皎口水庫清淤方案設計

郭曉晶

(浙江省錢塘江管理局勘測設計院，浙江杭州 310016)

1 問題的提出

皎口水庫位于浙江省東部沿海寧波市鄞州區境內，奉化江支流上游大、小皎溪兩條溪流匯合口處，是一座以防洪、灌溉為主，結合發電、養魚、供水的綜合利用的大(2)型水利工程，壩址以上集水面積259 km2，總庫容1.200 5億m3。水庫取水口位于庫盆北支右岸，距離大壩約1.5 km。皎口水庫建庫30余年，水庫工程在正常發揮洪水攔蓄功能的同時，也承受了洪水攜砂入庫的侵害。2012年10月對庫盆進行了地質勘察工作，結果表明:庫區平均淤積層厚10.0 m以上，按10.0 m計算，估算總淤積量約2 000萬m3;又根據表層第①-1層含礫砂淤泥重金屬含量檢測結果:庫區表層含礫砂淤泥主要為Ⅰ類～Ⅱ類土壤，局部鋅含量為Ⅲ類土壤，按集中式生活飲用水源地土壤等級考慮，土壤樣本中鎘、銅、鋅、鉛及汞超標。為保護皎口水庫水質，保證水庫防洪、供水等效益正常發揮，特對皎口水庫進行清淤方案設計。

2 水庫清淤的必要性

1)增加庫容，提高防洪能力。據統計全國有相當部分水庫因泥沙淤積嚴重而處于報廢狀況，而不少應該報廢的水庫由于沒有新庫可替代仍在帶著隱患使用。水庫淤積所損失的不僅是庫容，更浪費了建造水庫的良好壩址。現在我國比較適合建造水庫的壩址基本已經用完，再選擇新的壩址需要淹沒大量優質農田或大量移民，投入成本巨大且容易成為社會不穩定因素，并對自然生態造成破壞。實施“清庫”工程就是有效實施水庫清淤工程，達到恢復或增加有效庫容的目的。2)保護水源，促進經濟社會和諧發展。隨著經濟社會的快速發展，城鎮供水矛盾日益突出，皎口水庫已經成為向寧波市及周邊地區提供優質飲用水的主要水源地。然而，建庫30余年庫區淤積物逐漸增多，浮藻類大量生長繁殖，導致水庫趨于富營養化狀態，對庫區居民生活和農林牧漁業造成危害。根據底淤重金屬檢測結果分析，按集中式生活飲用水水源地土壤等級考慮，土壤中鎘、銅、鋅、鉛及汞超標，在一定條件下易形成二次污染。皎口水庫進行清淤后，水質狀況可以得到有效的改觀。

3 清淤區域界定

根據皎口水庫庫區測量資料及現場實地勘察，水庫中上游庫區淤積主要位于水面等高線55.0 m～45.0 m區域，中下游庫區淤積主要位于水面等高線45.0 m以下區域，以及考慮大壩樞紐工程穩定安全、確保取水口水質不受本項目施工影響，核定本項目庫盆清淤限制實施區域為:庫盆南支距離主壩上游壩址線約500 m以上，庫盆北支距離取水口上游約500 m以上(見圖1)。

圖1 清淤區域布置圖

4 清淤設備比選

4.1 清淤設備

一般清淤設施有耙吸式挖泥船、絞吸式挖泥船、鏈斗式挖泥船、鏟斗式挖泥船、抓斗式挖泥船、自航雙抓式挖泥船等六種，按照工作原理一般分為兩大類:機械式挖泥船和水力式挖泥船。機械式挖泥船包括抓斗式、鏈斗式、鏟斗式等，其作業特點是利用挖掘機具作周期性地切泥、輸送、卸泥。機械式挖泥船具有操作方便、造價低廉、施工不受天氣影響等特點，而且通過不斷的技術革新，挖掘時污染物在水中擴散情況已大大減輕，底泥的二次釋放已經得到有效控制，此外，機械式挖泥船在挖除大體積淤積物如建筑垃圾、塑料袋、編織袋等有著得天獨厚的優勢，因此，在蘇州金雞湖、西湖、北京六海等湖泊的清淤工程中均采用或部分采用了抓斗式或鏟斗式清淤船進行作業。水力挖泥船主要有絞吸式、耙吸式等，由立式泥漿泵輸泥系統、高壓泵沖泥系統、配電系統或柴油機系統組成。水力挖泥機的施工原理是模擬自然界水流沖刷原理，借水力作用來進行挖土、輸土、填土，即水流經高壓泵產生壓力，通過水槍噴出一股密實的高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿和泥塊的混合物，再由立式泥漿泵及其輸泥管吸送到堆土場，泥漿可用來填平低洼地或圈堤筑壩。

各種清淤設備因結構、原理不同，對各類清淤巖土以及各種工況的適應性也存在較大的差異。各種設備對清淤巖土的可挖性參見表1;各種清淤設備的優點和不足參見表2。

表1 各種設備對清淤巖土的可挖性

表2 各種清淤設備的優點和不足

4.2 清淤設備選定

水庫群山環抱，庫區為一山澗盆地，水庫水域面積約2.96 km2，水下地形高程介于23 m～56 m，庫盆地面呈緩坡地狀。水庫中下游庫區水深較深，水深約為10 m～26 m，平均水深約為15 m;中上游庫區水深較淺，水深約為1 m～10 m，平均水深約為4 m。又根據皎口水庫地質勘探成果，水庫表層淤積物主要是礫砂(庫尾)向下游過渡為含礫砂淤泥，基本為2級、9級和11級清淤巖土體。1)絞吸式挖泥船。絞吸式挖泥船施工速度快，能較好的將水庫庫底淤泥清除，且二次污染較小。皎口水庫中下游區域水深較深，清淤難度較大，而且庫底表層淤積物主要為含礫砂淤泥，因此該區域采用絞吸式挖泥船進行清淤。2)鏟斗式挖泥船。鏟斗式挖泥船造價低廉，可多臺同步施工，采用駁船駁運淤泥，景觀影響較小，并能較好的清除水庫庫底礫砂、淤泥以及建筑垃圾。因此，皎口水庫中上游區域采用鏟斗式挖泥船進行清淤。

5 結語

1)皎口水庫清淤工程的實施對增加庫容、提高水庫防洪能力、保護水源及促進經濟社會和諧發展等諸多積極的社會效益是顯著的。2)水庫清淤區域須保證大壩樞紐工程穩定安全、確保取水口水質不受本項目施工影響。3)水庫清淤設備按照庫區水深及表層淤積物巖土體級別，可采用絞吸式挖泥船與鏟斗式挖泥船兩種。