寶雞市陳倉區顏家河水電站庫區清淤實施方案分析

李國平，張 坤

（1.陳倉區水利局渭河綜合治理保護中心,陜西 寶雞 721300；2.西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司,陜西 西安 710000）

1 顏家河水電站工程和清淤區位置

2010年9月15日陜西省發展和改革委員會以（陜發改新能源函【2010】891號文）對顏家河水電站工程進行了批復。批復的工程建設標準為Ⅴ等小（2）型工程。攔河壩、發電引水建筑物、發電廠房為5級建筑物。水電站設計洪水為10年一遇,相應洪峰流量2562 m3/s,校核洪水標準為20年一遇,相應洪峰流量2912 m3/s。水電站屬徑流式電站,水電站庫區屬渭河干流,壩址以上多年平均徑流量21.4億m3,多年平均流量67.8 m3/s,設計水頭16m。

顏家河水電站庫區位于寶雞市西陳倉區坪頭鎮林光村所在渭河河道內,庫區呈“U”型,庫區電站廠房建于渭河左岸,距離寶雞峽水利樞紐直線距離26 km,顏家河火車站以西約3km。清淤區上游地理坐標東經106°48'5.74'',北緯34°22'40.05'',清淤區下游地理坐標東經106°48'27.27'',北緯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

顏家河水電站庫區是渭河水系統中的重要組成部分,在防洪、排澇等方面起著至關重要的作用,清淤疏浚的實施將增大行洪斷面。清淤疏浚是保護人民生命財產安全的需要；清淤疏浚是改善水質及河道生態的需要；生態資源可持續發展戰略的要求；清淤疏浚是水電站正常運行的需要。本次實施清淤的目的,主要是圍繞顏家河水電站庫區周圍林光村移民搬遷項目40多戶村民的農田和房屋財產安全而實施的。

本項目淤積經沉降、分離等措施合理調配利用,施工基本采取機械清淤,施工環節都進行監督作業,做到環保、安全要求。綜上所述,本次顏家河水電站庫區上游清淤疏浚是非常必要的,同時技術上是可行的,經濟上是合理的,對保護庫區周邊環境及下游河床是非常有利的。

3 清淤區現狀

根據現場踏勘,顏家河水壩上游1217 m處涉及西寶高速跨河橋。庫區內,右岸緊靠山體,為自然岸線,設計退讓15 m；左岸臨近林光村距下游壩面約1000 m,2022年8月新修加固護岸612.3 m,其中加固護岸197.0 m,新修護岸415.3 m,本工程已完工,作為本次清淤疏浚工程人工岸線,并與其余自然岸線一同退讓15 m。本方案設計清淤疏浚范圍主要集中在壩前退讓200 m至西寶高速跨河橋退讓200 m范圍內。

庫區淤積層成分主要為粉質黏土和砂礫。粉質黏土主要分布于壩前,泥沙分布整個庫區,庫區淤積平均厚度1.0 m。根據本次實測數據顯示：現狀河道平均比降為7‰。整個庫區淤積十分明顯,嚴重影響到庫區的安全運行及電站正常運行。

本段清淤全長800 m,該段有涉河建筑物（高速路大橋2座）,河道現狀平均寬度131.84 m,全段為自然岸線,設計該段全面清淤,清淤疏浚平均寬度為101.83 m,特別是對水毀的河道左右兩岸進行坡面整治,對堤防腳裸露的區域進行基礎回填,保證堤防行洪、排澇安全；保護區為高速路大橋下游及大壩各200 m范圍,清淤寬度為距河岸迎水面坡腳線15 m以內范圍。設計在項目區中段沙灘布設泥水分離區1處,泥沙經固化、分離后將可利用部分轉運出。

4 清淤比選方案

顏家河庫區現階段主要清除庫區水下范圍,陸地疏浚方案不作為考慮方案。

（1）水下疏浚方案

水下疏浚方案主要應用在一定水深條件下的水庫、湖泊及河道的淤泥清理。對水庫而言,水下疏浚方案較多,主要是抓斗式挖泥船、絞吸式挖泥船和氣動泵船等施工設備,其中：

抓斗挖泥船技術要求較高,需專業人員施工,淤泥清理單價較高,適合淺水、穩定水域作業,河道擾動較大,清理較為徹底,效率低。

絞吸式挖泥船技術要求較高,需專業人員施工,淤泥清理單價較高,適合河床作業,作業深度適中,河道擾動較大,對水體產生攪動小,疏浚面平滑,效率較高。

氣動泵船技術要求低,工作效率高,淤泥清理單價高,適合深水、穩定水域作業,河道擾動較小,清理不徹底,效率高。

三種方案對比見表1。

表1 清淤疏浚比選方案統計表

（2）疏浚方案選定

通過以上水下疏浚方案比較,三種方法都有優缺點,根據本次水電站庫區清淤疏浚實際需求,首選水下絞吸式挖泥船方案進行作業。

該段清淤疏浚采用絞吸式挖泥船進行清淤,人力按照工程量的大小進行支配,清淤工具：絞吸式挖泥船2艘、小型挖掘機2臺、小型鏟車1臺,運輸以汽車為主。

5 清淤布置

（1）岸線布置

岸線布置的原則如下：

1）根據渭河河流的水文地形、地質條件及現有河岸的穩定情況,選取河槽寬度和平面形態既能滿足行洪要求,符合河床演變規律,又能節省清淤投資的最佳岸線。

2）選取的岸線應順從河岸,力求平順,使堤岸走向盡量符合洪水主流向,并兼顧中、枯水流向,以減少沖刷和淤積。

3）岸線選擇地勢較高,地基工程地質情況較好、比較穩定的河岸,盡可能利用現有堤岸和有利地形,沿河修建的涉河工程與岸線保持一定間距,盡量做到路堤結合,以便管理養護和抗洪搶險。

4）岸線布置要與現有堤岸平順銜接,形成完善的防洪系統。

（2）清淤設計

清淤段現狀平均寬度為101.84 m,清淤長度為817 m,清淤寬度為堤防工程、自然岸坎距河岸迎水坡面坡腳線15 m范圍以內,涉水工程防護區為高速路大橋橋墩工程基礎及壩址上下游各200 m為防護區,禁止清淤作業。清淤底高程為深泓點高程以下1 m,平均比降7%。本次任務不涉及防洪堤的加固擴建,僅做清淤疏浚處理,清淤泥沙就近堆放在設置好的泥水分離區進行固化、分離、轉運處理。

（3）平面布置

顏家河水電站庫區圍繞高速路大橋至電站壩址處上下游各200 m為清淤項目區。項目所涉及防護區主要是自然河岸坡腳線及人工堤防坡腳線以外15 m范圍為防護區,平均比降7‰,清淤長度817m ,平均清淤深度1.0 m,清淤區面積81472 m2,清淤總量為8.15萬m3。按照清淤疏浚類型設計為1個施工單元,工程平面布置以現狀岸坎為基本走勢,堤線采用圓弧和直線相接的方式進行平順連接。

根據《水利水電工程初步設計報告編制規程》（SL 619-2013）及《水利水電工程水土保持技術規范》（SL 575-2012）需設置水土保持工程。本方案在南岸沙灘設置泥水分離區,分離區內四周布設土質排水溝長度278 m、1個沉淀池和堆渣場1個。

（4）豎向布置

顏家河水電站庫區地勢北高南低,西高東低,場地內部呈自然落差,坡度較為均勻平緩。本項目采用平坡式豎向布置。疏浚清淤由南向北分段進行。分離區依據《水利水電工程水土保持技術規范》（SL 575-2012）中對渣場建設要求,實施水土流失防治措施,確定分離區內堆渣高度不超過3 m,周圍利用粗粒渣料布設攔渣坎,斷面為梯形,攔渣坎尺寸為底寬1 m×高0.6 m×上口寬0.5 m。為了防止淤泥二次排入河道,攔渣坎內側布設臨時排水溝,排水溝末端設置沉砂池,以攔截泥水直接排入河道,設置簡易的攔渣工程,排導工程。

6 清淤料處理

泥漿經絞管道輸送至泥沙分離區,并采用粗渣簡易圍擋,利用分離機分離出可利用砂石和淤泥,后經自行沉淀后外運。

（1）渣堆管理

為配合渣堆管理,安排普通挖掘機1臺,協助運輸車倒土 、平整堆體等。棄土高度嚴格按照規劃高度3 m內堆放,禁止超區域 、超高度堆填。

（2）淤泥處理

清淤疏浚的淤泥可以用來制作有機肥料、改良土壤和填土造田。

（3）可利用料處理

剩余部分可用作陳倉區基礎設施建設,作為土方回填利用,實現淤積泥沙的資源化再利用,實現“變廢為寶”降低了清淤疏浚成本。

（4）運輸

渣土運輸將嚴格按照有關渣土運輸的有關規定,選用性能良好、車廂封閉較好、證件齊全的車輛,嚴格按照指定的線路行駛。做到運輸車輛不超載 ,車廂上部全部用篷布覆蓋 ,避免運輸過程中渣土散落污染市區道路及周邊環境。為防止渣土在運輸過程中的亂倒 、亂棄問題 ,在施工過程中該標段將采用開挖現場與棄土場雙向簽票的辦法,堅決杜絕渣土亂倒、亂棄。為保證車輛運輸不對市區環境造成污染 ,在渣土運輸的出入口安排清潔人員,隨時對車輛散落下來的土塊 、泥塊進行清掃,并安排專人進行巡視。

7 清淤對河勢穩定分析

充分考慮了清淤對河勢穩定的影響,是疏浚清淤的基本要求, 實施方案擬定的年度控制實施范圍、清淤控制高程、控制清淤量、清淤作業方式等都是基于河勢總體穩定、利于河勢順直、平面穩定、泄洪通暢的要求實施的,在管理方面也提出了較高的要求。

本次清淤在無堤防段的疏浚均按照規范要求設置保護范圍,在疏浚范圍內,保持現狀河道寬度不變,疏浚過程中不會擴展或者束窄河道,不改變現狀河道水流方向,在疏浚完成后對疏浚段加以恢復治理,河段疏浚對河勢穩定影響分析如下：

顏家河水電站庫區兩岸無標準化堤防,本次清淤主要以現狀砂石淤積為準,不降低、抬升深泓點,不加寬、束窄河道,疏浚按照相關規范合理進行,對河勢穩定的影響較小。

顏家河水電站庫區疏浚區兩岸多為砂質或基巖岸坡,但由于兩岸河床物質較厚,其疏浚區位于河中洲,距離兩岸達10 m以上,整個河勢基本穩定。由于該河段河勢基本穩定,疏浚區抗沖性較好,岸線多年保持相對穩定狀態,且疏浚區距兩岸岸坡的距離均在5 m～10 m左右,疏浚對岸坡與河勢影響較小。

8 清淤對防洪影響分析

本次河道疏浚既增大了河道過流面積,又疏通了河道,擴大了河道輸水輸沙的能力,不僅不會形成對洪水的阻礙,而且解決了由于河道長期泥砂堆積行洪不暢的問題,同時,方案還為險段堤防、常出事的無堤段設置為保護區,為防汛搶險留足砂源,確保搶險之需。因此,針對河道防洪安全角度分析,河道規范性疏浚百利而無一害,而且迫在眉睫。

9 結語

本次清淤疏浚作業實施完成后基本可以實現庫清、岸綠的效果。通過本次疏浚可以理順河道,上下游常流河寬平順銜接,改善河槽堵塞,預防了內澇及洪水對當地村民生命財產的危害,同時通過疏浚改善了河道水質,提升了庫區及周邊的水生態環境,生態效益顯著。