水库清淤扩容的必要性、可行性及策略方法

2021-01-07张建国

河南建材 2021年12期

张建国

宁夏固原市原州区水务局（756000）

0 前言

随着国民经济的快速发展，社会各行各业对防洪安全保障和水资源需求与日俱增，固原市要发展水资源首先要解决瓶颈问题。水库是遍布固原市山区的重要水利基础设施，从20世纪50年代开始，为了解决固原市缺水问题，按照“蓄水如蓄粮，每人蓄水300方”的要求，掀起建库修坝的热潮，截至2013年共建有中小型水库183座（全区318座），其中中型水库16座，小一型水库76座，小二型水库91座，总集水面积9415km2，总库容84759万m3。这些水库为“十年九旱”的固原市群众生活和工农业生产用水发挥了巨大作用。

这些水库70%是建于20世纪50-60年代，均是不程度的“三边”工程，标准普遍不高，加之水库建成之初至20世纪80年代初，采用全蓄全拦的运行方式，本属多泥砂地区的水库库容淤损十分严重，后期被迫改为蓄清排洪的运行方式，全部变为病险水库。从1998年我国陆续从中型水库开始进行加固改造，在册的183座水库全部纳入加固改造范围之内。

1 水库清淤扩容的必要性

1.1 提高水库的防洪能力

防洪是水库的功能之一。随着水库的运行，淤泥会越来越多，严重影响到水库的防洪功能。第一，淤泥的增多会使得水库的整体库容变小，导致水库不能容下更多的水，有效库容减少，一旦遇到暴雨就会使得水库的水位上升，从而对水库的安全造成一定的危险，形成洪水灾害，对下游居民的生命财产构成了严重的威胁。第二，由于大部分的淤泥含有有害物质，所以对水库的坝体会产生严重的腐蚀作用，使得水库基础和坝体变得特别脆弱，使水库抵挡洪水的能力变弱，甚至容易产生事故。第三，水位随着淤泥的增多会上升，上升的水位对河道或者沟道两岸的土地有着严重的影响，进而使得两岸土地的面积减少，两岸居民的生活会受到严重的影响。所以，要对水库进行定期的清淤，才能增大水库的有效容积，降低水位，提高水库的防洪的能力。

1.2 合理高效利用水资源的需要

固原市改造后的水库的病险问题已解决，防洪标准满足要求。但由于大部分水库淤积严重，淤泥挤占了大量蓄水库容，水库库容减小，而水库库面大、蒸发损失严重。固原市本是水资源紧缺地区，通过清淤扩容可减小蓄水水面面积，减少蒸发损失，增大水库蓄水深度，增加蓄水容积，增加调节库容，有利于充分屯蓄水库坝址以上径流量，为利用区域内水资源创造条件，为周边工农业生产提供更多水量。

1.3 改善生态及人居环境的需要

固原市各水库库区由于多年淤积，加之前些年受坝址以上河道非法排放工业废水、倾倒垃圾、开挖鱼塘及库区内非科学植树等人为影响，水库库区及周边生态环境恶化，水体污染，已经严重影响了当地居民的身心健康。为了改善各河流域环境质量，固原市委、市政府下大力气对各河流域固原城区段重新规划、综合整治，彻底改善了河道周边的生态环境。对各水库清淤扩容，增加蓄水容积，可明显改善区域的生态环境和附近的生活环境，为水生态文明建设创造条件。

1.4 改善水库水质的需要

固原市大部分水库由于坝址以上河道非法排放工业废水、倾倒垃圾以及城市污水排放的人为影响，导致水库库区淤泥污染，淤泥质多含腐殖质、重金属，导致库水水体污染，周边生态环境恶化。通过水库清淤，可将污染淤泥挖除，消除库水污染源，改善库区水质环境。

1.5 促进当地经济社会发展的需要

固原市原州区为最为缺水的地区之一，为了解决缺水问题，先后兴建了固海扩灌扬黄东线工程、东山坡引水工程和宁夏中南部城乡饮水安全工程。固海扩灌扬黄东线工程年可从黄河调水4800万m3，东山坡引水工程年可从泾河流域调水600万m3，宁夏中南部城乡饮水安全工程年可从泾河流域调水3721万m3。这些工程的兴建大大缓解了固原市城乡居民的缺水问题，但工农业用水及生态灌溉用水缺水问题依然严重。尤其是固原市原州区的一些中型水库，水库控制流域面积大，水库清淤以后，增加蓄水库容，水库除拦蓄径流外，还拦蓄汛期部分洪水，采用蓄洪应用的方式，使当地水资源利用率大幅提高，为当地经济社会发展提供水量保障[1]。

1.6 转化淤泥为能源

对水库采取定期清理的原因是能够将水库中清理出来的淤泥变成建筑用料或者农作物的肥料等，这样不但能够降低资源的成本，而且能够得到有效的资源，从而有利于资源的可持续性发展。

2 水库清淤扩容的可行性

2.1 流域自然条件的改善为水库清淤扩容创造了条件

近年来，各水库上游大范围实施了平田整地、封山禁牧及水土保持措施。流域内15°以下坡面耕地全部改造为水平梯田，15°以上坡面及其他不宜耕种的坡面大力实施了水土保持林建设。封山禁牧工程的实施，使水库上游流域内植被覆盖率大幅提高。水库上游新建了一批水土保持骨干坝及淤地坝工程，还新建了一批小型水库。水库淤积主要是在20世纪早期形成，流域植被及下垫面的改变使坝址以上流域水土流失量大幅减少，同时水土保持治沟骨干工程及水库工程的建设滞留了上游泥沙，水库现状来沙量大量减少，清淤以后可使水库长久保持蓄水库容，保障水库长期运行。所以，水库除险加固工程已经基本完成，水库坝体的防洪标准已经达到国家规范标准，为实施水库清淤工程打下了坚实的基础。

2.2 水库清淤扩容具有独特优势

水库清淤增加水库库容，与新建水库相比不占或极少占用耕地，社会协调问题少，清除的淤泥可以就近填埋沟道，通过水保绿化措施及沟道整理可以美化环境，一举两得。

2.3 政府给水库清淤扩容提供政策支持

提升供水保障能力，水环境整治是本工程实施的重要保障和前提。固原市委、市政府高屋建瓴、纵揽全局，把各水库清淤工程作为推动当地经济社会文化综合发展、打开城镇建设新局面的首要任务，也是实现和谐社会建设、改善人居环境的重要突破口。又好又快地建设该项工程，具有得天独厚的优势条件。

3 水库清淤扩容的策略

3.1 定期进行清淤的目的

定期对水库进行清淤的目的是为了很好地保护水资源的质量。由于水库清淤情况较为复杂，花费的资金比较多，因此要按照水库所处的水域特征来制定清淤的周期，在清淤的过程中一定要避免淤泥腐蚀水库工程。

3.2 不定期地对水质进行检测

淤泥成分复杂，对水资源造成损害，影响日常灌溉使用。所以，清淤同水质检测都是保证水资源质量的重要措施。在日常水资源管理中，应当加强对水质检测的投入。

3.3 水库清淤时要注意保护周边环境

水库淤泥有害物质对周围土壤危害较大，所以清淤时，要注意对周围环境的保护，避免有害物质流失，破坏周围土壤环境。所以在清淤工作中，淤泥存放地点需要选取在空地，远离村庄田地。

3.4 利用先进设备进行清淤

当前科技的发展为人们带来了先进的生产设备，清淤设备也随着时代的发展进行了革新。在清淤工作中，应当保证设备的先进性，提升工作质量，在清淤的同时，避免对水库造成损害，提升水库管理质量与效率。

3.5 对淤泥进行合理的处理

水库清淤需要严格按照淤泥处理要求，对淤泥进行分类处理。在提升资源利用率的同时，避免淤泥中的有害物质给环境带来二次污染。所以清淤后续工作需要对可利用资源进行回收，将有害物质拉运到指定的地点，采用科学的技术进行处理。

4 水库清淤扩容的方法

4.1 干清淤法进行清淤

干清淤法清淤是最不常用的办法，因为其工程投入较多，不利于水库资源保护。但是干清淤法清淤可以实现对清淤工作的有效把控，为淤泥清理提供便捷。在干清淤法清淤工作中，无法实现对外在因素的调控，在阴雨天无法进行工作，所以工作的开展具有随机性，在清淤工作中，水库不能正常运行。干清淤法清淤只适用于小型水库，同时对水库条件有一定要求[2]。

4.2 水力学方法进行清淤

利用水力对水库淤泥进行处理是常见的清淤方法，是水库建设的重要组成部分。水力学方法清淤具体体现在，用泄水底孔排沙、设冲沙孔冲沙和用异重流排沙等清淤。

水力学方法清淤不仅有效提升了资源利用率，减少了清淤的投入，还不影响水库的正常工作，需要的投入成本较低。但是在清淤工作中，水力学方法清淤的缺点较为明显，即工作限制性较强。所以在水力学方法清淤时间要在前期开展淤泥运输装置和堆料场预备工作。排水系统的建设需要在前期工作阶段完成，同时由于清淤工作需要利用水力，水量影响清淤质量，所以水量需求较大，水库消耗较高。

4.3 横向冲蚀排沙进行清淤

横向冲蚀技术是利用水库特点，依靠重力来实现清淤的特殊清淤工程。横向冲蚀技术通过取水、运水等流程来对水资源进行调控，实现清淤工作。横向冲蚀技术在建设工程中，需要取水设施、输水设施、冲滩设施这三大基本设施作为辅助设施。其中，取水设施可以抬升水位，保证后续工作正常进行。输水设施可以将水源运输至工程需求部位，实现水资源调控。冲滩设施将水流根据工程计划进行引导，提升施工质量。这三项基本设施有效提升了横向冲蚀技术的工作效率，是横向冲蚀技术清淤工程中不可或缺的基础设施，在使用过程中，具有工作效率高、投入成本低、资源利用率高等优势，使横向冲蚀技术在排沙清淤中占据重要地位。横向冲蚀技术适用于泥沙淤积清理工作量较大、资源问题较为严重的干旱、半干旱地区水库。