第十四师皮山农场跃进水库淤积地质分析及清淤建议

杨军田

（石河子市吉泰岩土工程有限责任公司，新疆 石河子 832000）

1 概述

第十四师皮山农场跃进水库位于皮山河河道下游近末端，塔里木盆地南缘，库区中心地理坐标：东经78°21′50"，北纬37°38′20"，距离第十四师皮山农场场部10.5 km、皮山县城7.5 km。水库外围为塔克拉玛干沙漠，属于沙漠边缘绿洲区平原水库。

2021年跃进水库库区实地测量发现，正常蓄水位对应库容245.3万m3，原设计库容正常蓄水位库容500万m3，水库淤积达255万m3，淤积物超过总库容50%，严重影响水库库容及环境效益、农业灌溉效益及渔业效益，水库清淤治理是非常必要的[1]。

2 皮山河河流概况

皮山河是和田地区第四大河，发源于昆仑山海拔6 000 m以上高山冰川地带，由南向北流经皮山县城，最后消失于塔克拉玛干沙漠，河流全长近160 km。

皮山河流域为气候极端干旱、植被覆盖较差的区域，流域水土极易流失。皮山河具有典型干旱区河流特征，与新疆其他河流特性基本一致，径流量年内分配不均衡，四季分配不均衡；径流量年际变化小，年径流受冰川影响，调节能力强。

根据皮山河水文站资料，皮山河多年平均年径流量3.5亿m3，实测最大、最小年径流量为5.59亿m3、2.66亿m3，最大最小年径流量比值约2.1，径流量年际变化小；皮山河最大年悬移质输沙量达461万t，最小年悬移质输沙也有296万t，属于含沙量较大的河流。

3 库区地质概况

皮山农场跃进水库库区位于河流冲洪积细土平原及沙漠地貌过渡地带，地势总体南高北低，由南向北倾斜，地势平坦开阔。

皮山河下游近末端河面开阔，河流枝杈较多，流速较小，冲切深度不大，古河道发育，低洼处地下水出露，形成湿地地貌。水库外围分布广阔风积地貌，沙丘呈断垄状断续分布，地下水位埋深浅的地段则呈岛状，高度一般较小。

水库库区原始地层以新近沉积的粉细砂和粉土为主，厚度较大，一般大于50 m，多呈土灰色，密实度相对较好，多为稍密状，不含粗大漂卵砾石，粉细粒含量较多，几乎不含黏土夹层。库外分布松散状态的风积沙，厚度与沙丘相对高度有关，多在3～5 m，局部厚度可达10 m。

水库内则分布新近沉积淤积粉细砂和淤泥质土，土灰色、灰黑色，松散，很湿，呈饱和状，稍具腐臭味，震动后极易发生震陷和液化，出现水土分离现象；土体未完成固结变形，沉降变形量一般较大。

4 库区淤积物来源及其特性

根据现场调查，跃进水库淤积物来源有两类：一类为皮山河洪水携带悬移质泥砂，是重要来源；另一类为库区周围风沙季节的风积砂，属于水库淤积物次重要来源。

4.1 悬移质泥砂及特性

悬移质泥沙主要为皮山河洪水季节携带的悬移质，受洪水流量、流速、含沙量等水文特征影响。悬移质泥沙沉积符合水动力学特征，沉积分层韵律明显，悬移质粒径从上游至下游逐渐变细，成分由粗砂变成粉细砂、粉土。

库区悬移质淤积多由水动力环境作用形成，表呈分布薄层1～2 cm厚富含有机质的淤泥层，灰黑色、黑色，具腐臭味，透水性差，具有相对隔水作用。下部3.0～7.5 m（揭露最大厚度）厚度粉细砂层，呈土灰色、青灰色，很湿，饱和状，松散，较均匀，物理力学性质较差，具高压缩性，属于软弱土。

据室内试验统计分析，粉细砂中典型颗粒组成：大于0.50 mm含量3%，0.50～0.25 mm含量13%，0.250～0.075 mm含量5%，小于0.075 mm含量19%。界限粒径d60为0.150 mm，中间粒径d30为0.092 mm，有效粒径d30为0.061 mm，不均匀系数Cu为2.520，曲率系数Cc为0.890。

4.2 风积砂及特性

根据现场调查，库区东坝段风积砂已经淤平并翻越了防浪墙进入库区，南部、西部库区外及水库边分布大量移动风积沙丘，风沙季节将有大量粉细砂随风滚动，进而沉积于库区，形成水库淤积物。

室内试验显示，库区周边风积砂典型颗粒组成：粉细砂中大于0.5 mm含量约3%，0.50～0.25 mm含量13%，0.250～0.075 mm含量63%，小于0.075 mm含量21%。界限粒径d60为0.160 mm，中间粒径d30为0.091 mm，有效粒径d30为0.059 mm，不均匀系数Cu为2.62，曲率系数Cc为0.89。风积砂颗粒组成与库区内淤积物颗粒成份大致相近，证明库区淤积物来源于风积沙。

5 库区淤积特征及清淤条件

皮山农场跃进水库蓄水面积约1.76 km2，根据本次工作成果，库区内淤积层加权平均厚度1.8 m，淤积物方量317万m3。结合本次地质勘探工作成果，分区统计分析库容面积、水淹情况、淤积物性质、通行和清淤施工难易程度。

Ⅰ区位于库区南侧进库渠终点至进库300 m范围，面积约0.01 km2，高水位时才会淹没，正常蓄水为时出露水面，低水位时零星库容有水。淤积层厚度小于0.5 m，体积0.5×104m3，土体稍湿—很湿，密实程度较好，稍密状态。行人和车辆基本可以通行，局部地段存在陷车现象，铲挖施工条件较好，基本为水位以上清淤，清淤施工条件相对较好。

Ⅱ区位于Ⅰ区北侧，面积约0.32 km2，正常蓄水位时会淹没，低水位时露出水面，局部库容常年有积水。淤积层厚度0.5～1.0 m，体积32 × 104m3，土体湿—很湿，密实程度差，呈松散—稍密状态，震动后出现橡皮土现象。低水位时行人可通行，车辆通行较差，陷车现象明显，铲挖施工条件较差，基本为地下水位以下清淤，清淤施工条件较差。

Ⅲ区位于Ⅱ区北侧，面积约0.99 km2，平水位时会淹没，低水位时少量露出水面，多数库容常年有积水。淤积层厚度1.0～2.0 m，体积约149×104m3，土体呈很湿—饱和，密实程度差，呈松散状态，震动后极易发生震陷和液化，出现水土分离，存在流砂、流土现象。人勉强能通行，车辆基本不能通行，为水位以下清淤，施工条件差。

Ⅳ区位于Ⅲ区北侧，面积约0.27 km2，平水位时会淹没，多数库容常年有积水，低水位时零星库容露出水面。淤积层厚度2.0～3.0 m，体积约67.5 ×104m3，淤积层土体饱和，密实程度很差，松散状态，流砂、流土现象明显。车辆和行人不能通行，水位以下清淤，清淤条件很差。

Ⅴ区位于Ⅳ区内部，面积约0.17 km2，常年被水淹没。淤积层厚度3.0～5.0 m，体积约68 × 104m3，水位深处含有厚度约1.0～1.5 m的浮泥结构，饱和状，流砂、流土强烈。行人和车辆不能通行，均为水位以下清淤，清淤条件很差。

6 清淤及淤积物运输建议

水库运行期间由于灌溉及淤积物特性等原因，淤积物沥干时间不宽裕，淤积层水体排出效果差，根据这些特征本次从清淤顺序、清淤设备和清淤物运输等单方面给出地质建议。

6.1 清淤顺序

根据水库清淤工程一般方案，结合跃进水库特征及淤积物特点，本项目建议清淤程序：水库放水→铲挖排水沟→淤积层沥水→挖掘机集料/沥干→挖掘机装料→自卸汽车运输，施工顺序按照由南侧向北呈东西宽条状逐渐分片区有序推进，库区北部淤积物的沥水时间长，有利施工。

6.2 机械选择

淤积层属于软弱土具有陷车风险，淤积层沥水时间长，为争取淤积物更多的滤干时间，挖掘机需满足场地布置的情况尽可能的要功效大，确保挖掘设备在淤积层开挖排水沟、挖沥水槽、装料及不陷车，挖装设备建议选取履带式。库内出渣车辆建议选用15 t自卸汽车，并在指定、规划铺设钢板的道路上行驶。

6.3 淤积物运输

跃进水库北东西三面围坝，坝体为粉细砂，防护体为混凝土面板，坝体不允许重载碾压，淤积物运输建议采用挖掘机+自卸汽车的运输方案，弃碴场可选用推土机推铲平整。