張建國

寧夏固原市原州區(qū)水務(wù)局（756000）

0 前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會各行各業(yè)對防洪安全保障和水資源需求與日俱增，固原市要發(fā)展水資源首先要解決瓶頸問題。水庫是遍布固原市山區(qū)的重要水利基礎(chǔ)設(shè)施，從20世紀(jì)50年代開始，為了解決固原市缺水問題，按照“蓄水如蓄糧，每人蓄水300方”的要求，掀起建庫修壩的熱潮，截至2013年共建有中小型水庫183座（全區(qū)318座），其中中型水庫16座，小一型水庫76座，小二型水庫91座，總集水面積9415km2，總庫容84759萬m3。這些水庫為“十年九旱”的固原市群眾生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水發(fā)揮了巨大作用。

這些水庫70%是建于20世紀(jì)50-60年代，均是不程度的“三邊”工程，標(biāo)準(zhǔn)普遍不高，加之水庫建成之初至20世紀(jì)80年代初，采用全蓄全攔的運(yùn)行方式，本屬多泥砂地區(qū)的水庫庫容淤損十分嚴(yán)重，后期被迫改為蓄清排洪的運(yùn)行方式，全部變?yōu)椴‰U水庫。從1998年我國陸續(xù)從中型水庫開始進(jìn)行加固改造，在冊的183座水庫全部納入加固改造范圍之內(nèi)。

1 水庫清淤擴(kuò)容的必要性

1.1 提高水庫的防洪能力

防洪是水庫的功能之一。隨著水庫的運(yùn)行，淤泥會越來越多，嚴(yán)重影響到水庫的防洪功能。第一，淤泥的增多會使得水庫的整體庫容變小，導(dǎo)致水庫不能容下更多的水，有效庫容減少，一旦遇到暴雨就會使得水庫的水位上升，從而對水庫的安全造成一定的危險，形成洪水災(zāi)害，對下游居民的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。第二，由于大部分的淤泥含有有害物質(zhì)，所以對水庫的壩體會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用，使得水庫基礎(chǔ)和壩體變得特別脆弱，使水庫抵擋洪水的能力變?nèi)?，甚至容易產(chǎn)生事故。第三，水位隨著淤泥的增多會上升，上升的水位對河道或者溝道兩岸的土地有著嚴(yán)重的影響，進(jìn)而使得兩岸土地的面積減少，兩岸居民的生活會受到嚴(yán)重的影響。所以，要對水庫進(jìn)行定期的清淤，才能增大水庫的有效容積，降低水位，提高水庫的防洪的能力。

1.2 合理高效利用水資源的需要

固原市改造后的水庫的病險問題已解決，防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足要求。但由于大部分水庫淤積嚴(yán)重，淤泥擠占了大量蓄水庫容，水庫庫容減小，而水庫庫面大、蒸發(fā)損失嚴(yán)重。固原市本是水資源緊缺地區(qū)，通過清淤擴(kuò)容可減小蓄水水面面積，減少蒸發(fā)損失，增大水庫蓄水深度，增加蓄水容積，增加調(diào)節(jié)庫容，有利于充分屯蓄水庫壩址以上徑流量，為利用區(qū)域內(nèi)水資源創(chuàng)造條件，為周邊工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更多水量。

1.3 改善生態(tài)及人居環(huán)境的需要

固原市各水庫庫區(qū)由于多年淤積，加之前些年受壩址以上河道非法排放工業(yè)廢水、傾倒垃圾、開挖魚塘及庫區(qū)內(nèi)非科學(xué)植樹等人為影響，水庫庫區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境惡化，水體污染，已經(jīng)嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦纳硇慕】?。為了改善各河流域環(huán)境質(zhì)量，固原市委、市政府下大力氣對各河流域固原城區(qū)段重新規(guī)劃、綜合整治，徹底改善了河道周邊的生態(tài)環(huán)境。對各水庫清淤擴(kuò)容，增加蓄水容積，可明顯改善區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和附近的生活環(huán)境，為水生態(tài)文明建設(shè)創(chuàng)造條件。

1.4 改善水庫水質(zhì)的需要

固原市大部分水庫由于壩址以上河道非法排放工業(yè)廢水、傾倒垃圾以及城市污水排放的人為影響，導(dǎo)致水庫庫區(qū)淤泥污染，淤泥質(zhì)多含腐殖質(zhì)、重金屬，導(dǎo)致庫水水體污染，周邊生態(tài)環(huán)境惡化。通過水庫清淤，可將污染淤泥挖除，消除庫水污染源，改善庫區(qū)水質(zhì)環(huán)境。

1.5 促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要

固原市原州區(qū)為最為缺水的地區(qū)之一，為了解決缺水問題，先后興建了固海擴(kuò)灌揚(yáng)黃東線工程、東山坡引水工程和寧夏中南部城鄉(xiāng)飲水安全工程。固海擴(kuò)灌揚(yáng)黃東線工程年可從黃河調(diào)水4800萬m3，東山坡引水工程年可從涇河流域調(diào)水600萬m3，寧夏中南部城鄉(xiāng)飲水安全工程年可從涇河流域調(diào)水3721萬m3。這些工程的興建大大緩解了固原市城鄉(xiāng)居民的缺水問題，但工農(nóng)業(yè)用水及生態(tài)灌溉用水缺水問題依然嚴(yán)重。尤其是固原市原州區(qū)的一些中型水庫，水庫控制流域面積大，水庫清淤以后，增加蓄水庫容，水庫除攔蓄徑流外，還攔蓄汛期部分洪水，采用蓄洪應(yīng)用的方式，使當(dāng)?shù)厮Y源利用率大幅提高，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供水量保障[1]。

1.6 轉(zhuǎn)化淤泥為能源

對水庫采取定期清理的原因是能夠?qū)⑺畮熘星謇沓鰜淼挠倌嘧兂山ㄖ昧匣蛘咿r(nóng)作物的肥料等，這樣不但能夠降低資源的成本，而且能夠得到有效的資源，從而有利于資源的可持續(xù)性發(fā)展。

2 水庫清淤擴(kuò)容的可行性

2.1 流域自然條件的改善為水庫清淤擴(kuò)容創(chuàng)造了條件

近年來，各水庫上游大范圍實(shí)施了平田整地、封山禁牧及水土保持措施。流域內(nèi)15°以下坡面耕地全部改造為水平梯田，15°以上坡面及其他不宜耕種的坡面大力實(shí)施了水土保持林建設(shè)。封山禁牧工程的實(shí)施，使水庫上游流域內(nèi)植被覆蓋率大幅提高。水庫上游新建了一批水土保持骨干壩及淤地壩工程，還新建了一批小型水庫。水庫淤積主要是在20世紀(jì)早期形成，流域植被及下墊面的改變使壩址以上流域水土流失量大幅減少，同時水土保持治溝骨干工程及水庫工程的建設(shè)滯留了上游泥沙，水庫現(xiàn)狀來沙量大量減少，清淤以后可使水庫長久保持蓄水庫容，保障水庫長期運(yùn)行。所以，水庫除險加固工程已經(jīng)基本完成，水庫壩體的防洪標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)施水庫清淤工程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 水庫清淤擴(kuò)容具有獨(dú)特優(yōu)勢

水庫清淤增加水庫庫容，與新建水庫相比不占或極少占用耕地，社會協(xié)調(diào)問題少，清除的淤泥可以就近填埋溝道，通過水保綠化措施及溝道整理可以美化環(huán)境，一舉兩得。

2.3 政府給水庫清淤擴(kuò)容提供政策支持

提升供水保障能力，水環(huán)境整治是本工程實(shí)施的重要保障和前提。固原市委、市政府高屋建瓴、縱攬全局，把各水庫清淤工程作為推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會文化綜合發(fā)展、打開城鎮(zhèn)建設(shè)新局面的首要任務(wù)，也是實(shí)現(xiàn)和諧社會建設(shè)、改善人居環(huán)境的重要突破口。又好又快地建設(shè)該項(xiàng)工程，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢條件。

3 水庫清淤擴(kuò)容的策略

3.1 定期進(jìn)行清淤的目的

定期對水庫進(jìn)行清淤的目的是為了很好地保護(hù)水資源的質(zhì)量。由于水庫清淤情況較為復(fù)雜，花費(fèi)的資金比較多，因此要按照水庫所處的水域特征來制定清淤的周期，在清淤的過程中一定要避免淤泥腐蝕水庫工程。

3.2 不定期地對水質(zhì)進(jìn)行檢測

淤泥成分復(fù)雜，對水資源造成損害，影響日常灌溉使用。所以，清淤同水質(zhì)檢測都是保證水資源質(zhì)量的重要措施。在日常水資源管理中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對水質(zhì)檢測的投入。

3.3 水庫清淤時要注意保護(hù)周邊環(huán)境

水庫淤泥有害物質(zhì)對周圍土壤危害較大，所以清淤時，要注意對周圍環(huán)境的保護(hù)，避免有害物質(zhì)流失，破壞周圍土壤環(huán)境。所以在清淤工作中，淤泥存放地點(diǎn)需要選取在空地，遠(yuǎn)離村莊田地。

3.4 利用先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行清淤

當(dāng)前科技的發(fā)展為人們帶來了先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，清淤設(shè)備也隨著時代的發(fā)展進(jìn)行了革新。在清淤工作中，應(yīng)當(dāng)保證設(shè)備的先進(jìn)性，提升工作質(zhì)量，在清淤的同時，避免對水庫造成損害，提升水庫管理質(zhì)量與效率。

3.5 對淤泥進(jìn)行合理的處理

水庫清淤需要嚴(yán)格按照淤泥處理要求，對淤泥進(jìn)行分類處理。在提升資源利用率的同時，避免淤泥中的有害物質(zhì)給環(huán)境帶來二次污染。所以清淤后續(xù)工作需要對可利用資源進(jìn)行回收，將有害物質(zhì)拉運(yùn)到指定的地點(diǎn)，采用科學(xué)的技術(shù)進(jìn)行處理。

4 水庫清淤擴(kuò)容的方法

4.1 干清淤法進(jìn)行清淤

干清淤法清淤是最不常用的辦法，因?yàn)槠涔こ掏度胼^多，不利于水庫資源保護(hù)。但是干清淤法清淤可以實(shí)現(xiàn)對清淤工作的有效把控，為淤泥清理提供便捷。在干清淤法清淤工作中，無法實(shí)現(xiàn)對外在因素的調(diào)控，在陰雨天無法進(jìn)行工作，所以工作的開展具有隨機(jī)性，在清淤工作中，水庫不能正常運(yùn)行。干清淤法清淤只適用于小型水庫，同時對水庫條件有一定要求[2]。

4.2 水力學(xué)方法進(jìn)行清淤

利用水力對水庫淤泥進(jìn)行處理是常見的清淤方法，是水庫建設(shè)的重要組成部分。水力學(xué)方法清淤具體體現(xiàn)在，用泄水底孔排沙、設(shè)沖沙孔沖沙和用異重流排沙等清淤。

水力學(xué)方法清淤不僅有效提升了資源利用率，減少了清淤的投入，還不影響水庫的正常工作，需要的投入成本較低。但是在清淤工作中，水力學(xué)方法清淤的缺點(diǎn)較為明顯，即工作限制性較強(qiáng)。所以在水力學(xué)方法清淤時間要在前期開展淤泥運(yùn)輸裝置和堆料場預(yù)備工作。排水系統(tǒng)的建設(shè)需要在前期工作階段完成，同時由于清淤工作需要利用水力，水量影響清淤質(zhì)量，所以水量需求較大，水庫消耗較高。

4.3 橫向沖蝕排沙進(jìn)行清淤

橫向沖蝕技術(shù)是利用水庫特點(diǎn)，依靠重力來實(shí)現(xiàn)清淤的特殊清淤工程。橫向沖蝕技術(shù)通過取水、運(yùn)水等流程來對水資源進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)清淤工作。橫向沖蝕技術(shù)在建設(shè)工程中，需要取水設(shè)施、輸水設(shè)施、沖灘設(shè)施這三大基本設(shè)施作為輔助設(shè)施。其中，取水設(shè)施可以抬升水位，保證后續(xù)工作正常進(jìn)行。輸水設(shè)施可以將水源運(yùn)輸至工程需求部位，實(shí)現(xiàn)水資源調(diào)控。沖灘設(shè)施將水流根據(jù)工程計(jì)劃進(jìn)行引導(dǎo)，提升施工質(zhì)量。這三項(xiàng)基本設(shè)施有效提升了橫向沖蝕技術(shù)的工作效率，是橫向沖蝕技術(shù)清淤工程中不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，在使用過程中，具有工作效率高、投入成本低、資源利用率高等優(yōu)勢，使橫向沖蝕技術(shù)在排沙清淤中占據(jù)重要地位。橫向沖蝕技術(shù)適用于泥沙淤積清理工作量較大、資源問題較為嚴(yán)重的干旱、半干旱地區(qū)水庫。

4.4 虹吸式方式進(jìn)行清淤

在清淤工作中需要構(gòu)建真空環(huán)境，可以通過排除管內(nèi)空氣，形成真空，開展虹吸式放水涵管工作。利用放水涵管是虹吸式清淤常見的工作形式。通過虹吸清淤裝置進(jìn)行清淤，受水量、水庫、季節(jié)影響較少，可以常年使用。但是虹吸式清淤需水量大，對輸出流量及壩高有限制。