第十四師皮山農場躍進水庫淤積地質分析及清淤建議

楊軍田

（石河子市吉泰巖土工程有限責任公司，新疆 石河子 832000）

1 概述

第十四師皮山農場躍進水庫位于皮山河河道下游近末端，塔里木盆地南緣，庫區中心地理坐標：東經78°21′50"，北緯37°38′20"，距離第十四師皮山農場場部10.5 km、皮山縣城7.5 km。水庫外圍為塔克拉瑪干沙漠，屬于沙漠邊緣綠洲區平原水庫。

2021年躍進水庫庫區實地測量發現，正常蓄水位對應庫容245.3萬m3，原設計庫容正常蓄水位庫容500萬m3，水庫淤積達255萬m3，淤積物超過總庫容50%，嚴重影響水庫庫容及環境效益、農業灌溉效益及漁業效益，水庫清淤治理是非常必要的[1]。

2 皮山河河流概況

皮山河是和田地區第四大河，發源于昆侖山海拔6 000 m以上高山冰川地帶，由南向北流經皮山縣城，最后消失于塔克拉瑪干沙漠，河流全長近160 km。

皮山河流域為氣候極端干旱、植被覆蓋較差的區域，流域水土極易流失。皮山河具有典型干旱區河流特征，與新疆其他河流特性基本一致，徑流量年內分配不均衡，四季分配不均衡；徑流量年際變化小，年徑流受冰川影響，調節能力強。

根據皮山河水文站資料，皮山河多年平均年徑流量3.5億m3，實測最大、最小年徑流量為5.59億m3、2.66億m3，最大最小年徑流量比值約2.1，徑流量年際變化小；皮山河最大年懸移質輸沙量達461萬t，最小年懸移質輸沙也有296萬t，屬于含沙量較大的河流。

3 庫區地質概況

皮山農場躍進水庫庫區位于河流沖洪積細土平原及沙漠地貌過渡地帶，地勢總體南高北低，由南向北傾斜，地勢平坦開闊。

皮山河下游近末端河面開闊，河流枝杈較多，流速較小，沖切深度不大，古河道發育，低洼處地下水出露，形成濕地地貌。水庫外圍分布廣闊風積地貌，沙丘呈斷壟狀斷續分布，地下水位埋深淺的地段則呈島狀，高度一般較小。

水庫庫區原始地層以新近沉積的粉細砂和粉土為主，厚度較大，一般大于50 m，多呈土灰色，密實度相對較好，多為稍密狀，不含粗大漂卵礫石，粉細粒含量較多，幾乎不含黏土夾層。庫外分布松散狀態的風積沙，厚度與沙丘相對高度有關，多在3～5 m，局部厚度可達10 m。

水庫內則分布新近沉積淤積粉細砂和淤泥質土，土灰色、灰黑色，松散，很濕，呈飽和狀，稍具腐臭味，震動后極易發生震陷和液化，出現水土分離現象；土體未完成固結變形，沉降變形量一般較大。

4 庫區淤積物來源及其特性

根據現場調查，躍進水庫淤積物來源有兩類：一類為皮山河洪水攜帶懸移質泥砂，是重要來源；另一類為庫區周圍風沙季節的風積砂，屬于水庫淤積物次重要來源。

4.1 懸移質泥砂及特性

懸移質泥沙主要為皮山河洪水季節攜帶的懸移質，受洪水流量、流速、含沙量等水文特征影響。懸移質泥沙沉積符合水動力學特征，沉積分層韻律明顯，懸移質粒徑從上游至下游逐漸變細，成分由粗砂變成粉細砂、粉土。

庫區懸移質淤積多由水動力環境作用形成，表呈分布薄層1～2 cm厚富含有機質的淤泥層，灰黑色、黑色，具腐臭味，透水性差，具有相對隔水作用。下部3.0～7.5 m（揭露最大厚度）厚度粉細砂層，呈土灰色、青灰色，很濕，飽和狀，松散，較均勻，物理力學性質較差，具高壓縮性，屬于軟弱土。

據室內試驗統計分析，粉細砂中典型顆粒組成：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%。界限粒徑d60為0.150 mm，中間粒徑d30為0.092 mm，有效粒徑d30為0.061 mm，不均勻系數Cu為2.520，曲率系數Cc為0.890。

4.2 風積砂及特性

根據現場調查，庫區東壩段風積砂已經淤平并翻越了防浪墻進入庫區，南部、西部庫區外及水庫邊分布大量移動風積沙丘，風沙季節將有大量粉細砂隨風滾動，進而沉積于庫區，形成水庫淤積物。

室內試驗顯示，庫區周邊風積砂典型顆粒組成：粉細砂中大于0.5 mm含量約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%。界限粒徑d60為0.160 mm，中間粒徑d30為0.091 mm，有效粒徑d30為0.059 mm，不均勻系數Cu為2.62，曲率系數Cc為0.89。風積砂顆粒組成與庫區內淤積物顆粒成份大致相近，證明庫區淤積物來源于風積沙。

5 庫區淤積特征及清淤條件

皮山農場躍進水庫蓄水面積約1.76 km2，根據本次工作成果，庫區內淤積層加權平均厚度1.8 m，淤積物方量317萬m3。結合本次地質勘探工作成果，分區統計分析庫容面積、水淹情況、淤積物性質、通行和清淤施工難易程度。

Ⅰ區位于庫區南側進庫渠終點至進庫300 m范圍，面積約0.01 km2，高水位時才會淹沒，正常蓄水為時出露水面，低水位時零星庫容有水。淤積層厚度小于0.5 m，體積0.5×104m3，土體稍濕—很濕，密實程度較好，稍密狀態。行人和車輛基本可以通行，局部地段存在陷車現象，鏟挖施工條件較好，基本為水位以上清淤，清淤施工條件相對較好。

Ⅱ區位于Ⅰ區北側，面積約0.32 km2，正常蓄水位時會淹沒，低水位時露出水面，局部庫容常年有積水。淤積層厚度0.5～1.0 m，體積32 × 104m3，土體濕—很濕，密實程度差，呈松散—稍密狀態，震動后出現橡皮土現象。低水位時行人可通行，車輛通行較差，陷車現象明顯，鏟挖施工條件較差，基本為地下水位以下清淤，清淤施工條件較差。

Ⅲ區位于Ⅱ區北側，面積約0.99 km2，平水位時會淹沒，低水位時少量露出水面，多數庫容常年有積水。淤積層厚度1.0～2.0 m，體積約149×104m3，土體呈很濕—飽和，密實程度差，呈松散狀態，震動后極易發生震陷和液化，出現水土分離，存在流砂、流土現象。人勉強能通行，車輛基本不能通行，為水位以下清淤，施工條件差。

Ⅳ區位于Ⅲ區北側，面積約0.27 km2，平水位時會淹沒，多數庫容常年有積水，低水位時零星庫容露出水面。淤積層厚度2.0～3.0 m，體積約67.5 ×104m3，淤積層土體飽和，密實程度很差，松散狀態，流砂、流土現象明顯。車輛和行人不能通行，水位以下清淤，清淤條件很差。

Ⅴ區位于Ⅳ區內部，面積約0.17 km2，常年被水淹沒。淤積層厚度3.0～5.0 m，體積約68 × 104m3，水位深處含有厚度約1.0～1.5 m的浮泥結構，飽和狀，流砂、流土強烈。行人和車輛不能通行，均為水位以下清淤，清淤條件很差。

6 清淤及淤積物運輸建議

水庫運行期間由于灌溉及淤積物特性等原因，淤積物瀝干時間不寬裕，淤積層水體排出效果差，根據這些特征本次從清淤順序、清淤設備和清淤物運輸等單方面給出地質建議。

6.1 清淤順序

根據水庫清淤工程一般方案，結合躍進水庫特征及淤積物特點，本項目建議清淤程序：水庫放水→鏟挖排水溝→淤積層瀝水→挖掘機集料/瀝干→挖掘機裝料→自卸汽車運輸，施工順序按照由南側向北呈東西寬條狀逐漸分片區有序推進，庫區北部淤積物的瀝水時間長，有利施工。

6.2 機械選擇

淤積層屬于軟弱土具有陷車風險，淤積層瀝水時間長，為爭取淤積物更多的濾干時間，挖掘機需滿足場地布置的情況盡可能的要功效大，確保挖掘設備在淤積層開挖排水溝、挖瀝水槽、裝料及不陷車，挖裝設備建議選取履帶式。庫內出渣車輛建議選用15 t自卸汽車，并在指定、規劃鋪設鋼板的道路上行駛。

6.3 淤積物運輸

躍進水庫北東西三面圍壩，壩體為粉細砂，防護體為混凝土面板，壩體不允許重載碾壓，淤積物運輸建議采用挖掘機+自卸汽車的運輸方案，棄碴場可選用推土機推鏟平整。