)速1.7 m/s。

        1.2 水庫樞紐工程基本情況

        高林水庫控制流域面積為75.50 km2,主河道長6.70 km,流域?qū)?.43 km,水庫總庫容124萬m3。樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪輸水洞組成。

        大壩為均質(zhì)土壩,河底高程現(xiàn)為790.98 m,壩頂高程811.62 m,壩高20.64 m,現(xiàn)庫底淤積高程為787.48 m,離壩頂只有4.14 m,壩頂寬5 m,上游邊坡為 1∶3,壩坡設(shè)有干砌石護(hù)坡,下游邊坡為 1∶2,1∶1.75,壩坡為草皮覆蓋。

        溢洪道為開敞式,全長276 m,均寬13.50 m,由進(jìn)口段、明流段、陡坡段、消力池組成。進(jìn)口段為擴(kuò)散式,橫穿汾屯公路,建橋3孔,每孔凈寬4.5 m。進(jìn)口高程為804.98 m。側(cè)墻高5 m,基礎(chǔ)深1 m,其頂寬0.5 m,底寬2 m,為漿砌石結(jié)構(gòu)。溢洪道最大泄量157 m3/s。

        泄洪輸水洞建于大壩左端,洞長80 m,洞內(nèi)縱坡1/200,進(jìn)口高程為798.48 m。洞寬2.4 m,洞直墻高1.2 m。因當(dāng)時為無壓設(shè)計,有壓過水時,洞內(nèi)產(chǎn)生裂縫,于1985年在洞內(nèi)套入直徑1 m、壁厚7 mm的鋼管,出口閘閥控制,消能設(shè)施齊全。后由于庫區(qū)淤積嚴(yán)重,堵塞進(jìn)口,致使涵洞不能放水,因此,在1986年將涵洞管道進(jìn)口設(shè)豎井,斷面直徑1 m,高5.4 m,以保證涵洞放水暢通。洞內(nèi)最大泄量6.9 m3/s。

        高林水庫始建于1971年10月,1972年攔洪蓄水,1973年受益,同年溢洪道處壩體滑坡,于1975年修復(fù),1976年竣工,1983年對溢洪道進(jìn)行了除險加固,修復(fù)溢洪道尾部工程,并將大壩加寬到5 m。

        2 水庫現(xiàn)狀

        2.1 歷年來水情況

        柳根河來水以洪水為主,來水時間6—9月。通過對水庫1973—1990年報廢的逐年來水量統(tǒng)計表的分析,水庫運(yùn)行17年間共計引蓄水1 934.01萬m3,年平均引蓄水113.76萬m3。

        2.2 水庫運(yùn)行期間洪水調(diào)節(jié)情況

        水庫建庫以來,最大洪水發(fā)生在1988年8月13日至14日,據(jù)實(shí)測吊犁溝站降雨67 mm,南王水庫降雨90.3 mm,由于水量集中,24 h之內(nèi)柳根河出現(xiàn)3次洪峰,行洪時間達(dá)15 h,洪量共計274.18萬m3,這次洪水致使水庫下游中都鄉(xiāng)內(nèi)河道兩處決口,淹沒道虎壁、南良、北良、橋頭、南姚、北姚、曹村7個村,受災(zāi)農(nóng)田289.2 hm2,沒有造成人員傷亡。

        2.3 淤積記錄情況

        從1973年正式運(yùn)行到1990年,對水庫進(jìn)行了4次淤積測量。分別為:1979年淤積量55.57萬m3;1981年淤積量82.32萬m3;1985年淤積量102.16萬m3;1990 年淤積量 124 萬 m3。

        水庫運(yùn)行17年,引蓄水量總計1 934.01萬m3,總淤積量124萬m3,每立方米引水含沙量為6.4%,截至1990年水庫已無調(diào)蓄庫容。

        由于高林水庫淤積嚴(yán)重,現(xiàn)已失去調(diào)蓄能力,只能行洪,來水通過水庫的溢洪道全部下泄。

        3 淤積原因分析

        通過對高林水庫上游河道及流域的勘察和水庫日常管理記錄的分析,水庫淤積原因如下。

        3.1 自然環(huán)境因素

        水庫上游多為村莊,由于農(nóng)村發(fā)展速度加快,使上游河道植被受到嚴(yán)重破壞。部分村莊還實(shí)施了土地復(fù)墾項(xiàng)目,將原有河道改為土地治理項(xiàng)目的新增耕地面積,使得河道原有的植被和卵石層被破壞,導(dǎo)致水庫上游及周邊地表巖土層的風(fēng)化,引發(fā)水土流失,徑流攜帶泥沙進(jìn)入水庫庫區(qū)。

        上游高鐵、高速公路等工程項(xiàng)目的建設(shè),使得河道卵石、河沙非法開采加劇,加大了洪水的含沙量。建筑廢料、生活垃圾等也隨著河道進(jìn)入庫區(qū),而且很難通過泄洪排除。因此工程建設(shè)管理不善也加速了水庫的淤積速度。

        3.2 水庫自身設(shè)計、管理因素

        高林水庫建設(shè)處于大躍進(jìn)時期,設(shè)計中無排沙設(shè)施,泄洪洞實(shí)際最大泄量為5.7 m3/s,根本達(dá)不到排沙要求。溢洪道設(shè)計與來水河道形成直角,溢洪道底高程遠(yuǎn)高于庫底高程,行洪時不利于排泄泥沙。

        在管理運(yùn)行中,由于北方缺水,每年第一場洪水含泥沙量最多,但管理人員往往是在庫容達(dá)到警戒水位才泄洪,致使洪水帶來的泥沙基本沉淀在水庫。

        4 危害分析

        4.1 對水庫自身的危害

        高林水庫的原有主要功能是防洪、灌溉和供水,但淤積卻會給水庫帶來如下危害:

        一是由于水庫庫容淤積,使得水庫的調(diào)洪庫容減少,導(dǎo)致水位抬高,水庫自身的防洪能力大大降低,最后導(dǎo)致失去防洪能力。二是降低了水庫自身收益。淤積物進(jìn)入庫區(qū),減少了水庫的蓄水量,縮小了水庫的有效灌溉面積。三是淤積物的沉積增加了水庫底部單位容積物的密度,有可能增加大壩的下部受力;淤積物的增加有可能縮小或堵塞輸水洞進(jìn)口,影響輸水洞過流(汛期泄洪)能力,從而影響水庫的運(yùn)行安全。四是水庫調(diào)洪庫容減少直接影響下游南王水庫的防洪效率,失去了水庫之間聯(lián)合調(diào)洪調(diào)度的能力,間接加劇了下游南王水庫防洪與蓄水的矛盾。

        4.2 對周邊環(huán)境的危害

        一是水庫淤積使水庫回水區(qū)的河道水位升高,相應(yīng)抬高周圍地區(qū)的地下水位,這樣就可能導(dǎo)致這些地區(qū)土地的鹽漬化現(xiàn)象,或加劇其鹽堿化;二是泥沙淤積會改變水庫以及庫尾以上河道的地形,從而改變水生生物的生存環(huán)境,引起水庫及庫區(qū)以上河道內(nèi)水流的富營養(yǎng)化,使下泄的清水缺乏必要的養(yǎng)分;三是由于淤積,水庫坡降加大,使庫內(nèi)水位不斷抬高,因而使來水和它引起的再淤積不斷上延,引起新的淹沒與浸沒;四是下游南王水庫為水源地,由于高林水庫的淤積報廢,導(dǎo)致水源地水質(zhì)和需水量得不到保證。

        5 結(jié)語

        北方小水庫淤積普遍嚴(yán)重,除對上游河道進(jìn)行綜合治理外,在小水庫除險加固工程中不僅要除害,更要興利。充分考慮庫區(qū)清淤,增加排沙設(shè)施等措施,從而提高水庫興利庫容。建議從以下四方面治理水庫淤積,延長水庫運(yùn)行壽命。第一,提高上游流域區(qū)內(nèi)植被覆蓋率,從源頭解決泥沙問題。第二,在設(shè)計無泄洪排沙洞時,要使泄洪輸水洞滿足排沙方面的要求,兼顧排沙清淤。此項(xiàng)措施應(yīng)在水庫除險加固項(xiàng)目設(shè)計文件中得到重視。第三,運(yùn)行中含泥沙量較大的渾濁洪水要及時排除,以減少水庫的淤積量。第四,政府要大力治理上游村莊及工程建設(shè)的非法占用及亂采濫伐,尤其是工程建設(shè)項(xiàng)目部要將建筑廢料、生活垃圾等妥善處理。

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