水库清淤可行性分析

中交疏浚（集团）股份有限公司，北京 100032

我国是世界上水库数量最多的国家，据2018年全国水利发展统计公报，我国已建的各类水库有98822座，总库容为8953亿m3。水库在我国国民经济和社会发展中发挥着重要的作用，但我国也是水库泥沙淤积问题最为严重的国家，淤积造成水库库容减小，严重影响着水库功能和综合效益的发挥。因此，积极开展水库清淤研究工作对充分发挥水库功能，提升水库综合效益具有重要的现实意义。

1 我国水库泥沙淤积现状及原因

目前，我国尚没有系统的水库泥沙淤积基础数据。但相关研究显示，我国水库平均年淤积速率为2.3%，明显高于美国的0.24%、日本的1.02%及世界平均水平的0.5%～1%。2012年，水利部组织对全国水库泥沙淤积现状进行调查，并对山西、陕西、贵州、江西4个典型省份的水库泥沙淤积情况进行了实地调研。结果显示，山西省731座水库的泥沙淤积率为34%；陕西省1019座水库的泥沙淤积率为34%，且仅1978—1998年期间因淤积报废的水库就有438座；贵州省1971座水库的泥沙淤积率为3%；江西省9793座水库的泥沙淤积率为4.3%；山西、陕西两省水库普遍存在不同程度的淤积，总体淤积较严重，平均淤积率为34%；江西、贵州两省约60%的水库存在不同程度淤积，且淤积程度差异较大，部分水库泥沙淤积极其严重，如江西塘背水库库容淤积率高达58.9%、贵州新桥水库库容淤积率高达80.0%[1]。

从我国4个典型省份的水库泥沙淤积情况调查数据可知，我国水库泥沙淤积问题十分突出。北方含沙量高的黄河流域淤积问题尤为严重，而南方含沙量较少的长江、珠江等流域由于水量丰沛，导致输沙总量高，淤积问题也较为严重。泥沙淤积是水库在设计、建设及后期运行管理过程中需要解决的关键问题。导致水库泥沙淤积的主要原因如下：

（1）水流挟沙能力降低。在河道上修建水库改变了河流的水流条件，使水面比降和水流流速减小，造成水流挟沙能力降低，致使泥沙淤积。

（2）自然因素形成。部分地区由于特殊的地理、地质条件，水土流失相对严重。例如，山西、陕西省部分地处黄土高原，土质疏松、植被稀少，易引发水土流失，导致大量泥沙入库；贵州省山丘区的石漠化问题导致洪水挟带大量泥沙入库；江西省红壤土面积较大、结构松散，如遇强降雨易引发山洪、泥石流，导致泥沙入库。

（3）人为因素影响。过去一段时期，库区管理制度不健全，水土保持工作相对薄弱，非法采砂、采矿，乱砍滥伐等活动破坏了库区原有下垫面性质，导致水土流失加剧，造成水库淤积。

（4）工程设施不足。我国大部分水库修建于20世纪80年代以前，由于缺乏长系列泥沙监测数据，且对河流泥沙缺乏系统的研究和认识，导致工程排沙设施设置不够合理，入库泥沙不易排出水库，大量泥沙淤积在库区。特别是部分小型水库，工程设施简单，水库泥沙淤积问题突出。

（5）运用条件受限。在我国西北高含沙地区，水资源短缺严重、供需矛盾突出，没有蓄清排浑的水量条件，水库为保障供水需在汛期拦洪蓄水，造成大部分泥沙淤积库区。

2 水库泥沙淤积产生的不利影响

（1）淤积导致库容减少，影响水库功能的正常发挥。水库泥沙淤积侵占兴利库容，导致兴利库容减少，影响了水库供水、灌溉、发电等兴利功能的正常发挥；泥沙淤积侵占水库防洪库容，造成水库防洪功能降低，影响了水库周边及下游的人民生命及财产安全；水库变动回水区淤积会抬高河床，降低水库的航运功能。例如，驻马店市板桥水库的死库容已淤满，兴利库容已淤积12.7%、防洪库容已淤积6.60%，随着水库泥沙淤积的不断发展，水库的防洪、供水、灌溉、发电功能逐年降低，造成了严重的间接经济损失[2]。

（2）吸附在泥沙表面的污染物对水质造成不利影响。有机物、营养盐、重金属等污染物吸附在泥沙表面，随泥沙富集在水库底泥中，形成内源污染，影响水库水质安全。例如，深圳市西丽水库每年从库区底泥中释放的氨氮量为2692t，释放的总磷量为771t，造成库区水体二次污染[3]。

（3）坝前淤积影响水库运行安全。坝前淤积易造成输水泄洪洞口处形成冲刷漏斗，很有可能淤堵泄洪洞洞口，影响水库安全运行；且泥沙进入水电站，会加重对过水建筑物和水轮机叶片的磨损，降低其使用寿命。例如，延安市王瑶水库坝前泄洪洞口处已形成深30多米的冲刷漏斗，一旦水库开闸放水极易堵塞洞口，影响水库泄流，从而给水库运行带来安全隐患[4]。

（4）淤积末端向上游延伸，造成上游地区的淹没和浸没，导致两岸土地盐碱化，带来一系列环境问题。如承德市庙宫水库，随着淤积末端向上游延伸，上游河床不断抬高，使河床与两岸地面持平，甚至形成地上悬河，导致地下水位上升，产生淹没和浸没危害，使周边土地盐渍化和沼泽化[5]。

（5）水库泥沙淤积导致水库下泄清水，引起下游河道发生冲刷和变形。例如，三门峡市三门峡水库运行初期淤积严重，水库下泄水流过清，导致下游河道冲刷严重，河道两岸滩地坍塌[6]。

3 水库清淤的可行性

（1）水库外源污染及入库泥沙已逐步得到有效控制。近年来，随着我国水生态文明建设工作的大力推进，各流域陆续实施了水土保持工程、点源和面源污染防治工程、河流水生态综合治理工程、入库河流湿地治理工程等治理工程，水库外源污染及入库泥沙逐步得到有效控制，入库水质有明显改善的趋势，水库内源污染底泥治理将成为下一阶段的工作重点。

（2）清淤装备可满足施工需求。我国河道、湖泊、水库等清淤技术快速发展，装备能力逐步提升。目前，国内比较成熟的清淤装备主要包括陆地挖掘机械、环保绞吸挖泥船、DOP泵挖泥船。小型水库或有条件放空的水库通常采用陆地挖掘机械进行清淤，实施效率高。环保绞吸挖泥船的土质适应性较好，取料浓度大，定位精度较高，可有效减少污染物扩散，工作水深在10m左右范围内，适用于对水环境要求高的水库。DOP泵挖泥船扰动低、泥浆浓度高，可实现100m范围内的疏浚作业，适合深水清淤工程。

（3）环保清淤技术日趋成熟。随着清淤技术的迅速发展，环保清淤在设计、施工、环境监控等方面的技术日趋成熟，已形成从疏挖、输送、脱水、余水处理到底泥资源化利用的全链条集合工程，为水库泥沙淤积治理工程的开展奠定了坚实的基础。例如，在污染底泥清淤过程中采用环保清淤装备及环保清淤工艺，可减少底泥疏挖过程中的扩散，降低对水体的二次污染；底泥输送采用管道输送串联接力泵加压技术，可实现底泥的全封闭、远距离稳定输送。自然干化、真空预压、土工管袋脱水、离心脱水、板框压滤脱水等技术可有效降低泥浆含水率，减少土地占用且有利于后续资源化利用；余水经物理、化学、生物等方法处理后，以不低于水库现状水质标准回库，节约水资源；多样的底泥资源化利用方式日益成熟，包括矿山修复、制备绿化土、生产建材、制备回填土等。

（4）国内水体污染底泥清淤工程取得了良好效果。全国各地已实施了多处环保清淤工程，如武汉东湖、贵州阿哈水库、深圳石岩水库、福建山美水库、天津于桥水库等湖泊水库底泥清淤工程，清淤后水质明显好转，水环境质量得到提升，工程均取得了良好效果，为全国范围内开展水库清淤工程积累了宝贵的经验和技术储备。

（5）具有社会、经济和环境效益。通过水库清淤可恢复有效库容，充分发挥水库的调蓄和防洪减灾功能，延长水库使用年限，确保水库安全运行，保障公共安全及水资源的高效利用，可产生巨大的社会效益。通过水库清淤恢复有效库容，充分挖掘水库蓄水能力，可保障水库灌溉、供水、发电等综合效益的发挥，还可减少新建水库带来的征地、移民、生态环境等诸多问题，经济效益显著。通过水库清淤还可降低内源污染，提升水库水质和水生态环境；对清淤底泥进行资源化利用，还可形成良性循环变废为宝、化害为利，具有十分显著的生态环境效益。

4 结束语

我国大部分水库已运行数十年，由于未开展过大规模的水库清淤工程，很多水库泥沙淤积十分严重，不仅影响着水库功能的正常发挥，还对生态环境造成了一定的损害，甚至可导致水库淤满报废，水库泥沙淤积问题已成为制约水库功能和综合效益发挥的突出短板。通过水库清淤工程，可恢复因淤积而损失的水库有效库容，充分发挥水库功能，提升水库综合效益，补足水库工程突出短板，具有较高的社会、经济和环境效益。