刘铁龙

（陕西省江河水库管理局 陕西 西安 710018）

1 前言

我国已建成的水库有8.7万多座，在防洪、灌溉、供水、发电、航运等方面发挥了巨大的作用，为社会经济稳定的发展奠定了基础。同时，我国也是世界上水库淤积最为严重的国家，近30年来因泥沙淤积报废的水库已超过2000座，水库泥沙淤积减少了水库的调节库容，降低了水库调节水资源的能力，是当前水库管理面临的主要问题，已成为危及水库可持续利用的主要原因，导致水库的兴利、防洪等能力锐减直至消失，一些淤废水库甚至存在发生垮坝等重大灾害的威胁，许多水库的淤积量均超过总库容的一半以上，大大制约了水库效能的发挥，有的甚至失去应有的作用。因此，高效合理地清除水库淤积泥沙是非常必要的，也是一个重要的研究命题。

陕西省渭河流域属于资源性缺水地区，水资源时空分布不均，全年70%的径流量集中在汛期而难以利用。流域蓄水工程少，调蓄能力差，仅有冯家山水库、石头河水库、羊毛湾水库、黑河水库4座大型水库，流域26座大、中型水库中，除冯家山、羊毛湾水库为多年调节，其余水库均为年调节水库，蓄滞洪能力不足，洪水资源化利用率低。加之流域来水含沙量高，导致水库淤积严重，削减了其供水能力，加剧了流域水资源供需矛盾。据测算，陕西省全省水库年均总淤积量超过4000万m3，目前渭河流域水库已淤库容占其总库容的20%以上。有效减轻流域水库淤积对发挥水库效能、缓解流域水资源紧缺矛盾、促进水资源可持续利用至关重要而紧迫。为此，我们对陕西省渭河流域中小型水库淤积现状及可持续利用技术进行了调研分析，先后对王家崖水库、黑松林水库、沋河水库、小华山水库进行实地考察，搜集了部分水库运行管理第一手资料，掌握了渭河流域典型水库现有水力排沙、水库机械清淤的泥沙处理方法，为更好地开展水库的可持续利用技术研究提供科研基础。

2 典型水库(工程)可持续利用技术浅析

2.1 王家崖水库

王家崖水库位于渭河支流千河下游，1971年投入运用，以灌溉为主,兼有防洪、养殖功能，总库容9420万m3，是宝鸡峡灌区渠库结合工程之一。目前水库库容4506万m3，淤损率近50%，平均每年减少库容160 万 m3。

（1）1978年～1984年，开展气力泵清淤试验研究。年清淤能力可达13万t左右，排浑距离最远达221m，排沙成本为0.85元/m3左右（按1994年物价核算）。气力泵清淤可作为排水灌溉服务的水库综合排沙措施之一，也可适用于水库底孔、放水洞口、水库泵站压力管口淤堵的处理，但其具有成本较高，且清淤量受到一定限制等缺点。

（2）1987年提出了“滞洪排沙、泄空冲刷、基流冲刷和横向冲蚀相结合，为异重流排沙创造条件，以达到主槽冲淤平衡”的长期治理方案。1989年1月开展泄空冲刷试验冲掉了放水洞周围约1万m3泥沙，1992年8月开展了异重流排沙试验，平均出库含沙量1236 kg/m3，35小时共排沙15.6万t，排沙效果较好。泄空排沙既可以在汛期进行，也可以在非汛期进行，特别是若在汛期期间、洪水期之前或之后进行，冲沙效果更好。泄空冲沙比较适合小水库，因为小水库的大部分淤积泥沙靠近水坝或在较窄的沟道内，通过放空冲沙，可能在几周内冲走大量泥沙。

（3）2013年开展水库排沙减淤和生态清理探索研究。2013年初与福建省大尹投资有限公司合作，采用链斗式挖泥船在库区距坝轴线4km以上至库尾的马道口村段开展挖沙试验；2013年5月，与宝鸡市泽成清淤有限公司合作，采用环保绞吸式挖泥船在库区六川河支沟开展清淤试验作业；在泥沙利用方面，福建大尹投资有限公司计划建设淤泥烧结空心砖生产线2条，设计生产能力为日处理淤泥1600t，年产淤泥可烧结空心砖3亿块。这种用淤积物制造建材的疏浚清淤方法降低了疏浚成本，同时也回复了水库库容。

2.2 黑松林水库

黑松林水库位于渭河二级支流冶峪河上，1959年投入运用，以防洪为主兼顾灌溉功能，总库容1430万m3，水库淤积问题十分突出，从1959年5月～1962年6月，水库运用仅3年，库内淤积泥沙达162万m3，损失库容19%。黑松林水库可持续利用技术包括“蓄清排浑”、“高渠拉沙”和“引浑淤灌”三个环节：对入库洪水挟带泥沙，采取“蓄清排浑”进行调度，排沙出库；对沉积在滩库容内的泥沙，利用“高渠拉沙”予以清除；对排出水库的泥沙，通过“引浑淤灌”充分利用，构成一套排沙、清淤、用沙为一体的水库可持续利用系统技术。

“高渠拉沙”（图1）利用淤积严重水库所特有的高滩深槽型态，依靠重力侵蚀和水力冲刷作用对淤滩进行破离和输移，具有费省效宏、操作简便、实用性强、不需要机械动力设备的特点，能扩大长期使用库容，提高水库在终极情况下的径流调节能力。

自1979年以来，黑松林水库实施“高渠拉沙”（图2），1979年9月～1995年3月期间，黑松林水库正常高水位以下库容一直保持在520万m3左右，实现了多年冲淤平衡。黑松林水库1980年利用高渠冲沙方式清淤40天，恢复库容11.0万m3，其成本仅为0.028元/m3。

图1 高渠拉沙示意图

图2 黑松林水库“高渠拉沙”渠道

2.3 沋河水库

沋河水库位于渭河一级支流沋河中游，1963年投入运用，以城市供水、农田灌溉为主兼顾防洪功能，总库容3028.48万m3。水库多年平均输沙量为58万t，来水来沙集中在主汛期，自1960年12月大坝截流蓄水到1991年4月，水库共淤积1150万m3，有效库容下降到367.3万m3。

1965 年汛期开始异重流排沙实验，涵洞进口高程比河底高9米，效果较差；1978年6月水力吸泥装置正式运行，到1986年底累计运行449天，排沙42万t，水力吸泥清淤缓解了沋河水库淤积问题，但存在范围小、见效慢的局限性，水库淤积仍在加剧。

1993年7 月，沋河水库排沙底洞建成，1993年7月～1994年8月，进行了基流冲刷、人造洪峰冲刷、高渠拉沙清淤实验，排沙底洞冲刷淤积量为35.47万m3，18.5万m3的进库泥沙直接排出库外，在排沙底洞前形成了一条过流量100m3/s的导流槽。自2000年至2012年，共来沙36.65万t，经排沙底洞排沙16.42万t，减缓了水库泥沙淤积。

2.4 小华山水库

小华山水库位于渭河南山支流遇仙河支流金堆峪河上，1959年投入运用，以灌溉为主兼顾防洪功能，总库容176.8万m3，控制流域面积17.5km2，至1976年有效库容仅为55.0万m3，为原有效库容的51.7%，严重影响灌区农作物的用水。1977年大坝加高3m，溢流坝加高2.8m，暂时满足灌区用水要求。

面对日益严重的水库淤积，从1978年开始，采取水力吸泥装置及异重流等措施处理库区淤沙。1985年小华山水库水力吸泥清淤年排沙量11万t，满足了小华山水库的“当年清”，而且也满足了逐步恢复淤废的52万m3库容的要求。

3 存在的主要问题

（1）水库“测管研”联动缺失

水库大多基本资料陈旧（大部分都为2000年以前），缺乏开展科研项目的相关资料，与水库防洪减淤相关的水文监测工作开展较少；水库管理部门更多关注水库淤积状况及临时处理办法，缺乏对水库基本数据量测和对水库问题采用科研手段解决的思路；同时，科研部门在水库可持续利用技术方面的研究工作滞后于水库本身的发展，导致中小水库“测管研”联动缺失。

（2）水库管理维护薄弱

水库普遍存在着工程设计标准较低，工程设施普遍存在老化和损坏，缺乏必要的维护管理，没有专门针对水库清淤及泥沙利用的管理部门及相关制度，许多水库长期缺乏必要的维护管理及泥沙处理经费等问题，影响了工程的安全运行和经济效益的发挥。

（3）水库可持续利用技术筛选及推广不够

随着科技的高速发展，多级排沙洞排沙、自吸式管道排沙、泄空排沙、异重流排沙、机械清淤等水库可持续利用技术逐渐成熟，在理论上和工程装备上都有了大幅度的提高，目前，缺乏对现有水库可持续利用技术适用条件、运行特点、关键技术的系统总结和分析，无法为其他水库清淤提供基础信息支持和前期技术支撑。

4 解决措施及建议

（1）提高认识，加强防治

一是要把保持已成水库可持续利用问题放在与新建水库同等甚至优先的位置对待；二是在今后的水库建设、改建、除险加固等规划设计中，要充分考虑水库排沙减淤功能和调度方式；三是要加强水库库区及周边地区的水土保持和环境整治，坚持生物措施与工程措施相结合，减少进入水库的泥沙量。

（2）开展水库淤积及可持续利用技术调研总结，加强水库排沙清淤技术的试验研究和推广工作

目前，水库淤积状况不够明晰，可持续利用技术因水库各异而多种多样，建议对水库淤积及可持续利用技术进行系统调研，总结已建典型水库的排沙方式、实施条件以及排沙效果，通过开展数学模型计算和实体模型试验等技术手段，甄别不同类型水库可持续利用技术的适用条件、运行特点、实施方案和预期效果，探索因地制宜的清淤模式，提出可推广应用的水库泥沙处理技术和利用方案。

（3）深度提炼典型水库存在问题，促进基础研究向应用研究转化

建议在系统调研水库淤积及可持续利用技术基础上，选择具有代表性的典型水库，总结水库运用以来出现的问题及解决的办法、已出现的问题及未解决的原因，结合目前管理现状，深度提炼水库可能出现的状况。在水库存在问题搞清楚的前提下，申请立项，以解决科研工作滞后实际生产需求的问题。

（4）拓宽泥沙利用市场途径和科研经费渠道，建立“测管研”长效机制

水库泥沙是可利用资源，要想办法变废为宝，建议分析泥沙资源利用现状，研究淤沙造田、粗沙制砖、含金属泥沙陶冶等技术，发展淤积泥沙资源化产业；从国家公益性事业经费、水库泥沙利用效益、水库兴利效益等方面拓宽水库清淤技术研究及实施的经费渠道，研究建立水库量测服务于科研、科研适用于管理、管理促进科研和基础量测的长效机制，提出实施水库泥沙处理利用及维护循环运行模式的保障机制及措施。

（5）建立排沙减淤长效机制，实现清淤工作与水库日常运行维护相结合

由于大多数河流含沙量较高，水库泥沙淤积的情况不可能在短期内改变，水库清淤也不可能一劳永逸，因此，要从经费、制度、调度运用等多方面探索建立水库排沙减淤的长效机制；要加强水库运行管理，在水库控制运用计划、度汛计划编制中把水库排沙减淤作为重要内容；要为水库管理部门配备必要的清淤设备，定期进行清淤，实现清淤工作常态化，并试行按清淤量拨款补助，同时出台税收减免政策等。陕西水利