高林水庫淤積成因及其危害分析

尹棟棟

（平遙縣惠柳瀴水利管理處，山西 平遙 031100）

1 水庫概況

1.1 庫區(qū)流域概況

高林水庫為小（一）型水庫，與南王水庫串聯(lián)使用。距平遙古城南7 km處，屬黃河流域汾河水系一級支流柳根河中上游，東青沙河上游，高林水庫溢洪道下游。高程在1 100 m以上為砂巖石山區(qū)，該區(qū)覆蓋條件差，地貌形態(tài)復雜，水流切割成的V型沖溝直通山頂，巖石裸露，風化嚴重，為太行山西翼延伸支脈孟山中低山區(qū)；高程在1 050～1 100 m之間為砂巖土石山區(qū)，該區(qū)覆蓋條件差，水土流失嚴重，其地面為砂巖夾風化物，屬單斜構(gòu)造，剝蝕和水蝕作用強烈，呈巖狀剝落，基本為剝蝕構(gòu)造地貌，壩址上游部分為黃土丘陵區(qū)，現(xiàn)已形成層層梯田，地貌形態(tài)復雜，溝壑縱橫交錯，水土流失嚴重。

高林水庫流域?qū)儆诘湫偷拇箨懶园敫珊禋夂?，多年平均降雨?81.8 mm，且年內(nèi)降雨分配極不均勻，6—9月雨量占全年雨量的73%，多年平均氣溫10.1℃，年平均蒸發(fā)量1 876.8 mm，無霜期166 d，年平均風速1.7 m/s。

1.2 水庫樞紐工程基本情況

高林水庫控制流域面積為75.50 km2，主河道長6.70 km，流域?qū)?.43 km，水庫總庫容124萬m3。樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪輸水洞組成。

大壩為均質(zhì)土壩，河底高程現(xiàn)為790.98 m，壩頂高程811.62 m，壩高20.64 m，現(xiàn)庫底淤積高程為787.48 m，離壩頂只有4.14 m，壩頂寬5 m，上游邊坡為 1∶3，壩坡設(shè)有干砌石護坡，下游邊坡為 1∶2，1∶1.75，壩坡為草皮覆蓋。

溢洪道為開敞式，全長276 m，均寬13.50 m，由進口段、明流段、陡坡段、消力池組成。進口段為擴散式，橫穿汾屯公路，建橋3孔，每孔凈寬4.5 m。進口高程為804.98 m。側(cè)墻高5 m，基礎(chǔ)深1 m，其頂寬0.5 m，底寬2 m，為漿砌石結(jié)構(gòu)。溢洪道最大泄量157 m3/s。

泄洪輸水洞建于大壩左端，洞長80 m，洞內(nèi)縱坡1/200，進口高程為798.48 m。洞寬2.4 m，洞直墻高1.2 m。因當時為無壓設(shè)計，有壓過水時，洞內(nèi)產(chǎn)生裂縫，于1985年在洞內(nèi)套入直徑1 m、壁厚7 mm的鋼管，出口閘閥控制，消能設(shè)施齊全。后由于庫區(qū)淤積嚴重，堵塞進口，致使涵洞不能放水，因此，在1986年將涵洞管道進口設(shè)豎井，斷面直徑1 m，高5.4 m，以保證涵洞放水暢通。洞內(nèi)最大泄量6.9 m3/s。

高林水庫始建于1971年10月，1972年攔洪蓄水，1973年受益，同年溢洪道處壩體滑坡，于1975年修復，1976年竣工，1983年對溢洪道進行了除險加固，修復溢洪道尾部工程，并將大壩加寬到5 m。

2 水庫現(xiàn)狀

2.1 歷年來水情況

柳根河來水以洪水為主，來水時間6—9月。通過對水庫1973—1990年報廢的逐年來水量統(tǒng)計表的分析，水庫運行17年間共計引蓄水1 934.01萬m3，年平均引蓄水113.76萬m3。

2.2 水庫運行期間洪水調(diào)節(jié)情況

水庫建庫以來，最大洪水發(fā)生在1988年8月13日至14日，據(jù)實測吊犁溝站降雨67 mm，南王水庫降雨90.3 mm，由于水量集中，24 h之內(nèi)柳根河出現(xiàn)3次洪峰，行洪時間達15 h，洪量共計274.18萬m3，這次洪水致使水庫下游中都鄉(xiāng)內(nèi)河道兩處決口，淹沒道虎壁、南良、北良、橋頭、南姚、北姚、曹村7個村，受災(zāi)農(nóng)田289.2 hm2，沒有造成人員傷亡。

2.3 淤積記錄情況

從1973年正式運行到1990年，對水庫進行了4次淤積測量。分別為：1979年淤積量55.57萬m3；1981年淤積量82.32萬m3；1985年淤積量102.16萬m3；1990 年淤積量 124 萬 m3。

水庫運行17年，引蓄水量總計1 934.01萬m3，總淤積量124萬m3，每立方米引水含沙量為6.4%，截至1990年水庫已無調(diào)蓄庫容。

由于高林水庫淤積嚴重，現(xiàn)已失去調(diào)蓄能力，只能行洪，來水通過水庫的溢洪道全部下泄。

3 淤積原因分析

通過對高林水庫上游河道及流域的勘察和水庫日常管理記錄的分析，水庫淤積原因如下。

3.1 自然環(huán)境因素

水庫上游多為村莊，由于農(nóng)村發(fā)展速度加快，使上游河道植被受到嚴重破壞。部分村莊還實施了土地復墾項目，將原有河道改為土地治理項目的新增耕地面積，使得河道原有的植被和卵石層被破壞，導致水庫上游及周邊地表巖土層的風化，引發(fā)水土流失，徑流攜帶泥沙進入水庫庫區(qū)。

上游高鐵、高速公路等工程項目的建設(shè)，使得河道卵石、河沙非法開采加劇，加大了洪水的含沙量。建筑廢料、生活垃圾等也隨著河道進入庫區(qū)，而且很難通過泄洪排除。因此工程建設(shè)管理不善也加速了水庫的淤積速度。

3.2 水庫自身設(shè)計、管理因素

高林水庫建設(shè)處于大躍進時期，設(shè)計中無排沙設(shè)施，泄洪洞實際最大泄量為5.7 m3/s，根本達不到排沙要求。溢洪道設(shè)計與來水河道形成直角，溢洪道底高程遠高于庫底高程，行洪時不利于排泄泥沙。

在管理運行中，由于北方缺水，每年第一場洪水含泥沙量最多，但管理人員往往是在庫容達到警戒水位才泄洪，致使洪水帶來的泥沙基本沉淀在水庫。

4 危害分析

4.1 對水庫自身的危害

高林水庫的原有主要功能是防洪、灌溉和供水，但淤積卻會給水庫帶來如下危害：

一是由于水庫庫容淤積，使得水庫的調(diào)洪庫容減少，導致水位抬高，水庫自身的防洪能力大大降低，最后導致失去防洪能力。二是降低了水庫自身收益。淤積物進入庫區(qū)，減少了水庫的蓄水量，縮小了水庫的有效灌溉面積。三是淤積物的沉積增加了水庫底部單位容積物的密度，有可能增加大壩的下部受力；淤積物的增加有可能縮小或堵塞輸水洞進口，影響輸水洞過流（汛期泄洪）能力，從而影響水庫的運行安全。四是水庫調(diào)洪庫容減少直接影響下游南王水庫的防洪效率，失去了水庫之間聯(lián)合調(diào)洪調(diào)度的能力，間接加劇了下游南王水庫防洪與蓄水的矛盾。

4.2 對周邊環(huán)境的危害

一是水庫淤積使水庫回水區(qū)的河道水位升高，相應(yīng)抬高周圍地區(qū)的地下水位，這樣就可能導致這些地區(qū)土地的鹽漬化現(xiàn)象，或加劇其鹽堿化；二是泥沙淤積會改變水庫以及庫尾以上河道的地形，從而改變水生生物的生存環(huán)境，引起水庫及庫區(qū)以上河道內(nèi)水流的富營養(yǎng)化，使下泄的清水缺乏必要的養(yǎng)分；三是由于淤積，水庫坡降加大，使庫內(nèi)水位不斷抬高，因而使來水和它引起的再淤積不斷上延，引起新的淹沒與浸沒；四是下游南王水庫為水源地，由于高林水庫的淤積報廢，導致水源地水質(zhì)和需水量得不到保證。

5 結(jié)語

北方小水庫淤積普遍嚴重，除對上游河道進行綜合治理外，在小水庫除險加固工程中不僅要除害，更要興利。充分考慮庫區(qū)清淤，增加排沙設(shè)施等措施，從而提高水庫興利庫容。建議從以下四方面治理水庫淤積，延長水庫運行壽命。第一，提高上游流域區(qū)內(nèi)植被覆蓋率，從源頭解決泥沙問題。第二，在設(shè)計無泄洪排沙洞時，要使泄洪輸水洞滿足排沙方面的要求，兼顧排沙清淤。此項措施應(yīng)在水庫除險加固項目設(shè)計文件中得到重視。第三，運行中含泥沙量較大的渾濁洪水要及時排除，以減少水庫的淤積量。第四，政府要大力治理上游村莊及工程建設(shè)的非法占用及亂采濫伐，尤其是工程建設(shè)項目部要將建筑廢料、生活垃圾等妥善處理。