昆都侖水庫淤積分析與對策

李美珍++楊嘉鵬

摘 要 昆都侖水庫是全國重點中型水庫，是包頭市重要的防洪屏障和水源地之一。昆都侖水庫自1960年建成蓄水運行以來，庫內(nèi)泥沙淤積逐年增加，除險加固以后，淤積仍是水庫運行面臨的最突出問題。水庫的淤積已嚴重影響到防洪效益和供水效益的發(fā)揮，及早采取減淤排沙措施是十分必要的。

關(guān)鍵詞 水庫；淤積分析；對策

中圖分類號：TV145 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0160-01

1 昆都侖水庫簡介

昆都侖水庫位于黃河支流昆都侖河下游溝口處，距包頭市區(qū)約十千米左右。建庫50多年來，調(diào)洪減峰，攔蓄超標準洪水百余場，為保障包頭市100多萬人民生命財產(chǎn)安全，保護包鋼等多家大中型企業(yè)和包蘭、包白鐵路等重要國民經(jīng)濟基礎(chǔ)設(shè)施作出了巨大的貢獻。近年來，隨著包頭市經(jīng)濟的快速發(fā)展，下游保護區(qū)內(nèi)落戶的神華煤化工、希望鋁業(yè)、內(nèi)蒙華電等大型工業(yè)項目建成投產(chǎn)，昆都侖水庫的防洪任務更加艱巨。

昆都侖水庫控制流域面積2581平方千米，總庫容7850萬立方米。水庫最大壩高40米，壩頂長度469米，壩頂凈寬7米，主體工程由大壩、溢洪道、泄洪洞、輸水洞等組成。水庫設(shè)計洪水位1170.90米，校核洪水位1173.95米，正常蓄水位近期是1162.00米，遠期是1164.00米，汛期限制水位是1162.75米。

2 水庫淤積的基本情況和成因分析

昆都侖水庫建于季節(jié)性多泥沙的昆都侖河上，由于上游植被稀疏，水土流失嚴重，汛期洪水含沙量高，昆都侖水庫自1960年建成蓄水運行以來，庫內(nèi)泥沙淤積逐年增加，至1980年，庫內(nèi)淤積量已達2503萬立方米。除死庫容淤滿后，垻前淤積面為1154.30米。昆都侖水庫1958年建庫時的設(shè)計死水位是1152.60米，設(shè)計死庫容是1130萬立方米。泥沙淤積使水庫的防洪標準由原設(shè)計標準為500年一遇洪水降到了相當于120年一遇的洪水標準，對包頭市防洪安全構(gòu)成了重大威脅。特別是1975年河南大洪水過后，全國大壩會議審核，因昆都侖水庫防洪標準低、位置重要，被列為全國43座重點病險庫之一，要求盡快進行除險加固。1986年昆都侖水庫除險加固工程破土動工，工程分二期實施，1997年基本完工使用。除險加固以后，水庫防洪設(shè)計標準提高為千年一遇，可能最大洪水校核。為了減少泥沙淤積，水庫調(diào)度采用國內(nèi)已經(jīng)在多沙河流運行成功的“蓄清排渾”和“調(diào)水調(diào)沙”運用新模式，防洪兼顧興利蓄水。但泥沙淤積仍是水庫運行面臨的最突出問題，雖然水庫管理處每年進行科學合理的調(diào)度，利用汛期洪水流量大、攜帶泥沙多的特點進行沖淤排沙，但是由于昆都侖水庫是年調(diào)節(jié)蓄水型中型水庫，絕大部分來沙被攔蓄在庫內(nèi)，造成了水庫大量的泥沙淤積。2005年垻前淤積面高達1157.00米，由于淤積，目前正常蓄水位已達到設(shè)計時的遠期數(shù)值1164.00米。

3 泥沙淤積造成的主要問題

3.1 嚴重影響了水庫的防洪效益

大量的泥沙淤積造成庫容損失率較高，防洪庫容和興利庫容明顯減少，從而降低了水庫的防洪能力和調(diào)節(jié)能力，降低了水庫的工程效益，直接影響到水庫的使用壽命，嚴重威脅著大壩、下游保護區(qū)內(nèi)的防洪安全。

3.2 嚴重影響了水庫的供水效益

泥沙淤積使水庫的興利庫容逐年減少。自水庫除險加固以來，興利庫容減少了400萬立方米，供水效益受到了嚴重影響。如果沒有汛期泄洪時的沖淤排沙，淤積情況會更嚴重，蓄水量也隨之減少。根據(jù)水庫水文資料統(tǒng)計，昆都侖水庫2005年的興利庫容是983萬立方米。水庫蓄水運行一年的平均淤積量是38萬立方米，這樣下去，用不了20年時間，興利庫容就會被淤滿，不能蓄水，到那時水庫再無法為包頭市區(qū)應急供水了。

4 水庫淤積的主要防治對策

4.1 在昆都侖河流域開展水土保持工作

在昆都侖水庫上游昆都侖河流域開展水土保持工作，通常采取生物措施與工程措施相結(jié)合的方式，減少泥沙入庫。一是生物措施。昆都侖水庫上游植被稀疏，水土流失嚴重，在流域內(nèi)開展水土保持治理，種草植樹、封山育林是控制水土流失和減少水庫淤積的有效手段。二是工程措施。在昆庫上游修建蓄水池、淤地壩、谷坊、排洪渠等攔、蓄、排相結(jié)合的溝道工程防治體系攔截泥沙入庫。但是昆都侖河流域確權(quán)劃界不明確，劃界問題涉及跨盟市的多個地區(qū)和部門，使水土保持規(guī)劃工作開展起來難度很大，水庫管理處管理權(quán)限有限，需要上級政府和有關(guān)部門協(xié)調(diào)解決。

4.2 機械清淤

機械清淤是采用挖泥船和吸泥泵等機械裝置清淤，這種方法適用于中小型水庫和大型樞紐航道的清淤。據(jù)昆都侖水庫1995年-2005年10年的淤積統(tǒng)計資料計算，水庫蓄水運行一年的平均淤積量是103萬噸，而且?guī)靸?nèi)集水面積大，每年的淤積數(shù)量遠遠超過清除泥沙的數(shù)量，全部采用機械清淤法成本和費用較高，難以承受。但從昆都侖水庫泥沙淤積的實際情況來看，庫內(nèi)泥沙淤積分布不均衡，壩前淤積嚴重，易影響防洪和供水，造成的危害也大，所以壩前采用機械清淤法應急沖淤，可以保證輸水管和泄洪洞暢通。

4.3 泄空排沙

根據(jù)水庫上游塔爾灣水文站1998年-2009年共12年的輸沙量資料統(tǒng)計，多年平均懸移質(zhì)輸沙量為85.66萬噸，按照昆都侖水庫與塔爾灣站流域面積比1.131換算，年入庫懸移質(zhì)輸沙量為96.88萬噸，與水庫蓄水運行一年的平均淤積量基本持平。蓄水是水庫泥沙淤積的主要因素。如果采取“空庫迎洪，隨來隨泄”的調(diào)度運用方式，泄空排沙，防洪不蓄水，水庫淤積就不會增加，而且原有的淤積泥沙也會逐步被洪水沖走，排沙效率很高，是昆都侖水庫利用自身條件排沙，方法簡便效果又好的一種措施。但是，不蓄水，天然水資源得不到合理有效的利用和保護，對干旱少雨，嚴重缺水的包頭市節(jié)水工作的開展將會產(chǎn)生不利影響。采用這種方式要正確處理排沙與蓄水的矛盾，進行經(jīng)濟效益分析后再確定。隨著2010年昆都侖水庫上游阿塔山水庫基本建成運行，攔蓄昆都侖河流域1/3的洪水，使昆都侖水庫泥沙淤積明顯減少。因此，按照昆都侖水庫目前的淤積狀況，每隔3-5年消耗一定的水量泄空水庫恢復部分興利庫容，從水庫長遠發(fā)展考慮也是可行的。

水庫的泥沙淤積是一項需要長期研究解決的水庫技術(shù)問題。在水庫運行管理中，應認真觀測總結(jié)水文泥沙特性和輸沙運動規(guī)律，布設(shè)必要的排沙設(shè)施，制定合理的調(diào)度方式，防治和減少泥沙淤積量，提高水庫的使用年限，有效地發(fā)揮水庫的綜合效益。endprint