蘇家峽水庫泥沙淤積問題及防治措施

安潤洲

（甘肅省秦安縣水務局，741600，秦安）

水庫的防洪、灌溉、供水是以一定庫容為基礎，而保證一定庫容的重要措施是防治和清除淤泥。甘肅省泰安縣蘇家峽水庫于1962年建成，目前淤積非常嚴重，已成為擺在水庫管理人員面前的一大難題。2007年，甘肅省水利廳組織專家對水庫現場核查，定為三類壩，除險加固以后，泥沙淤積還將是水庫運行面臨的最突出問題，關系到水庫的使用壽命及經濟效益的發揮。因此，應加強對水庫泥沙監測，控制庫區泥沙繼續增加，探索減少泥沙入庫和清除水庫淤泥的措施。

一、水庫概況及淤積成因

1.水庫概況

蘇家峽水庫是全縣唯一的小（1）型水庫，位于縣城東北35km的中山鄉境內，地處蘇家峽村以下1.5 km的清水河一級支流王家河（渭河三級支流）下游，河流長19 km，控制流域面積67.5 km2，多年平均年徑流量337.5萬m3，比降14.3‰，入庫實測流量0.003 m3/s，多年平均年輸沙量為40.5萬t。該水庫1956年由黃河水利委員會西北工程局派專業技術人員勘測設計，甘肅省水利電力廳批準，始建于1958年，1962年 7月基本竣工，1984—1988年進行了加固維修。蘇家峽水庫壩高42m，壩頂長度143.03m，壩頂寬度9 m，主要建筑物由大壩、輸水洞、泄洪洞（排沙泄洪閘）組成，為均質土壩；設計總庫容820萬m3，原興利庫容 141萬 m3，調洪庫容274萬 m3，死庫容 405萬 m3；現總庫容820萬m3，興利庫容45萬m3，調洪庫容185萬 m3，死庫容 590萬 m3（已淤積530萬m3）。蘇家峽水庫設計洪水位1597.08 m，校核洪水位1597.86 m，正常蓄水位1595.8 m，汛期限制蓄水位1595.8 m。設計標準為：50年一遇洪水設計，洪峰流量358m3/s；500年一遇洪水校核，洪峰流量656 m3/s，是一座以防洪為主，兼有灌溉、供水等綜合利用功能的水庫。

2.水庫形成淤積的主要原因

一是植被稀少：蘇家峽水庫上游森林植被分布稀疏，大部分地區光山禿嶺。區域年平均年降雨量507.4 mm，多年平均年蒸發量1448.8 mm，且時空分布不均勻，年際、月際變化大，60%以上降雨多集中在7—9月，以暴雨形式出現。降雨來勢猛、強度大，降水和入滲失去平衡，徑流沖刷嚴重，加上黃土質地疏松，地形破碎，往往短歷時暴雨降水量不大，但引起的徑流沖刷量不小。二是養魚業造成的影響。1990—1997年8年間，水庫蓄水養魚淤積達50萬m3，一般不提排沙泄洪閘門，除非有特大暴雨，否則魚就會從排沙閘流失。三是封閉失靈。排沙泄洪閘門啟閉不靈，封閉不嚴，不到警戒水位線不排洪水。四是排沙泄洪閘沒有發揮應有的作用。排沙泄洪閘主要用于汛期排沙，但在汛期異重流到達壩前形成渾水后，排沙泄洪閘關閉，沒有主管部門的指示不得開啟，排沙泄洪閘失去了應有的意義，加上管理缺乏經驗，造成水庫嚴重淤積。

二、泥沙淤積造成的主要問題

1.降低了防洪標準

1962—1979年17年間，蘇家峽水庫淤積315萬m3，平均每年淤積18.53萬 m3；1962—2007年 45年間淤積530萬m3，占總庫容的 64.6%，平均每年淤積11.8萬m3。淤泥面到壩頂高度僅有4.3 m,嚴重的淤積使防洪庫容和興利庫容減少，從而降低了水庫的防洪能力和調節能力，隨之也降低了防洪標準，加重了下游河道的防洪負擔，而且在汛期還有漫壩和潰壩的危險，嚴重威脅著下游人民財產安全與經濟的可持續發展。

2.加大了水庫的淹沒和侵蝕

水庫淤積，特別是庫尾的淤積，使水庫的回水上延，加大了水庫的淹沒面積，抬高了沼澤化和鹽堿化面積，使兩岸邊坡崩塌延伸，上延后的回水又產生新的淤積，如此不斷相互作用，形成了水庫淤積的“翹尾巴”，同時也影響了庫尾蘇家峽村村民的正常生產和生活。

3.降低了水庫的綜合效益

泥沙淤積使水庫的興利庫容減少了96萬m3，調洪庫容減少了89萬m3，相應死庫容增加了185萬m3，影響了灌溉、供水等綜合效益的發揮，同時附著在泥沙上的污染物對水庫水質也有一定的影響。

4.下游兩岸引水困難

泥沙在水庫淤積，水庫下泄水量中流量小、清水多，清水會引起下游河床沖刷和變形，河道水位下降，影響下游河道兩岸的引水，并使下游河道的堤防出現險情。

5.排沙泄洪閘關閉，造成很多不利因素

排沙泄洪閘長期關閉，容易使排沙閘進口段被泥沙淤堵封死，當排沙泄洪閘前泥沙淤積高程較高時，也不利于排沙泄洪閘前泥沙沖刷漏斗的形成，同時將威脅進水塔閘門的啟閉安全。

三、防治水庫淤積的措施

1.減少泥沙入庫

蘇家峽水庫上游植被稀少，屬典型的黃土高原西部溝壑區，水土流失嚴重，水庫泥沙主要來源是流域內汛期徑流帶來的，解決的根本措施是在流域內開展水土保持和流域綜合治理，控制水土流失，減少入庫泥沙。水土保持措施通常包括生物措施、農業措施和工程措施等3個方面：一是生物措施。在土壤和氣候條件適宜的情況下，種草種樹，封山育林。根據中國科學院西北水土保持生物研究所在北方地區的試驗，1km2的森林覆蓋面積每年可減少土壤侵蝕39940 kN。二是農業措施。包括深耕、合理密植、合理農作、等高耕作和山坡梯田化等。三是工程措施。修建魚鱗坑、水平溝、谷坊等，也可以在溝壑發育地區的支流上修建攔泥庫或攔沙堰來攔截泥沙。

2.減少入庫淤泥

減少入庫淤泥的主要措施：一是引洪放淤。將洪水引入水庫上游的荒灘地、洼地或沼澤地使泥沙淤積，抬高地面變成耕地。二是蓄清排渾。國內已經有在多沙河流保持 “蓄清排渾”的運行成功模式，在水庫上游相鄰的溝道修建并聯或串聯的淤地壩，清水時通過引水渠引入水庫儲蓄，洪水時渾水下泄到下游溝道。三是異重流排沙。蘇家峽水庫在1984—1988年的加固中，將原來的溢洪道改為排沙溢洪道，最適合異重流排沙。汛期徑流渾水往往具有足夠的濃度和速度進入水庫，常常會潛入清水水面以下，沿庫底向壩前運動，形成異重流。只要在異重流來到壩前時及時開啟閘門泄水，排沙效率可達50%～60%，且異重流排沙不需泄空水庫。因此，從維護水庫正常使用壽命出發，建議汛期多利用異重流措施進行排沙，將水庫庫容的使用壽命與下游河道的不抬高有機地結合起來，在尊重科學的基礎上，使排沙泄洪洞發揮應有的作用。

3.清除水庫淤積

清除水庫淤積的主要措施：一是機械清淤法。蘇家峽水庫是一座蓄水型小型水庫，絕大部分來沙被攔蓄在庫內，大量的淤積泥沙對水庫正常運行構成了潛在威脅，消除這種潛在威脅的主要方法是排沙清淤。根據蘇家峽水庫的自身特性，可采用挖泥船和吸泥泵，但這種方法費用較高，難以承受。二是虹吸清淤法。利用水庫上下游的水位差，將吸頭攪拌起的泥漿通過輸泥管排至水庫下游。輸泥管一端安裝吸頭放在淤泥面上，上部與操作船連接控制，另一端與壩的放水設備連接，輸泥管中部用懸索系在浮筒上，形成拱形，產生虹吸作用。三是高渠泄水沖灘。利用水庫上游攔河壩或圍堰將溝水截住，引入沿庫周布置的輸水高渠，再從輸水高渠進入引槽，依靠渠水具有的水頭，居高臨下，沖刷灘地淤泥進入主槽，通過泄洪洞排出水庫。這種方法一般在空庫或低水位時使用，施工比較簡單，就地取材，造價較低。四是人工擾沙法。利用伸至水下的高壓水槍噴射高速水流沖拌庫底泥沙，使之局部揚起被水流帶走。五是增大排洪能力法。為了增加興利庫容和供水能力，這次除險加固設計單位在水庫左岸，即溝道主槽方向增設輸水泄洪洞（水庫右岸設有排沙泄洪洞，與溝道主槽方向約45°），目的是在汛期利用洪水將壩前的淤泥沖刷到下游河道。

四、結 論

水庫良性運行，需要及時、正確地管理養護，清除庫中的淤積泥沙是管理養護水庫的重要途徑。蘇家峽水庫中的泥沙淤積已影響防洪和綜合效益的發揮，對其采取清除措施是十分必要的，早開展早受益，開展越早，治理越容易，投資也越少。將清除庫區中淤積泥沙的重點放在變動回水區及其四周的“防治型”治理，相對于傳統的壩前清淤“治療型”具有很多優點，即施工方便，成本低，效果好，能把淤積泥沙控制在一定范圍內，進行集中治理，有效控制泥沙淤積上延等。在條件許可的情況下，庫區淤泥的觀測手段由現在的“定性型”向“定量型”轉變，提高測驗精度，降低觀測成本。蘇家峽水庫減少入庫淤泥及清除水庫淤積的措施，對其他西北黃土高原地區蓄水型水庫治理庫區淤積泥沙有一定的借鑒作用。

[1]盛金保.小型水庫大壩安全與管理問題及對策[J].中國水利，2008（20）.

[2]水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL 252—2000）[S].2001.

[3]甘肅省水利廳.甘肅省秦安縣蘇家峽水庫大壩安全評價報告[R].2007.