宝鸡市陈仓区颜家河水电站库区清淤实施方案分析

2023-09-12李国平

陕西水利 2023年9期

李国平，张坤

（1.陈仓区水利局渭河综合治理保护中心,陕西宝鸡 721300；2.西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司,陕西西安 710000）

1 颜家河水电站工程和清淤区位置

2010年9月15日陕西省发展和改革委员会以（陕发改新能源函【2010】891号文）对颜家河水电站工程进行了批复。批复的工程建设标准为Ⅴ等小（2）型工程。拦河坝、发电引水建筑物、发电厂房为5级建筑物。水电站设计洪水为10年一遇,相应洪峰流量2562 m3/s,校核洪水标准为20年一遇,相应洪峰流量2912 m3/s。水电站属径流式电站,水电站库区属渭河干流,坝址以上多年平均径流量21.4亿m3,多年平均流量67.8 m3/s,设计水头16m。

颜家河水电站库区位于宝鸡市西陈仓区坪头镇林光村所在渭河河道内,库区呈“U”型,库区电站厂房建于渭河左岸,距离宝鸡峡水利枢纽直线距离26 km,颜家河火车站以西约3km。清淤区上游地理坐标东经106°48'5.74'',北纬34°22'40.05'',清淤区下游地理坐标东经106°48'27.27'',北纬34°22'41.89''。河道天然落差3.5 m左右,平均比降在7‰。

2 清淤必要性及可行性

颜家河水电站库区是渭河水系统中的重要组成部分,在防洪、排涝等方面起着至关重要的作用,清淤疏浚的实施将增大行洪断面。清淤疏浚是保护人民生命财产安全的需要；清淤疏浚是改善水质及河道生态的需要；生态资源可持续发展战略的要求；清淤疏浚是水电站正常运行的需要。本次实施清淤的目的,主要是围绕颜家河水电站库区周围林光村移民搬迁项目40多户村民的农田和房屋财产安全而实施的。

本项目淤积经沉降、分离等措施合理调配利用,施工基本采取机械清淤,施工环节都进行监督作业,做到环保、安全要求。综上所述,本次颜家河水电站库区上游清淤疏浚是非常必要的,同时技术上是可行的,经济上是合理的,对保护库区周边环境及下游河床是非常有利的。

3 清淤区现状

根据现场踏勘,颜家河水坝上游1217 m处涉及西宝高速跨河桥。库区内,右岸紧靠山体,为自然岸线,设计退让15 m；左岸临近林光村距下游坝面约1000 m,2022年8月新修加固护岸612.3 m,其中加固护岸197.0 m,新修护岸415.3 m,本工程已完工,作为本次清淤疏浚工程人工岸线,并与其余自然岸线一同退让15 m。本方案设计清淤疏浚范围主要集中在坝前退让200 m至西宝高速跨河桥退让200 m范围内。

库区淤积层成分主要为粉质黏土和砂砾。粉质黏土主要分布于坝前,泥沙分布整个库区,库区淤积平均厚度1.0 m。根据本次实测数据显示：现状河道平均比降为7‰。整个库区淤积十分明显,严重影响到库区的安全运行及电站正常运行。

本段清淤全长800 m,该段有涉河建筑物（高速路大桥2座）,河道现状平均宽度131.84 m,全段为自然岸线,设计该段全面清淤,清淤疏浚平均宽度为101.83 m,特别是对水毁的河道左右两岸进行坡面整治,对堤防脚裸露的区域进行基础回填,保证堤防行洪、排涝安全；保护区为高速路大桥下游及大坝各200 m范围,清淤宽度为距河岸迎水面坡脚线15 m以内范围。设计在项目区中段沙滩布设泥水分离区1处,泥沙经固化、分离后将可利用部分转运出。

4 清淤比选方案

颜家河库区现阶段主要清除库区水下范围,陆地疏浚方案不作为考虑方案。

（1）水下疏浚方案

水下疏浚方案主要应用在一定水深条件下的水库、湖泊及河道的淤泥清理。对水库而言,水下疏浚方案较多,主要是抓斗式挖泥船、绞吸式挖泥船和气动泵船等施工设备,其中：

抓斗挖泥船技术要求较高,需专业人员施工,淤泥清理单价较高,适合浅水、稳定水域作业,河道扰动较大,清理较为彻底,效率低。

绞吸式挖泥船技术要求较高,需专业人员施工,淤泥清理单价较高,适合河床作业,作业深度适中,河道扰动较大,对水体产生搅动小,疏浚面平滑,效率较高。

气动泵船技术要求低,工作效率高,淤泥清理单价高,适合深水、稳定水域作业,河道扰动较小,清理不彻底,效率高。

三种方案对比见表1。

表1 清淤疏浚比选方案统计表

（2）疏浚方案选定

通过以上水下疏浚方案比较,三种方法都有优缺点,根据本次水电站库区清淤疏浚实际需求,首选水下绞吸式挖泥船方案进行作业。

该段清淤疏浚采用绞吸式挖泥船进行清淤,人力按照工程量的大小进行支配,清淤工具：绞吸式挖泥船2艘、小型挖掘机2台、小型铲车1台,运输以汽车为主。

5 清淤布置

（1）岸线布置

岸线布置的原则如下：

1）根据渭河河流的水文地形、地质条件及现有河岸的稳定情况,选取河槽宽度和平面形态既能满足行洪要求,符合河床演变规律,又能节省清淤投资的最佳岸线。

2）选取的岸线应顺从河岸,力求平顺,使堤岸走向尽量符合洪水主流向,并兼顾中、枯水流向,以减少冲刷和淤积。

3）岸线选择地势较高,地基工程地质情况较好、比较稳定的河岸,尽可能利用现有堤岸和有利地形,沿河修建的涉河工程与岸线保持一定间距,尽量做到路堤结合,以便管理养护和抗洪抢险。

4）岸线布置要与现有堤岸平顺衔接,形成完善的防洪系统。

（2）清淤设计

清淤段现状平均宽度为101.84 m,清淤长度为817 m,清淤宽度为堤防工程、自然岸坎距河岸迎水坡面坡脚线15 m范围以内,涉水工程防护区为高速路大桥桥墩工程基础及坝址上下游各200 m为防护区,禁止清淤作业。清淤底高程为深泓点高程以下1 m,平均比降7%。本次任务不涉及防洪堤的加固扩建,仅做清淤疏浚处理,清淤泥沙就近堆放在设置好的泥水分离区进行固化、分离、转运处理。

（3）平面布置

颜家河水电站库区围绕高速路大桥至电站坝址处上下游各200 m为清淤项目区。项目所涉及防护区主要是自然河岸坡脚线及人工堤防坡脚线以外15 m范围为防护区,平均比降7‰,清淤长度817m ,平均清淤深度1.0 m,清淤区面积81472 m2,清淤总量为8.15万m3。按照清淤疏浚类型设计为1个施工单元,工程平面布置以现状岸坎为基本走势,堤线采用圆弧和直线相接的方式进行平顺连接。

根据《水利水电工程初步设计报告编制规程》（SL 619-2013）及《水利水电工程水土保持技术规范》（SL 575-2012）需设置水土保持工程。本方案在南岸沙滩设置泥水分离区,分离区内四周布设土质排水沟长度278 m、1个沉淀池和堆渣场1个。

（4）竖向布置

颜家河水电站库区地势北高南低,西高东低,场地内部呈自然落差,坡度较为均匀平缓。本项目采用平坡式竖向布置。疏浚清淤由南向北分段进行。分离区依据《水利水电工程水土保持技术规范》（SL 575-2012）中对渣场建设要求,实施水土流失防治措施,确定分离区内堆渣高度不超过3 m,周围利用粗粒渣料布设拦渣坎,断面为梯形,拦渣坎尺寸为底宽1 m×高0.6 m×上口宽0.5 m。为了防止淤泥二次排入河道,拦渣坎内侧布设临时排水沟,排水沟末端设置沉砂池,以拦截泥水直接排入河道,设置简易的拦渣工程,排导工程。

6 清淤料处理

泥浆经绞管道输送至泥沙分离区,并采用粗渣简易围挡,利用分离机分离出可利用砂石和淤泥,后经自行沉淀后外运。

（1）渣堆管理

为配合渣堆管理,安排普通挖掘机1台,协助运输车倒土、平整堆体等。弃土高度严格按照规划高度3 m内堆放,禁止超区域、超高度堆填。

（2）淤泥处理

清淤疏浚的淤泥可以用来制作有机肥料、改良土壤和填土造田。

（3）可利用料处理

剩余部分可用作陈仓区基础设施建设,作为土方回填利用,实现淤积泥沙的资源化再利用,实现“变废为宝”降低了清淤疏浚成本。

（4）运输

渣土运输将严格按照有关渣土运输的有关规定,选用性能良好、车厢封闭较好、证件齐全的车辆,严格按照指定的线路行驶。做到运输车辆不超载 ,车厢上部全部用篷布覆盖 ,避免运输过程中渣土散落污染市区道路及周边环境。为防止渣土在运输过程中的乱倒、乱弃问题 ,在施工过程中该标段将采用开挖现场与弃土场双向签票的办法,坚决杜绝渣土乱倒、乱弃。为保证车辆运输不对市区环境造成污染 ,在渣土运输的出入口安排清洁人员,随时对车辆散落下来的土块、泥块进行清扫,并安排专人进行巡视。

7 清淤对河势稳定分析

充分考虑了清淤对河势稳定的影响,是疏浚清淤的基本要求, 实施方案拟定的年度控制实施范围、清淤控制高程、控制清淤量、清淤作业方式等都是基于河势总体稳定、利于河势顺直、平面稳定、泄洪通畅的要求实施的,在管理方面也提出了较高的要求。

本次清淤在无堤防段的疏浚均按照规范要求设置保护范围,在疏浚范围内,保持现状河道宽度不变,疏浚过程中不会扩展或者束窄河道,不改变现状河道水流方向,在疏浚完成后对疏浚段加以恢复治理,河段疏浚对河势稳定影响分析如下：

颜家河水电站库区两岸无标准化堤防,本次清淤主要以现状砂石淤积为准,不降低、抬升深泓点,不加宽、束窄河道,疏浚按照相关规范合理进行,对河势稳定的影响较小。

颜家河水电站库区疏浚区两岸多为砂质或基岩岸坡,但由于两岸河床物质较厚,其疏浚区位于河中洲,距离两岸达10 m以上,整个河势基本稳定。由于该河段河势基本稳定,疏浚区抗冲性较好,岸线多年保持相对稳定状态,且疏浚区距两岸岸坡的距离均在5 m～10 m左右,疏浚对岸坡与河势影响较小。

8 清淤对防洪影响分析

本次河道疏浚既增大了河道过流面积,又疏通了河道,扩大了河道输水输沙的能力,不仅不会形成对洪水的阻碍,而且解决了由于河道长期泥砂堆积行洪不畅的问题,同时,方案还为险段堤防、常出事的无堤段设置为保护区,为防汛抢险留足砂源,确保抢险之需。因此,针对河道防洪安全角度分析,河道规范性疏浚百利而无一害,而且迫在眉睫。