新疆猛進(jìn)水庫(kù)清淤方案比選

袁喜泉

(烏魯木齊市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院(有限責(zé)任公司)，烏魯木齊 830049)

1 項(xiàng)目概況

猛進(jìn)水庫(kù)是五家渠灌區(qū)的龍頭水庫(kù)，位于烏魯木齊河下游，五家渠市東南3 km處。地理坐標(biāo)E87°25′-E87°39′，N44°09′-N44°41′。它與下游的八一、沙山子兩水庫(kù)相互調(diào)節(jié)，共同承擔(dān)五家渠灌區(qū)的灌溉任務(wù)，擔(dān)負(fù)著上游烏魯木齊河、老龍河、頭屯河分洪調(diào)洪任務(wù)，確保五家渠市防洪安全。猛進(jìn)水庫(kù)引蓄烏魯木齊河、頭屯河、老龍河來(lái)水及上游的泉水，控制灌溉面積2×104hm2，上一年11月上旬關(guān)閘蓄水，當(dāng)年4月上旬開(kāi)閘放水，夏季水庫(kù)以灌溉為主，兼顧防洪。水庫(kù)屬Ⅲ等中型工程，主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核。

水庫(kù)自 1956運(yùn)行至2010年，共淤積3 132×104m3，平均年淤積57.8×104m3，淤積量占設(shè)計(jì)總庫(kù)容的48.0%，嚴(yán)重影響下游城鎮(zhèn)防洪安全，制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，清淤工作刻不容緩。

2 選址原則及方案

2.1 選擇原則

猛進(jìn)水庫(kù)工程在經(jīng)歷半個(gè)多世紀(jì)的運(yùn)行及后期除險(xiǎn)加固，并隨著兵團(tuán)農(nóng)六師五家渠市城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，本次猛進(jìn)水庫(kù)清淤工程在選址上應(yīng)充分結(jié)合猛進(jìn)水庫(kù)的管理和淤積現(xiàn)狀以及淤積物組成和形態(tài)，使選擇的水庫(kù)清淤方案符合城市防洪和農(nóng)業(yè)、工業(yè)供水的要求。根據(jù)工程量、施工條件、工期、投資、環(huán)境影響、運(yùn)行條件等因素，本次清淤工程的選址主要綜合考慮以下原則：

1) 在摸清猛進(jìn)水庫(kù)淤積型態(tài)和淤積分布、淤積物組成的基礎(chǔ)上，提出切實(shí)可行的清淤方案。

2) 在庫(kù)區(qū)平剖面上因淤施清，充分清除興利庫(kù)容范圍內(nèi)的淤積質(zhì)，保證供水質(zhì)量。

3) 施工期不得影響五家渠市的城市、工業(yè)和五家渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水質(zhì)量，保證正常供水安全。

4) 盡可能符合水庫(kù)運(yùn)行的要求進(jìn)行分區(qū)清淤，結(jié)合國(guó)內(nèi)的清淤機(jī)械設(shè)備條件，合理安排施工方法，必要時(shí)結(jié)合施工試驗(yàn)完善施工參數(shù)，以降低工程投資。

5) 必須考慮施工尾水回收，不得排棄。

6) 充分利用水庫(kù)的地形、地質(zhì)、氣象及水庫(kù)運(yùn)行條件，合理安排施工期。

7) 合理安排清淤物質(zhì)堆放場(chǎng)地的位置、排距，分析其合理利用的潛力。

8) 對(duì)于國(guó)內(nèi)已有的成功清淤經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行充分調(diào)研、考察、咨詢，使本次清淤工程的清淤措施合理、完善。

9) 充分考慮猛進(jìn)水庫(kù)清淤工程的經(jīng)濟(jì)效益和融資來(lái)源。

2.2 選擇方案

猛進(jìn)水庫(kù)庫(kù)盤(pán)范圍均屬于青格達(dá)湖濕地自然保護(hù)區(qū)范圍，根據(jù)測(cè)量及地勘資料，結(jié)合青格達(dá)湖濕地自然保護(hù)區(qū)功能區(qū)劃分，按1956年猛進(jìn)水庫(kù)建庫(kù)時(shí)正常蓄水位回水線范圍計(jì)算，猛進(jìn)水庫(kù)淤積質(zhì)分布情況如下(圖1)：

圖1 猛進(jìn)水庫(kù)淤積分布圖

1) 濕地緩沖區(qū)1(現(xiàn)狀庫(kù)盤(pán)水域范圍)淤積量：467.24×104m3。

2) 濕地核心區(qū)淤積量：1 419.72×104m3。

3) 濕地緩沖區(qū)2淤積量：375.02×104m3。

4) 濕地實(shí)驗(yàn)區(qū)淤積量：816.66×104m3。

5) 非濕地保護(hù)區(qū)：53.04×104m3。

6) 淤積量合計(jì)：3 131.68×104m3。

濕地核心區(qū)與濕地緩沖區(qū)2范圍內(nèi)不允許大面積進(jìn)行清淤工程，只允許在烏魯木齊河入庫(kù)口、頭屯河入庫(kù)口、老龍河入庫(kù)口至水庫(kù)深水區(qū)之間及回水線附近清淤打通50 m寬過(guò)水通道；濕地緩沖區(qū)1為現(xiàn)狀庫(kù)盤(pán)水域范圍，允許進(jìn)行水庫(kù)清淤工程。經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)狀在青格達(dá)湖濕地自然保護(hù)區(qū)允許條件下進(jìn)行打通水道及濕地緩沖區(qū)1范圍內(nèi)允許清淤總量為641×104m3。

根據(jù)以上情況，確定猛進(jìn)水庫(kù)清淤工程選址范圍為現(xiàn)狀在青格達(dá)湖濕地自然保護(hù)區(qū)允許條件下進(jìn)行打通水道及濕地緩沖區(qū)1范圍內(nèi)允許清淤總量為641×104m3的清淤工作。

3 清淤工程方案比選

3.1 方案一

方案一：騰庫(kù)晾曬后，采用挖掘機(jī)直接挖掘。但由于猛進(jìn)水庫(kù)是以五家渠灌區(qū)骨干水利系統(tǒng)工程中以灌溉為主的龍頭水庫(kù)，每年春灌前，水庫(kù)必須按正常蓄水位蓄水，以保證墾區(qū)2×104hm2耕地的灌溉用水，水庫(kù)無(wú)放空曬庫(kù)的可能性。在水庫(kù)低水位運(yùn)行期，部分淤積質(zhì)成為灘涂露出水面，但由于地下水位較高，淤積質(zhì)顆粒較細(xì)，短期露出水面也無(wú)法完全固結(jié)，承載力不足，雖可采用兩棲式挖掘機(jī)挖掘，但運(yùn)輸車輛無(wú)法進(jìn)入，也無(wú)法進(jìn)行挖除。

3.2 方案二

方案二：水力沖淤，猛進(jìn)水庫(kù)無(wú)專門(mén)泄洪設(shè)施，洪水通過(guò)放水涵洞下泄，經(jīng)總分水閘和猛進(jìn)干渠一支聯(lián)合閘將洪水分成3條通道向下排泄，分別是八一引水渠通道、沙山子引水渠通道、猛進(jìn)干渠通道。

現(xiàn)狀猛進(jìn)水庫(kù)無(wú)水力沖淤設(shè)施，即使新建沖沙洞，水庫(kù)水面較大，距沖沙洞遠(yuǎn)處淤積質(zhì)無(wú)法進(jìn)入沖沙洞；近處能進(jìn)入沖沙洞的水庫(kù)下泄淤積質(zhì)也將進(jìn)入下游干渠、八一水庫(kù)和沙山子水庫(kù)，增加下游水利設(shè)施的泥沙淤積。因此，猛進(jìn)水庫(kù)不具備水力沖淤的條件。

3.3 方案三

方案三：在不采用加高增容的條件下，采取選擇合適的具有自排功能的水上清淤設(shè)備，在水庫(kù)正常運(yùn)行期間進(jìn)行水上清淤恢復(fù)部分庫(kù)容。

鑒于水庫(kù)在當(dāng)?shù)毓喔认到y(tǒng)中不可替代的作用以及其自身特點(diǎn)，方案三是現(xiàn)階段較為合理可行的，本次推薦方案三采用水上清淤設(shè)備清淤。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)情況經(jīng)濟(jì)比選，當(dāng)排送距離小于1.5 km時(shí)無(wú)合適的堆放場(chǎng)地，加大排送距離或進(jìn)行淤積質(zhì)二次倒運(yùn)至其他場(chǎng)地投放，工程將加大投資投資。采用清淤船將庫(kù)內(nèi)淤積質(zhì)清除后將淤積質(zhì)排送至水面附近約1.5 km處堆放最為經(jīng)濟(jì)合理。

4 工程總體方案比選

根據(jù)猛進(jìn)水庫(kù)淤積情況，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查水庫(kù)周邊地形、地形圖測(cè)量資料，結(jié)合實(shí)際情況，猛進(jìn)水庫(kù)清淤工程初步考慮以下兩種方案：

4.1 方案一：純清淤方案

在現(xiàn)狀條件下開(kāi)展清淤工程，將打通水道及濕地緩沖區(qū)1范圍內(nèi)641×104m3淤積質(zhì)采用絞吸式清淤船全部清除，清除的淤積質(zhì)根據(jù)經(jīng)濟(jì)排距情況選擇堆料區(qū)就近堆放，其中緩沖區(qū)1范圍內(nèi)95×104m3淤積質(zhì)吹填至猛進(jìn)水庫(kù)大壩壩后排水渠與大壩之間，堆放高度低于壩頂2 m，緩沖區(qū)1范圍內(nèi)剩余部分淤積質(zhì)372.23×104m3堆放于頭屯河入水口西側(cè)濕地保護(hù)實(shí)驗(yàn)區(qū)的集中堆土區(qū)；打通水道部分淤積質(zhì)共計(jì)86.52×104m3可堆放于頭屯河入水口西側(cè)濕地保護(hù)實(shí)驗(yàn)區(qū)的集中堆土區(qū)，打通水道剩余部分淤積質(zhì)共計(jì)87.23×104m3可沿水庫(kù)回水線邊界吹填成土堤，清淤工程總計(jì)可恢復(fù)庫(kù)容641×104m3，其余清淤工作后期逐步開(kāi)展。

4.2 方案二：清淤結(jié)合猛進(jìn)水庫(kù)壩體加高方案

在現(xiàn)狀條件下開(kāi)展清淤工程，將打通水道及濕地緩沖區(qū)1范圍內(nèi)641×104m3淤積質(zhì)采用絞吸式清淤船全部清除，清除的淤積質(zhì)用于加高、加固水庫(kù)大壩，在提高正常蓄水位約1.85 m前提下，結(jié)合清淤共可恢復(fù)庫(kù)容3 132×104m3。

具體比選內(nèi)容詳見(jiàn)表1。

由表1可知，現(xiàn)狀條件下，方案一：純清淤方案雖然僅能恢復(fù)641×104m3庫(kù)容，但工程內(nèi)容單一，施工程序簡(jiǎn)單，實(shí)施難度小，不會(huì)帶來(lái)其他安全問(wèn)題。由于水庫(kù)淤積是周而復(fù)始的過(guò)程，無(wú)法一次性永久解決問(wèn)題，采用清淤方案，可根據(jù)需要循環(huán)實(shí)施，以滿足長(zhǎng)久需要。因此，采用該方案雖不能完全解決規(guī)劃庫(kù)容不足與需水要求的矛盾，但可大大緩解該矛盾，有效保護(hù)自然環(huán)境是十分可行的。

方案二：清淤結(jié)合猛進(jìn)水庫(kù)壩體加高方案，雖然可根據(jù)本次需要增加所需庫(kù)容，且可充分利用本次清淤后的淤積質(zhì)，攤薄本次工程單方水投資成本。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，加高壩體無(wú)法永久性解決水庫(kù)淤積問(wèn)題，后期仍需進(jìn)行清淤工作。而且壩體加高，水庫(kù)特征水位將發(fā)生變化，改變了原水庫(kù)大壩設(shè)計(jì)工況，對(duì)壩體安全影響較大。

通過(guò)分析，本次猛進(jìn)水庫(kù)清淤工程確定采用方案一：純清淤方案作為推薦方案。

5 結(jié) 語(yǔ)

全國(guó)仍有很多水庫(kù)因泥沙淤積而處于報(bào)廢的邊緣，水庫(kù)淤積損失的不僅是庫(kù)容，更浪費(fèi)了建造水庫(kù)的優(yōu)良?jí)沃贰＿x擇新的壩址就要產(chǎn)生新的淹沒(méi)和移民，投入巨大，并對(duì)生態(tài)造成破壞。猛進(jìn)水庫(kù)通過(guò)清淤方案的選擇合理，不但達(dá)到恢復(fù)部分有效庫(kù)容的目的，解決當(dāng)?shù)胤篮閴毫Γ€有效地保護(hù)水源，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)和諧發(fā)展。并且增加的庫(kù)容可直接服務(wù)當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)的發(fā)展，造福邊疆經(jīng)濟(jì)，并為新疆類似工程設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。