鴛鴦池水庫試驗性清淤工程分析

謝興萬，朱 超,邢正鋒

(1.金塔縣鴛鴦池水庫管理所，甘肅 酒泉 735300；2.黃河水利委員會黃河水利科學研究院，河南 鄭州 450003)

1 概述

鴛鴦池水庫位于酒泉市金塔縣西南約12km處，黑河一級支流討賴河上，控制流域面積12439km2，總庫容1.278億m3，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發電、養殖、旅游等綜合利用的大(2)型水庫。鴛鴦池水庫的泥沙主要產自上游討賴河和洪水河，水庫多年平均總輸沙量189.8萬t，懸移質輸沙量151.82萬t，推移質輸沙量37.96萬t。工程始建于1943年，1947年建成，歷經5次改擴建達到現狀規模。自1947年蓄水到現在，由于泥沙淤積導致2020年防洪庫容剩余2564萬m3，與1964年相比，鴛鴦池水庫防洪庫容減少了29.2%，由于防洪庫容的減小，削弱了水庫原有的防洪能力，增加了水庫防洪調度難度，尤其在洪水期間，水庫的調蓄能力受到限制，不能有效削減洪峰，對下游的防洪安全保障性降低。

圖1—2為鴛鴦池水庫淤積實測資料沿程分布，由圖可知，鴛鴦池水庫的淤積為錐體淤積，壩前1.1km因灌溉和引水口引水拉沙形成壩前漏斗，比降約5.5‰，水庫建庫以來總的淤積量5919萬m3，年均淤積量為84.6萬m3。

圖1 鴛鴦池水庫淤積

圖2 鴛鴦池水庫淤積沿程分布

水庫多次實測庫容的對比見表1，現狀鴛鴦池水庫正常蓄水位下已經淤積了6342.8萬m3，庫容與1964年相比損失了67.2%，嚴重影響了水庫功能的發揮。鴛鴦池水庫設計控制灌溉面積42萬畝，由于水庫淤積侵占興利庫容，下游農田灌溉無法得到保障。

“十一五”以來，國家加大了對病險水庫除險加固工作力度，工程安全得到了一定保障，但水庫淤積嚴重成為制約工程效益發揮的瓶頸。金塔縣鴛鴦池和解放村水庫自建庫以來進行了多次的除險加固，除險加固工程的實施保障了水庫閘壩本身的安全。但是，由于泥沙淤積侵占了水庫有效庫容，如果清淤工作不引起重視，將嚴重影響水庫效益和功能的發揮。為了滿足防洪需要，解決鴛鴦灌區4—6月灌溉高峰期供水缺額大，農業常遭“卡脖子”旱的問題，鴛鴦池水庫實施清淤擴容迫在眉睫。

表1 鴛鴦池水庫水位、庫容、淤積對照表

2 清淤方案設計

由于鴛鴦池水庫與下游水庫聯調難度大，不適用于異重流、泄洪沖刷、空庫排沙等水力排沙。另外我國西北地區大多采用旱挖的方式開展水庫清淤，不僅造價較高，效率較低，還需要放空水庫，勢必影響下游灌區的農業取水。挖泥船清淤機動性好，取料濃度大，但一般只適合水深較淺的平原水庫。為了確保鴛鴦池水庫清淤規劃項目的順利實施，確保選用清淤方式的效率與可靠性，選取代表性區域開展小規模試驗性清淤。如圖3所示。

根據初步勘測成果水庫淤積物密實度不高，粒徑大小有差異，結合水庫運行調度，在庫區水深4～10m之間時，水庫中部區域大多可采用挖泥船作為清淤作業主要方案。在對不同形式挖泥船參數比選后，最終選取絞吸式挖泥船方案開展試驗。

本試驗方案總布置采用集中的布置方式。根據水庫淤泥的分布和工程量大小，結合交通運輸條件和場地條件，布設試點水下清淤和岸邊堆場位置位于壩上游約1.5km處，并就該區域進行了最新地形測量。

圖3 清淤區域位置

施工作業區域水底地形測量作業使用無人船加載多波束測深系統進行作業，根據水文情況合理規劃航線間距，使用聲速剖面儀進行水中聲速修正，保證水底地形全方位覆蓋，將后處理所得數據進行三維建模展示和地形重建。

此次試驗性清淤工程在便于管道布設、堆場建設等施工和盡量節省投資原則下，在水下測量選定施工區域，面積為52500m2，如圖4所示。清淤工程設計水下清淤方量為21萬m3，平均挖深為4.00m。為了計算清淤方量和便于施工作業參考，清淤作業區域沿南北方向每隔50m布設一個設計斷面。依據水庫管理方提供鴛鴦池水庫2015年以來施工月份庫水位，近年來庫水位高程在1314.12～1319.73m，至設計底高程1306.61m水深在7.51～13.12m之間，正常水庫調度水位均能滿足挖泥船工作水深要求。

圖4 清淤工程實施區域地形

試點清淤工程為了驗證水上作業可行性與效率，租賃環保絞吸式挖泥船進行清淤作業，清淤設備主要參數如下：船長：28.8m；寬：10m；吃水：1.8m；泥泵清水流量：5800m3/h；拋錨艇1艘，鋼管及浮體2km。本工程清淤總量小，清淤設備以管道傳輸淤泥，通過庫水將淤泥輸送到左岸廢棄魚塘及附近山區進行沉淀。為確保淤泥沉淀后余水回歸到水庫，通過水泵將堆場圍堰內的回水回抽至水庫。

工程總歷時40d完成，最終清淤方量21萬m3，清淤淤積物堆場均位于河道左岸，廢棄魚塘附近山體處，一方面可恢復岸坡受魚塘開挖影響，另一方面魚塘附近已建成的臨時道路也可作為沉積泥沙運輸通道。除去廢棄魚塘可作為堆場外，結合附近山體低凹處進行泥沙堆放，堆場所在庫岸岸坡主要為砂石，地形平坦開闊，持力層主要為碎石土，分布連續穩定，最終清淤工程淤積物堆積高度平均約為2.88m。

3 結語

鴛鴦池水庫試驗性清淤工程挖泥船作業部分投資406.35萬元，折合不含臨時工程的清淤單價19.35元/m3。此次試驗性清淤工程根據試驗區域地形條件，力求盡量少占各類土地和減少搬遷，確保場內交通便利快捷，以求在保證質量前提下，達到了工期短、投資省的目的。項目成果進一步驗證了清淤可行性、成本核算、效率等方面，支撐了總體工程實施方案。

通過對鴛鴦池水庫進行清淤，提高現有水庫的調節能力，有效利用洪水資源，充分發揮水庫的效益，將極大解決灌區灌溉與生態環境建設的需水矛盾，實現地區的可持續發展有著十分重要的現實意義。