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1、淺談山區(qū)水庫泥沙問題 摘要:高臺縣全縣有水庫19座,其中平原洼地水庫13座,山區(qū)水庫6座。水庫均于上世紀(jì)建成。水庫自除險加固以來,發(fā)揮著經(jīng)濟效益的同時,不少山區(qū)水庫隨著進庫泥沙的淤積,庫容不斷減小,大大降低了水庫正常發(fā)揮的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞:病險水庫;除險加固;泥沙問題;經(jīng)濟效益 石灰關(guān)河地處高臺縣南部的祁連山區(qū),上游河源區(qū)分布冰川,海拔4800m左右,河流至下游水庫壩址處,海拔2640m,河道長10km左右,屬黑河水系,控制流域面積。石灰關(guān)水庫屬高寒半干旱氣候,平均年徑流量1360萬立方米,多年平均降水量160mm,多年平均蒸發(fā)量1633mm,平均凍土深
2、度,年平均最大風(fēng)速21m/s。石灰關(guān)河洪水主要由暴雨形成,洪水來勢猛,主峰歷時短,多為陡漲陡落,峰高量小的單峰洪水?! ∈谊P(guān)水庫λ于肅南縣大河鄉(xiāng)石灰關(guān)河清水崖附近,距高臺縣城鄉(xiāng)約67km,距肅南縣大河鄉(xiāng)西河村約2km,是以灌溉為主的一座山谷水庫,自1971年開始建設(shè),于1978年年底建成并正式投入運行,石灰關(guān)水庫屬四等小型工程,原設(shè)計總庫容256萬立方米,興利庫容232萬立方米,灌溉面積萬畝,設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計,100年一遇洪水校核。水庫除了攔蓄石灰關(guān)流域徑流外,尚在河源上游通過紅塘引水工程從馬營河支流流域?年引水300-350萬立方米。多年
3、運行以來,庫區(qū)淤積較為嚴(yán)重,已將原設(shè)計死庫容24萬立方米淤積滿后,又將興利庫容淤積了萬立方米,目前的有效庫容已由原來的232萬立方米淤積為萬立方米,灌溉面積由萬畝減少為萬畝?! 靺^(qū)兩岸谷坡大部分基巖裸?,植被發(fā)育較好,在壩前右岸有一淺層滑坡體,長約120m,寬30-40m,滑坡體厚度1-2m。石灰關(guān)河壩址處多年平均徑流量1360萬立方米,50%保證率設(shè)計年徑流量1336萬立方米,75%保證率設(shè)計年徑流量1164萬立方米。石灰關(guān)河洪水主要由暴雨形成,暴雨歷時一般較短,但強度較大,因流域小,比降大,雨水集中匯流快,形成洪水來勢猛,主峰歷時短,多為陡漲陡落、峰高
4、量小的單峰洪水?! ∈谊P(guān)河流域自產(chǎn)輸沙量萬噸,從馬營河流域通過紅塘調(diào)水流經(jīng)本流域的2km黑砂槽,有溝槽水流切割較深,造成兩岸沖刷坍塌,形成泥石流十分嚴(yán)重,據(jù)初步估算?年約有5萬噸輸沙量進入主河道,這一沙量的匯入,使得本流域輸沙量由萬噸增加到萬噸?! ∈谊P(guān)水庫的淤積現(xiàn)已達到萬立方米,就其泥沙量來源主要是引用紅塘水經(jīng)流域上游黑砂槽地段時,由于坡陡流急,水流擺動沖蝕使兩岸滑塌,泥砂隨水入庫,造成水庫嚴(yán)重淤積。因此,解決水庫淤積問題應(yīng)從上游砂源治理進行。 該水庫是紅崖子鄉(xiāng)人民生存和發(fā)展的生命庫,至今已有37年,在灌區(qū)經(jīng)濟發(fā)展中起著舉足輕重的作用。但由于當(dāng)時社會
5、經(jīng)濟條件限制,目前該庫已是一座病險庫,庫區(qū)淤積接近總庫容的一半。水庫?年都要組織大量勞力進行庫區(qū)清淤和維護加固處理,在運行中若稍有不慎或處理不當(dāng)造成失事,就會對國家交通、通訊干線造成巨大損失,同時,庫下游萬畝農(nóng)田和紅崖子鄉(xiāng)、水關(guān)鄉(xiāng)人民的生命財產(chǎn)將受到威脅,后果是十分嚴(yán)重的。因此,對石灰關(guān)水庫的泥沙問題進行庫區(qū)清淤,迫在ü睫,十分必要?! 沃诽幰驘o實測泥沙資料,計算依據(jù),查得流域平均侵蝕模數(shù)350噸/km2,算得多年平均懸移質(zhì)輸沙量WS=萬噸,推移質(zhì)輸沙量采用經(jīng)驗公式:Wb=βWS計算,取β=算得Wb=萬噸,多年平均總輸沙量為懸移質(zhì)輸沙量與推移質(zhì)輸沙量之和,
6、即流域自產(chǎn)總輸沙量萬噸?! ∷畮祀S著運行時間的推移,淤積泥沙累積增加,侵占了興利庫容,使水庫不能正常有效地發(fā)揮效益。不少運行管理人員和專業(yè)設(shè)計人員,都在不斷探索保持水庫有效庫容的方法。在規(guī)劃、設(shè)計等各個階段,根據(jù)水庫地形以及泥沙情況,采用不同辦法,減少水庫泥沙淤積,以保持有效庫容?! ∮行П3謳烊莸姆椒?,主要在設(shè)置排沙通道設(shè)施,但該水庫無排沙設(shè)施,根據(jù)有關(guān)資料要保持庫容必須在壩址附近打隧洞,或者在壩內(nèi)打底孔,這樣才可以防止泥沙進入水庫以及排沙的條件,以下幾種是比較有效的方法:第一,防止泥沙入庫;第二,異重流排沙;第三,沖刷庫內(nèi)淤積物以取得庫容;第四,汛期降低
7、庫水λ使來沙集中的汛期來沙通過底孔排出庫外。 防止流沙進庫的有效方法,有利用汛期來沙集中的特點,在庫首處修閘和側(cè)向排沙道將泥沙排到壩址下游以減少庫區(qū)泥沙淤積。但這類排沙道,如地形條件不佳長度過長,則造價甚高。其次,設(shè)計時應(yīng)考慮排沙道尺寸宜適當(dāng)?shù)卮?,有足夠大的泄量,不使排沙時形成壅水,造成洞前淤積,因這些淤積物在汛期后仍將進入水庫。有關(guān)資料記?側(cè)向排沙道的運行和設(shè)計已經(jīng)初步成功,但是有些因設(shè)計流量過小,排沙效果不太理想。 在汛期降低庫區(qū)有效水λ,加大庫區(qū)內(nèi)水的流動速度,把泥沙通過壩址沖向下游的方法,其排沙目的,與庫首側(cè)道排沙類似,但對于滯洪水庫或興利庫容不
8、大的水庫多采用這種排沙方式。石灰關(guān)水庫由于泄洪能力過