中小型水库清淤措施分析

山西水利科技文章编号：１００６—８１３９（２０１９）０２—０９０—０２２０１９年５月中小型水库清淤措施分析杜建涛（山西省汾河二库管理局山西太原０３００１２）摘要：在水库的运行过程中，上游以及周边河流在向水库入水时，会卷入大量泥沙而造成对水库的淤积，严重影响着水库功能的发挥和使用质量要求。文中主要从水力学方法、干清淤法、虹吸式法、横向冲蚀排沙法、引水冲滩法和振荡脉冲射流与气举法等来阐述对中小型水库的清淤，希望可以为水库的清淤措施研究提供参考，从而更有效地保障水库的质量和正常运行。关键词：中小型水库；清淤；技术措施中图分类号：ＴＶ６９７．３１文献标识码：ＢＳｉｌｔＣｌｅａｎｉｎｇＭｅａｓｕｒｅｓＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＳｍａｌｌａｎｄＤＵＪｉａｎ——ｔａｏＭｅｄｉｕｍ－ｓｉｚｅｄＲｅｓｅｒｖｏｉｒｓＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ｗｈｅｎｔｈｅｕｐｓｔｒｅａｍａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｉｖｅｒｓｅｎｔｅｒｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｗｉｌｌｂｅｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｒｅｓｕｌｔｉｎｓｉｌｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ａｎｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｎｄｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｉｔｓｕｓｅ．Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃ，ｄｒｙｓｉｌｔｒｅｍｏｖａｌ，ｓｉｐｈｏｎ，ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｅｒｏｓｉｏｎａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｍｏｖａｌ，ｄｉｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｂｅａｃｈｆｌｕｓｈｉｎｇ，ａｎｄｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｐｕｌｓｅｊｅｔａｎｄａｉｒｌｉｆｔｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｓｉｌｔｒｅｍｏｖａｌｏｆｓｍａｌｌａｎｄｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｏｎｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．ｓｉｌｔｒｅｍｏｖａｌｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ＳＯａｓｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｎｏｒｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｍｏｒｅＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｍａｌｌａｎｄｍｅｄｉｕｍ－ｓｉｚｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ；ｓｉｌｔｃｌｅａｎｉｎｇ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｓ１水库淤积原因概述水库淤积主要由自然因素与人为因素两方面造成。泥沙推移入水库。一般情况下，水库工程一旦产生和形成淤泥堆积现象，极容易造成灌溉、防洪、发电等效益的降低，由此直接和间接造成的经济损失和社会影响是难以估量的，若是计算新修建水库的土地、移民补偿等在内，其实际工作成本远远大于当前水库清淤工作成本，因此做好清淤工作的社会经济效益也尤为明显。２１）自然因素：水土流失和水库上游以及周围泥沙是引起水库淤积的主要原因。水库流域周围一般会覆盖一些植被，这些植被一旦被破坏，就会引起水库泥沙的淤积。２）人为因素：由于人为因素而引起水库淤积现象主要有：在水库排水周围进行树木的砍伐造成水土流失，而引起淤泥堵塞；在水库排水周围进行矿物开采而造成水土流失；一些城郊的小型水库周边通常会进行开发，将原来的排水渠道堵塞，暴雨山洪将常见的水库工程清淤措施和施工优势运用水力学方法对中小型水库实施清淤是较为２．１使用水力学方法对中小型水库进行清淤常见的一种方法。这种方法往往是在修建水库之初，收稿日期：２０１９—０４一１８修回日期：２０１９—０４—２４作者简介：杜建涛（１９８６一），男，２０１０年本科毕业于山西大学商务学院，２０１６年毕业于太原理工大学水利工程专业，获工程硕士学位，助理工程师。第２期（总第２１２期）杜建涛：中小型水库清淤措施分析９１已由水库工程设计单位事先给予了设计，并由水库工程建设单位建设在水库主体工程之中。但根据每座水库工程具体建设情况，对其所设计和建设的水力学方法清淤措施方式有所不同，其形式有三种：用异重流排沙、用设冲沙孔冲沙、用泄水底孔排沙。采用水力学方法清淤，有其一定的优点，即清淤工程不需要预先排空水库，也不需要停止运行。在清淤过程中，水库可以照常运行。但它也有一定的缺点，疏浚只能对挖淤进行有限控制，在遇到洪水期时，已经被开挖的部分还可能再次出现淤塞，并且，它还需要一些淤泥运输装置以及相应的堆料场。因此，必须在淤积物中预先设置排水系统，用水力冲沙法排沙通常是有效的，但这些方法耗水量大，此外还必须保证水库的重新蓄水量。２．２采用干清淤法对中小型水库实施清淤采用干清淤法对中小型水库进行清淤，就是要将水库全部水量进行排空后，再进行清淤工程。采用这种方法的优点是：容易掌握库区内的清淤方量，对水库清淤既可清淤见底，也可清除库区边坡的泥沙，并可将需要清除的泥沙直接运走或堆放到库外。不过，它具有不可估算的风险，特别是赶上下雨天时，清淤现场的机械装置无法操作，很难估算淤积泥沙深处的排淤速度，进而难以估算清淤工程的起止时间。同时，在清淤作业期间，水库必须停止运行。所以这种方法只能适用于个别条件特殊的小型水库。２．３采用虹吸式清淤法对中小型水库进行清淤虹吸式清淤方法就是使用虹吸式放水涵管，但需要先将涵管内的空气进行排除，形成一种真空状态，使水库中被淤积的泥沙从涵管进口上升到涵管的顶部，从而让这些被淤积的泥沙不断地向下游涵管的出口方向流出。虹吸式清淤方法的优点是：不需要泄空水库内的库容水，也不必专为清淤而专门消耗库区内的水量，并且，它还不受来水季节的限制，可以结合各季所实施的灌溉进行常年排沙。但它的缺点是：需要依靠水库上下游的水位差来决定其输出流量的大小，而对水库的清淤范围，也仅仅是局限在水库大坝前的一定范围，同时，还需要消耗大量的水，所以这种方法适用于较大坝高的水库。２．４采用横向冲蚀排沙法对中小型水库进行清淤横向冲蚀排沙主要是利用水库所特有的高滩深槽形态，且依靠其形成的强烈重力侵蚀与水力冲刷作用相结合，对库区内的淤滩实施破离和输移。具体做法是：在库首的河床或库区支流的沟口处设置低坝挡水，截引河水到沿库周而修建的渠道或管道内，以居高临下的优势，对库区内的淤滩实施冲蚀。横向冲蚀需要有三部分的辅助工程：一是取水设施，也就是要有低坝或者是一定的扬水机械，作用在于抬高水位，以满足冲蚀库区淤滩所需要的流量；二是是输水设施，像渠道、明槽或者是管道，作用在于将水流送至待冲库段；三是相应的冲滩设施，主要是要有泄水口与集流槽，作用在于将输水设施当中的水流，有计划地分配，并导引至水库库区内的淤滩表面，以便进行冲滩拉淤。横向冲蚀排沙方法具有的特点：一是清淤效率较高；二是清淤的成本比较低廉；三是耗水量少；四是其应用的范围广。所以，它特别适用于泥沙淤积比较严重，且水资源相对贫乏的干旱与半干旱地区的中小型水库的清淤作业。２．５采用引水冲滩法对中小型水库进行清淤采用引水冲滩法对中小型水库进行清淤，其实就是利用水库库区高滩深槽的淤积形态，截引河水流到沿库周而修建的引水渠之内，靠人为增大引水渠内的水流势能，并且依靠水流的重力侵蚀和水力的冲刷作用对淤滩进行破坏和输移。当然，使用引水冲滩法在中小型水库内进行清淤，是需要具备以下条件的：１）要有放空水库或处在低水位运用的机会，以使库区内的淤滩面得以充分的暴露；２）需要具备较低的排沙底洞；３）需要具备一定的清水基流；４）水库下游最好具备浑水淤灌的条件，让流出水库的浑水与泥沙可得到有效利用。除此以外，使用引水冲滩法对中小型水库进行清淤，还需要一些工程设施包括：１）要有挡水低坝或者是水闸，它位于水库的末端或者是靠近水库末端的地方，作用在于调蓄一定的水量，以抬高水位，便于导水人渠；２）要有引水渠或者是输水管道设施，它的作用是将水流输送到库区淤积的滩面上；３）要有冲刷沟沿滩面的最大坡降方向并需要布设在滩面上，从引水渠延伸到水渠主槽之上，作用是为集中水流，以加大水流的单宽流量，便于提高冲蚀的效果。此方法更适合于中小型水库中的小型水库。２．６采用振荡脉冲射流与气举法对中小型水库进行清淤用振荡脉冲射流与气举法对中小型水库实施清淤，主要是利用高压水射流对水下淤积物进行搅拌破碎，再由气举装置对淤积泥沙进行吸排。振荡脉冲射流与气举清淤法需要的装置是由气举、射流破碎器、高压水泵、吸淤管、排泥管、囤液分离（下转第９６页）９６史楷生：漳泽水库藻类Ｓｈａｎｎｏｎ—Ｗｅａｖｅｒ物种多样性指数日’趋势分析版社，２００５：３５—１７８．２０１９年５月［４］王勇，武栋．漳泽水库浮游藻类及水质调查与评价［Ｊ］．山西水利，２０１０（５）：５５—５８．［５］徐兆礼，白雪梅，袁骐，蒋玫，顾新根．长江口浮游植物生态研究［Ｊ］．中国水产科技，１９９９，６（５）：５２—５４．［６］周凤霞，陈剑宏．淡水微型生物图谱［Ｍ］．北京：化学工业出［７］许秋瑾，秦伯强，陈伟民，陈宇炜，高光．太湖藻类生长模式研究［Ｊ］．湖泊科学，２００１，１３（２）：１４９—１５７．［８］广东省水文局，暨南大学．广东省大中型水库富营养化现状与防治对策研究［Ｍ］．北京：科学出版社，２００３：１８—２１９．．Ｓ屯．事Ｌ．喜也．乌止．Ｓ止．喜止．Ｓ止．善屯ｊ屯．善止．Ｓ止．善止．５止．善止．Ｓ止ｊ屯．喜屯．喜止．Ｓ止．５止．喜屯．善也．喜止．喜止．Ｓ屯．喜屯．ｓ‘．Ｓ屯（上接第８６页）绕的夹砂玻璃钢管道，耐久性好，具有优良的耐腐蚀性和较好的力学性能，内壁非常光滑，摩阻系数０．０１，糙率低，水头损失较小，在相同流量下能耗值小。（２）材质轻，降低了吊装费用，管道挠度最大偏转３０，适应地形能力较差，运输较方便。（３）有一定的脆性，怕碰，怕摔，管道层间剪切强度低，内外承压较低，抗水锤能力低，易爆管，安全程度差。（４）管内壁不易结垢，但其内衬层破裂后，玻璃纤维进入水中，污染水质，卫生性差。（５）每根长度１２ｍ，管体轻，接头少，比ＤＩＰ、ＰＣＣＰ管减少２／３接头，采用双环橡胶胶圈密封承插连接，施工方便，当受到外力作用时，稳定性压力低于ＴＰＥＰ管、球墨铸铁管、ＰＣＣＰ管，且玻璃钢管对基础及回填的要求较高，施工质量不易控制，ＴＰＥＰ管、球墨铸铁管、ＰＣＣＰ管性能较玻璃钢管具有优势。球墨铸铁管和ＰＣＣＰ管造价相差不多，但性能较ＴＰＥＰ管差，质量不能保证，ＴＰＥＰ管虽然价格较球墨铸铁管、ＰＣＣＰ管相对要高，但糙率小，耐久性强，运行维护费用低，在耐腐蚀和机械性能上不仅远大于球墨铸铁管、ＰＣＣＰ管，而且管道使用寿命长，使工程中的投资成本和运营成本大大降低，综合效益最高，在长距离送水中尤为明显，经综合考虑选择１１ＰＥＰ管做为输水管道。参考文献：［１］孟宪岭．东阿鲁西供水管道ＴＰＥＰ防腐钢管特点及施工技术浅析［Ｊ］．水利建设与管理２０１８．８：１４—１７［２］周明迪，尹箭．浅谈几种供水管道管材［Ｊ］．科技信息．２０１１（１３）：６７７，６８１差，会产生如错位、渗漏、损坏等问题，接口需要镇墩固定。又因该管道产品敷设受土体影响，管沟底夯实后需做１０～１５ｃｍ厚中粗砂或碎石屑砂垫层，施工专业技术性强，费用高。（６）绝缘、防酸、碱、盐等腐蚀，抗静电，不生锈，不易老化，使用寿命中达５０年以上。（７）运营成本：高；综合性能：一般。［３］陈丹喜．室外给水管道安装技术．科技传播．２０１１（１７）：１８２—１８３．３结论本工程地形地质条件复杂，管道线路长，坡度不一，高低起伏大，需穿过道路、山坡、河滩等，供水管道口径较大，管线顺地形埋设，埋设较深，对管道承受内压能力和抗外荷载水平的要求较高。玻璃钢管内外承［４］罗荣菊，张春雷．预应力钢简混凝土管配件制造工艺浅谈［Ｊ］．现代工业经济和信息化．２０１５．２０：３０—３２，４３［５］郑小东．浅议玻璃钢管在灌溉工程中的应用［Ｊ］．人民珠江．２０１２（３）：２９—３１．Ｓｔ．粤Ｌ．粤Ｌ．粤ＩＬ．Ｓｔ．Ｓ屯．９Ｌ．Ｓ止．Ｓｔ．粤Ｌ．９Ｌ．Ｓ止．粤Ｌ．｛也．Ｓ止．Ｓ屯．Ｓ屯．９Ｌ．粤Ｌ．鱼Ｌ．５屯．粤Ｌ．善止．专ｏ．喜屯．粤Ｌ．善良．Ｓ屯（上接第９１页）装置、卷扬机、空压机、进排气管、柴油发电机和船体等清淤系统组成。它与传统的水库清淤工艺相比，依靠脉冲水射流与气举相联合的作用，它具有清淤工作效率高、运行费用低、使用操作简便、装置部件磨损消耗少和对装置维修简单等的特点。等；另一类则是有动力的水库清淤技术方式，像潜水泥泵绞吸式船、气力泵与水力吸呢装置等。对水库清淤技术措施的研究早已历史悠久的探讨课题，它伴随着水库的兴建而产生，也将伴随着水库的不断运行而继续进行研究下去。由于每一个水库在工作的过程中周边环境、地理位置、气候条件和施工方式都存在着一定的差异和不足，因而在清淤的时候应当结合自身的经济条件和其他各种状况来选择一项合适的清淤措施和方法，从而保证整个水库清淤工作的顺利、持续进行，为社会发展提供良好的保证基础和依据。３结语总的来说，目前国内外对中小型水库的清淤技术措施，按照工作动力可以分为两大类：一类是无动力的水库清淤技术方式，像虹吸式与萨克斯管形槽孔式