王 嬌

（營口市水利勘測建筑設(shè)計院，遼寧 營口 115000）

清淤擴容不僅達到設(shè)定灌溉面積的需水量，而且可提供給下游河道生態(tài)基流水，提升下游生態(tài)環(huán)境。常態(tài)蓄水位時，水深應(yīng)實現(xiàn)水體自凈能力[1]。提升水庫周圍生態(tài)環(huán)境，達到資源循環(huán)利用的效果。水庫的防洪功能得到進一步提升，清淤擴容的重點是要實現(xiàn)恢復(fù)死庫容，提升水庫有效庫容。本文結(jié)合BS水庫淤積現(xiàn)狀及清淤治理準則，對水庫清淤治理方案及其治理效果進行探討分析。

1 概況

BS水庫地處某省省會北部，屬黃河支流某河的控制工程，流域面積達3062 km2，具有防洪、灌溉、養(yǎng)殖、發(fā)電等功能。水庫設(shè)計容量為16.25億m3，興利庫容量是2.15億m3，由于泥沙淤積，現(xiàn)水庫容量變成15.66億m3，興利庫容量變成1.89億m3。水庫建筑物很多，引洪道將該水庫分成東西兩個庫區(qū)。該水庫屬于平原水庫，庫床比降小，庫底面積大，水壩上游水進到庫區(qū)后，下泄速率小且下泄通道長，致使很多泥沙淤積在庫區(qū)，從而導(dǎo)致庫容不斷下降。設(shè)計庫容淤積后逐漸在興利庫容淤積，最后對防洪庫容造成影響。淤積物堆積，水深減小，水體自凈能力下降。

2 水庫泥沙淤積現(xiàn)狀

2.1 淤積情況檢測分析

2017年全面對水庫泥沙淤積狀況進行檢測，參考檢測的水庫淤積深度并考慮庫區(qū)地形具體情況，求得該水庫東庫庫區(qū)淤積量，見表1。水庫檢測淤積深度等值線圖見圖1。

圖1 檢測獲得的水庫淤積深度等值線示意圖

表1 該水庫東庫庫區(qū)淤積量情況

從表1數(shù)據(jù)得：淤積總值是7677萬m3。興利水位下的淤積量7363萬m3。其中死水位以下占比49.80%，死水位到興利水位區(qū)段占比46.20%，興利水位以上占比4.0%。

2.2 水位與庫容關(guān)系分析

根據(jù)1986年度與2016年度的水位監(jiān)測與庫容數(shù)據(jù)統(tǒng)計，分別將東、西庫的水位和庫容數(shù)值一一對應(yīng)以探究兩者之間的關(guān)系，具體對應(yīng)數(shù)值情況見表2。

表2 1986年與2016年統(tǒng)計分析的水位與庫容量關(guān)系表

2016年，53.85 m水位高程下庫容量總共下降4995萬m3，59.0 m水位高程之下庫容量總共下降7564萬m3。由表2可知：

1）超過水位高程50.0 m的新庫容量小于老庫容量，越往上新老庫容量曲線相差幅度越小，同時水庫淤積多數(shù)出現(xiàn)在東庫。東西庫庫容量與總庫容量比較數(shù)據(jù)情況為：西庫水位為50.0 m～56.0 m區(qū)間下，新庫容量高于老庫容量，西庫沖刷占主導(dǎo)。水位高于56.0 m，新庫容量低于老庫容量。東庫水位高于50.0 m時，新庫容量低于老庫容量，東庫淤積占主導(dǎo)?？値烊萘勘容^，水位超過50.0 m時新庫容量低于老庫容量，且越往上庫容量下降量越大，但下降率逐漸下降，沖淤態(tài)勢、改變數(shù)目同西庫一致。

2）西庫庫面較低，且?guī)靺^(qū)多壤土，洪水沖刷概率大。東庫水位小于56.0 m因洪水沖刷庫容量增長。東庫庫面大，與泄洪閘距離遠，泥沙淤積概率大。所以東庫因泥沙淤積庫容量下降。

3）西庫沖刷占主導(dǎo)，東庫淤積占主導(dǎo)。該水庫的泥沙淤積重點出現(xiàn)于東庫。

2.3 泥沙淤積情況探究

由該水庫（東庫）檢測淤積深度值、水位與庫容關(guān)系獲得淤積數(shù)量見表3。

表3 各水位下的淤積量比較分析情況

由表3可知：淤積深度求得數(shù)據(jù)高于庫容曲線值，其原因歸納如下：①水庫建設(shè)前，庫區(qū)主河槽占用耕地，常年庫水浸泡后，腐殖土轉(zhuǎn)化為淤泥。檢測淤積厚度將其包含在內(nèi)，導(dǎo)致計算數(shù)值較高；②附近水壩之前出現(xiàn)潰壩情況，洪水流到該水庫時先沖后淤，和原水位與庫容關(guān)系有出入；③該水庫地處平原，在修建時因測量器具、方式與技術(shù)手段落后導(dǎo)致水庫與庫容關(guān)系對比時有出入；④2016年水位與庫容關(guān)系參照檢測的水庫淤積深度計算，淤積深度等值線間隔0.6 m，導(dǎo)致計算精度不高。

3 水庫清淤治理分析

3.1 清淤治理準則

該水庫屬于平原水庫，為實現(xiàn)防洪與興利的功能，須對庫區(qū)進行清淤擴容。結(jié)合工程特性、庫區(qū)地形、地質(zhì)情況等實際狀況[2～5]，基于清淤擴容的效用與經(jīng)濟效能的考量，清淤治理準則有：

①利于防洪。因該水庫主要功能就是防洪，其設(shè)計時定為100年一遇洪水，檢驗要求是1000年一遇洪水。對其清淤治理務(wù)必實現(xiàn)水庫防洪功能要求。

②實現(xiàn)灌溉。該水庫不僅防洪，還要興利，興利重要一項內(nèi)容就是灌溉。對其清淤治理要實現(xiàn)增加興利庫容，既要達到灌溉水量要求，也要達到灌溉水質(zhì)要求。

③實現(xiàn)工程安全與運行維護。對水庫清淤治理既要對原有壩體、壩基防滲功能不造成任何威脅，又要保證后期運行維護不受干擾。所以清淤擴容選擇于壩前250 m以上區(qū)域?qū)嵤?/p>

④不征地與遷移[6]。對水庫清淤擴容處理時的淤積物應(yīng)就近堆放，不得占用其它土地，避免居民遷移，既可以節(jié)約資金又實現(xiàn)減少污染。

3.2 清淤治理方案

在水庫清淤擴容工程實施前，首先要處理好淤積物堆放問題，避免造成環(huán)境污染[7]。結(jié)合前期調(diào)查結(jié)果，西庫沖刷占主導(dǎo)，庫容基本不變，東庫淤積占主導(dǎo)，死庫容只有315萬m3，水庫死庫容基本消失。最后根據(jù)淤泥開挖量定出開挖土方處理置方式有：部分放置庫區(qū)上游順53.85 m高程線以南堆放，高度控制在1.2 m，寬度控制在100 m，共計土方300萬m3；部分以人工島方式堆放在庫區(qū)，共計土方1420萬m3。部分土方可作為附近國道建設(shè)的路基材料，共計土方705萬m3；部分淤泥可作為本庫區(qū)建設(shè)用材，共計4025萬m3。除了上述土方，開挖淤泥處置方式有：淤泥堆放在壩后，堆放寬度控制在250 m，長度控制在16 km，淤泥水分蒸發(fā)瀝干后用于庫區(qū)及當?shù)亟ㄔO(shè)材料。

清淤擴容后水位、庫容與面積三者之間的關(guān)系見表4。

表4 水庫在清淤處理后水位、庫容量、面積三者之間的關(guān)系表

4 治理效果分析

4.1 興利調(diào)節(jié)

基礎(chǔ)情況：入庫徑流量選擇若干年入庫徑流量平均值93609萬m3。水庫蒸發(fā)量：經(jīng)過若干年觀測，水庫蒸發(fā)量均值為1002 mm。水庫滲流量：多年統(tǒng)計該水庫年滲流量占常態(tài)蓄水時容量15%，即可求得水庫年滲流量均值為2850萬m3。河道基流：為實現(xiàn)水庫下游河道的生態(tài)基流用量，設(shè)計以水庫多年入庫徑流量平均值的10.0%求得基流量9256萬m3。

興利調(diào)節(jié)：水庫清淤擴容后水庫主要實現(xiàn)灌溉與河道基流的用水量。保持死水位50.35 m、汛限水位52.35 m、興利水位52.85 m固定，西庫庫容關(guān)系依舊選擇除險加固的水位與庫容關(guān)系，東庫清淤處理后，興利庫容提升5426萬m3。水庫興利調(diào)節(jié)后的成效如表5中數(shù)據(jù)。

表5 水庫清淤處理后興利調(diào)節(jié)成效情況

4.2 洪水調(diào)節(jié)

該水庫洪水調(diào)節(jié)采取方法：在水位在52.35 m～54.85 m范圍時，水庫泄洪量是345 m3/s；水位在54.85 m～56.20 m范圍時，水庫泄洪量是880 m3/s；當水位在56.20 m～56.85 m范圍時，水庫泄洪量是1550 m3/s；當水位超過56.85 m時，泄洪閘所有均開閘泄洪。

洪水調(diào)節(jié)成效。該水庫以串聯(lián)形式來計算洪水調(diào)節(jié)成效[8～9]，依次獲得東西庫特征水位，具見表6。由表6可知，清淤擴容后水庫保持既有特征水位與運行方式，不影響水庫防洪需求、淹沒于下游防洪情況。所以保持水庫除險加固審批的水庫特征水位與運行方式不變。

表6 該水庫清淤處理前后規(guī)劃設(shè)計指標對比表

5 結(jié)論

合理的清淤方案，可以實現(xiàn)水庫增容，為實現(xiàn)防洪、灌溉等設(shè)計功能提供保障。通過調(diào)查水庫泥沙淤積現(xiàn)狀的基礎(chǔ)資料，獲得該水庫檢測淤積深度值、水位與庫容三者之間關(guān)系?；谏鲜鲫P(guān)系提出清淤治理詳細方案，并從興利調(diào)節(jié)效果、洪水調(diào)節(jié)兩個個方面來分析水庫清淤治理效果。水庫清淤擴容完畢后，投入運營后效果良好，實現(xiàn)防洪與灌溉設(shè)計標準，即驗證清淤治理措施合理有效。為相似工程提供了良好的范例與經(jīng)驗。