謝興萬(wàn)，朱 超,邢正鋒

(1.金塔縣鴛鴦池水庫(kù)管理所，甘肅 酒泉 735300；2.黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003)

1 概述

鴛鴦池水庫(kù)位于酒泉市金塔縣西南約12km處，黑河一級(jí)支流討賴河上，控制流域面積12439km2，總庫(kù)容1.278億m3，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的大(2)型水庫(kù)。鴛鴦池水庫(kù)的泥沙主要產(chǎn)自上游討賴河和洪水河，水庫(kù)多年平均總輸沙量189.8萬(wàn)t，懸移質(zhì)輸沙量151.82萬(wàn)t，推移質(zhì)輸沙量37.96萬(wàn)t。工程始建于1943年，1947年建成，歷經(jīng)5次改擴(kuò)建達(dá)到現(xiàn)狀規(guī)模。自1947年蓄水到現(xiàn)在，由于泥沙淤積導(dǎo)致2020年防洪庫(kù)容剩余2564萬(wàn)m3，與1964年相比，鴛鴦池水庫(kù)防洪庫(kù)容減少了29.2%，由于防洪庫(kù)容的減小，削弱了水庫(kù)原有的防洪能力，增加了水庫(kù)防洪調(diào)度難度，尤其在洪水期間，水庫(kù)的調(diào)蓄能力受到限制，不能有效削減洪峰，對(duì)下游的防洪安全保障性降低。

圖1—2為鴛鴦池水庫(kù)淤積實(shí)測(cè)資料沿程分布，由圖可知，鴛鴦池水庫(kù)的淤積為錐體淤積，壩前1.1km因灌溉和引水口引水拉沙形成壩前漏斗，比降約5.5‰，水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)總的淤積量5919萬(wàn)m3，年均淤積量為84.6萬(wàn)m3。

圖1 鴛鴦池水庫(kù)淤積

圖2 鴛鴦池水庫(kù)淤積沿程分布

水庫(kù)多次實(shí)測(cè)庫(kù)容的對(duì)比見表1，現(xiàn)狀鴛鴦池水庫(kù)正常蓄水位下已經(jīng)淤積了6342.8萬(wàn)m3，庫(kù)容與1964年相比損失了67.2%，嚴(yán)重影響了水庫(kù)功能的發(fā)揮。鴛鴦池水庫(kù)設(shè)計(jì)控制灌溉面積42萬(wàn)畝，由于水庫(kù)淤積侵占興利庫(kù)容，下游農(nóng)田灌溉無(wú)法得到保障。

“十一五”以來(lái)，國(guó)家加大了對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作力度，工程安全得到了一定保障，但水庫(kù)淤積嚴(yán)重成為制約工程效益發(fā)揮的瓶頸。金塔縣鴛鴦池和解放村水庫(kù)自建庫(kù)以來(lái)進(jìn)行了多次的除險(xiǎn)加固，除險(xiǎn)加固工程的實(shí)施保障了水庫(kù)閘壩本身的安全。但是，由于泥沙淤積侵占了水庫(kù)有效庫(kù)容，如果清淤工作不引起重視，將嚴(yán)重影響水庫(kù)效益和功能的發(fā)揮。為了滿足防洪需要，解決鴛鴦灌區(qū)4—6月灌溉高峰期供水缺額大，農(nóng)業(yè)常遭“卡脖子”旱的問題，鴛鴦池水庫(kù)實(shí)施清淤擴(kuò)容迫在眉睫。

表1 鴛鴦池水庫(kù)水位、庫(kù)容、淤積對(duì)照表

2 清淤方案設(shè)計(jì)

由于鴛鴦池水庫(kù)與下游水庫(kù)聯(lián)調(diào)難度大，不適用于異重流、泄洪沖刷、空庫(kù)排沙等水力排沙。另外我國(guó)西北地區(qū)大多采用旱挖的方式開展水庫(kù)清淤，不僅造價(jià)較高，效率較低，還需要放空水庫(kù)，勢(shì)必影響下游灌區(qū)的農(nóng)業(yè)取水。挖泥船清淤機(jī)動(dòng)性好，取料濃度大，但一般只適合水深較淺的平原水庫(kù)。為了確保鴛鴦池水庫(kù)清淤規(guī)劃項(xiàng)目的順利實(shí)施，確保選用清淤方式的效率與可靠性，選取代表性區(qū)域開展小規(guī)模試驗(yàn)性清淤。如圖3所示。

根據(jù)初步勘測(cè)成果水庫(kù)淤積物密實(shí)度不高，粒徑大小有差異，結(jié)合水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度，在庫(kù)區(qū)水深4～10m之間時(shí)，水庫(kù)中部區(qū)域大多可采用挖泥船作為清淤作業(yè)主要方案。在對(duì)不同形式挖泥船參數(shù)比選后，最終選取絞吸式挖泥船方案開展試驗(yàn)。

本試驗(yàn)方案總布置采用集中的布置方式。根據(jù)水庫(kù)淤泥的分布和工程量大小，結(jié)合交通運(yùn)輸條件和場(chǎng)地條件，布設(shè)試點(diǎn)水下清淤和岸邊堆場(chǎng)位置位于壩上游約1.5km處，并就該區(qū)域進(jìn)行了最新地形測(cè)量。

圖3 清淤區(qū)域位置

施工作業(yè)區(qū)域水底地形測(cè)量作業(yè)使用無(wú)人船加載多波束測(cè)深系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，根據(jù)水文情況合理規(guī)劃航線間距，使用聲速剖面儀進(jìn)行水中聲速修正，保證水底地形全方位覆蓋，將后處理所得數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模展示和地形重建。

此次試驗(yàn)性清淤工程在便于管道布設(shè)、堆場(chǎng)建設(shè)等施工和盡量節(jié)省投資原則下，在水下測(cè)量選定施工區(qū)域，面積為52500m2，如圖4所示。清淤工程設(shè)計(jì)水下清淤方量為21萬(wàn)m3，平均挖深為4.00m。為了計(jì)算清淤方量和便于施工作業(yè)參考，清淤作業(yè)區(qū)域沿南北方向每隔50m布設(shè)一個(gè)設(shè)計(jì)斷面。依據(jù)水庫(kù)管理方提供鴛鴦池水庫(kù)2015年以來(lái)施工月份庫(kù)水位，近年來(lái)庫(kù)水位高程在1314.12～1319.73m，至設(shè)計(jì)底高程1306.61m水深在7.51～13.12m之間，正常水庫(kù)調(diào)度水位均能滿足挖泥船工作水深要求。

圖4 清淤工程實(shí)施區(qū)域地形

試點(diǎn)清淤工程為了驗(yàn)證水上作業(yè)可行性與效率，租賃環(huán)保絞吸式挖泥船進(jìn)行清淤作業(yè)，清淤設(shè)備主要參數(shù)如下：船長(zhǎng)：28.8m；寬：10m；吃水：1.8m；泥泵清水流量：5800m3/h；拋錨艇1艘，鋼管及浮體2km。本工程清淤總量小，清淤設(shè)備以管道傳輸淤泥，通過(guò)庫(kù)水將淤泥輸送到左岸廢棄?mèng)~塘及附近山區(qū)進(jìn)行沉淀。為確保淤泥沉淀后余水回歸到水庫(kù)，通過(guò)水泵將堆場(chǎng)圍堰內(nèi)的回水回抽至水庫(kù)。

工程總歷時(shí)40d完成，最終清淤方量21萬(wàn)m3，清淤淤積物堆場(chǎng)均位于河道左岸，廢棄?mèng)~塘附近山體處，一方面可恢復(fù)岸坡受魚塘開挖影響，另一方面魚塘附近已建成的臨時(shí)道路也可作為沉積泥沙運(yùn)輸通道。除去廢棄?mèng)~塘可作為堆場(chǎng)外，結(jié)合附近山體低凹處進(jìn)行泥沙堆放，堆場(chǎng)所在庫(kù)岸岸坡主要為砂石，地形平坦開闊，持力層主要為碎石土，分布連續(xù)穩(wěn)定，最終清淤工程淤積物堆積高度平均約為2.88m。

3 結(jié)語(yǔ)

鴛鴦池水庫(kù)試驗(yàn)性清淤工程挖泥船作業(yè)部分投資406.35萬(wàn)元，折合不含臨時(shí)工程的清淤單價(jià)19.35元/m3。此次試驗(yàn)性清淤工程根據(jù)試驗(yàn)區(qū)域地形條件，力求盡量少占各類土地和減少搬遷，確保場(chǎng)內(nèi)交通便利快捷，以求在保證質(zhì)量前提下，達(dá)到了工期短、投資省的目的。項(xiàng)目成果進(jìn)一步驗(yàn)證了清淤可行性、成本核算、效率等方面，支撐了總體工程實(shí)施方案。

通過(guò)對(duì)鴛鴦池水庫(kù)進(jìn)行清淤，提高現(xiàn)有水庫(kù)的調(diào)節(jié)能力，有效利用洪水資源，充分發(fā)揮水庫(kù)的效益，將極大解決灌區(qū)灌溉與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的需水矛盾，實(shí)現(xiàn)地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。