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水库淤积控制的探析

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：麦力坎木•艾买提1 卡哈尔•阿布列

[导读] 摘要：淤积是影响水库大坝安全运行和综合效益充分发挥面临的普遍问题，也是当前经济社会发展中需要高度重视的突出问题。

        1新疆哈密东天山水务集团公司调度部   2新疆哈密东天山水务集团公司供水分公司
        摘要：淤积是影响水库大坝安全运行和综合效益充分发挥面临的普遍问题，也是当前经济社会发展中需要高度重视的突出问题。由于大量水库存在不同程度的淤积，造成水库防洪、供水、灌溉等功能衰减，不仅危及水库大坝自身安全和公共安全，而且制约经济社会可持续发展，影响广大人民群众的生产生活。水库“再造”效应、土地资源节约集约利用、提高水库“性价比”、淤泥资源“变废为宝”、提高下游河道稳定等都是水库清淤的显著效益或优势所在，开展水库清淤与淤积防治工作十分必要，是一项新的民生工程和德政工程。基于此，本文阐述了导致水库淤积的主要因素以及水库泥沙淤积的主要形态与水库淤积的危害性，对水库淤积的控制措施与技术进行了探讨分析。
        关键词：水库淤积；因素；形态；危害性；控制措施；技术
        目前水库运行、修建过程中一直存在的问题便是泥沙淤积现象较为严重，泥沙随着水流进入水库并沉淀形成淤积，严重者会对水库的功能性、安全性以及效益性带来损失，如何清除水库淤积，已淤损库容的有效恢复，防止水库淤积的形成，已成为了解决水资源短缺、实现水库长期可持续使用的重要途径。通过近年来的研究发现，水库淤积的形成速度与入库径流中的含沙量、水库运行方式及形态有着密不可分的联系。因此为了保证水库正常运行，以下就水库淤积控制进行了探讨分析。
        一、导致水库淤积的主要因素分析
        1、自然因素。由于特殊地理、地质条件，部分地区水土流失相对严重。山西、陕西部分地处黄土高原，土质疏松，沟壑纵横，植被稀少，极易引发水土流失，河流含沙量大。贵州部分山丘区石漠化问题突出，暴雨洪水挟带大量泥沙进入库区。江西红壤土面积大，土壤结构松散，遇强降雨易引发山洪、泥石流。
        2、人为因素。过去一段时期，库区管理制度缺位、管理手段粗放，水土保持工作薄弱，非法采矿、采砂、垦荒和乱砍滥伐等经济活动频繁，导致库区植被、地表形态、库岸结构等遭受破坏，人为造成水土流失，加剧了水库淤积和水质破坏。
        3、工程设施因素。淤积严重的水库大多修建于20世纪50—80年代，对河流泥沙特性和运动规律缺乏研究和认识，工程设计未设置排（冲）沙设施或设置不科学，进库泥沙难以排出库外。特别是一些小型水库，工程设施简陋，只能被动拦沙，淤积问题严重。
        二、水库泥沙淤积的主要形态
        水库泥沙的淤积形态分纵剖面形态与横断面形态；纵剖面形态基本上有三角洲淤积、锥体淤积和带状淤积。横断面形态主要有全断面水平淤高、主槽淤积和沿湿周均匀淤积。
        1、三角洲淤积。淤积体的纵剖面呈三角形形态，这种淤积形态多见于库容相对于入库洪量较大的水库，特别是湖泊型水库。当这类水库的库水位较高且变幅较小时，挟沙水流进入回水末端以后，随着水深的沿程增加，水流流速逐渐减小；相应挟沙能力也沿程减小，泥沙就不断落淤。
        2、锥体淤积。淤积体的纵剖面呈锥体形态，这种淤积形态多见于多沙河流上的中小型水库。这类水库的壅水段短，库水位变幅大；底坡大，坝不高，在进库水流含沙量较高的情况下，含沙水流往往能将大量泥沙带到坝前而形成锥体淤积。
        3、带状淤积。淤积体的纵剖面自坝前到回水末端呈均匀分布的带状形态，这种淤积形态多见于库水位变动较大的河道型水库，这类水库在进库泥沙颗粒较细且水流含沙量较少时，往往形成带状淤积。影响淤积纵坡面形态的因素，包括有库区地形、入库水沙条件、水库运行方式、库容大小等。其中，水库运用方式对淤积形态起着决定作用。

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        三、水库淤积的危害性分析
        水库淤积不仅造成库容损失，不利于大坝结构稳定性，危害水库运行安全，还会缩短发电设备使用寿命，降低库区水环境质量，从而影响水库防洪、灌溉、供水、发电、航运、生态环保等功能效益的正常发挥。泥沙淤积的主要危害如下：一是影响大坝运行安全。部分水库因淤积造成进口淤堵，妨碍泄水、输水设施正常运用。如陕西王瑶水库泄洪洞几度因进口淤埋失效，贵州新桥水库冲沙孔因淤塞废弃。二是削弱水库防洪能力。淤积侵占防洪库容，水库调蓄洪水能力下降。三是降低水库兴利效益。淤积侵占兴利库容，甚至淤塞输水设施进口，导致水库兴利功能衰减。如江西早禾田水库灌溉涵因进口淤塞无法运用。四是损害水生态环境。部分水库因周边污染物排放，造成淤积泥沙吸附污染物甚至重金属，加剧水体富营养化和水质劣化。
        四、水库淤积的控制措施与技术分析
        1、水库淤积的减少入库泥沙控制措施。进入水库的泥沙归根结底是来源于其上游流域侵蚀产沙，水土流失治理和生态建设是减少入库泥沙的根本性措施。多年来我国坚持以小流域为单元，根据水土流失规律和当地实际，实行山水田林路综合治理，对工程措施、生物措施和农业技术措施进行优化配置，因害设防，形成水土流失综合防治体系。淤地坝（或谷坊）、林草植被、梯田是水土保持3大措施，对减少入库泥沙发挥了重要作用。淤地坝在坡沟系统中处于核心地位，其拦沙减蚀作用包括3个方面：（1）直接拦截上游泥沙；（2）将沟道转变为坝地，减少沟道侵蚀产沙；（3）抬高侵蚀基准面，减少沟头溯源侵蚀和减轻坡沟系统重力侵蚀。林草植被是水土保持的生态指标，梯田是山丘区农业的基本农田，也是改善当地群众生产生活条件的重要措施。梯田通过改变微地形，将坡地改为平地，有效减少了水土流失。
        2、水库淤积的水动力减淤技术分析。（1）绕库排沙技术。旁侧排沙是在水库旁侧开辟一条专门用于排沙的管道，管道上游设在水库库首，下游设在水库坝下，使泥沙不经过大坝直接排往坝下游河道。旁侧排沙管道的设置与水库所在地形有关，对于河道峡谷型水库由于库区较长，回水变动区距离库尾较远，难以设置旁侧管道。旁侧排沙管道还可以用于支流含沙量较高情况，在河口设置排沙管，直接将来沙排至库外，起到较好的效果。（2）蓄清排浑。蓄清排浑是指在含沙量较高的汛期水库保持低水位运行，尽量将来水和来沙均排出水库，待汛末和非汛期含沙量较低时再开始下闸蓄水，确保只将含沙量较低的来水蓄积在水库中。蓄清排浑要求在汛期库区水流具有一定的流速，具备将来沙挟带到下游的挟沙能力，通常适合于峡谷、河道型水库，同时要求水库大坝设置较低的排沙底孔，且具备较大的泄流、泄洪能力。由于汛期保持低水位运行，汛期在排沙同时也排走了大量水资源，通常只能在汛末或汛后蓄水，对于年径流量较小，水资源十分宝贵的区域往往排沙和排水需要综合分析。（3）异重流排沙，当浑水水流进入蓄有清水水库后，由于浑水密度大于清水密度，在一定条件下会潜入库底，沿河床向坝前方向运动，形成水库异重流。由于表层清水相对平静，因此在异重流潜入点附近往往可以见到聚集的漂浮物，该特征成为判断异重流潜入点异重流位置的标志。
        结束语
        综上所述，随着社会经济快速发展和人口的不断增加，人类对水资源利用提出了新的和更高的要求。同时，江河可供建设水库的新坝址越来越少，且受移民和环境问题的制约，因此加强已建水库泥沙淤积控制与综合管理，提高水动力和人工措施共同作用下泥沙运动研究和库容恢复技术，泥沙配置要与水资源配置有机结合起来，发挥其综合效益，是一条可持续发展之路。
        参考文献：
        [1]赵峰.水库淤积影响及对策研究[J].房地产导刊，2018（29）
        [2]曹文洪，刘春晶.水库淤积控制与功能恢复研究进展与展望[J].水利学报，2018（09）
        [3]傅海根.水库除险加固工程中非开挖技术的应用[J].建筑发展，2017（08），15-16
        [4]张士辰等.关于推进水库清淤工作的研究与建议[J].中国水利.2017（16）.