寶雞市陳倉(cāng)區(qū)顏家河水電站庫(kù)區(qū)清淤實(shí)施方案分析

李國(guó)平，張 坤

（1.陳倉(cāng)區(qū)水利局渭河綜合治理保護(hù)中心,陜西 寶雞 721300；2.西安景天水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司,陜西 西安 710000）

1 顏家河水電站工程和清淤區(qū)位置

2010年9月15日陜西省發(fā)展和改革委員會(huì)以（陜發(fā)改新能源函【2010】891號(hào)文）對(duì)顏家河水電站工程進(jìn)行了批復(fù)。批復(fù)的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為Ⅴ等?。?）型工程。攔河壩、發(fā)電引水建筑物、發(fā)電廠房為5級(jí)建筑物。水電站設(shè)計(jì)洪水為10年一遇,相應(yīng)洪峰流量2562 m3/s,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇,相應(yīng)洪峰流量2912 m3/s。水電站屬?gòu)搅魇诫娬?水電站庫(kù)區(qū)屬渭河干流,壩址以上多年平均徑流量21.4億m3,多年平均流量67.8 m3/s,設(shè)計(jì)水頭16m。

顏家河水電站庫(kù)區(qū)位于寶雞市西陳倉(cāng)區(qū)坪頭鎮(zhèn)林光村所在渭河河道內(nèi),庫(kù)區(qū)呈“U”型,庫(kù)區(qū)電站廠房建于渭河左岸,距離寶雞峽水利樞紐直線距離26 km,顏家河火車站以西約3km。清淤區(qū)上游地理坐標(biāo)東經(jīng)106°48'5.74'',北緯34°22'40.05'',清淤區(qū)下游地理坐標(biāo)東經(jīng)106°48'27.27'',北緯34°22'41.89''。河道天然落差3.5 m左右,平均比降在7‰。

2 清淤必要性及可行性

顏家河水電站庫(kù)區(qū)是渭河水系統(tǒng)中的重要組成部分,在防洪、排澇等方面起著至關(guān)重要的作用,清淤疏浚的實(shí)施將增大行洪斷面。清淤疏浚是保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的需要；清淤疏浚是改善水質(zhì)及河道生態(tài)的需要；生態(tài)資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求；清淤疏浚是水電站正常運(yùn)行的需要。本次實(shí)施清淤的目的,主要是圍繞顏家河水電站庫(kù)區(qū)周圍林光村移民搬遷項(xiàng)目40多戶村民的農(nóng)田和房屋財(cái)產(chǎn)安全而實(shí)施的。

本項(xiàng)目淤積經(jīng)沉降、分離等措施合理調(diào)配利用,施工基本采取機(jī)械清淤,施工環(huán)節(jié)都進(jìn)行監(jiān)督作業(yè),做到環(huán)保、安全要求。綜上所述,本次顏家河水電站庫(kù)區(qū)上游清淤疏浚是非常必要的,同時(shí)技術(shù)上是可行的,經(jīng)濟(jì)上是合理的,對(duì)保護(hù)庫(kù)區(qū)周邊環(huán)境及下游河床是非常有利的。

3 清淤區(qū)現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘,顏家河水壩上游1217 m處涉及西寶高速跨河橋。庫(kù)區(qū)內(nèi),右岸緊靠山體,為自然岸線,設(shè)計(jì)退讓15 m；左岸臨近林光村距下游壩面約1000 m,2022年8月新修加固護(hù)岸612.3 m,其中加固護(hù)岸197.0 m,新修護(hù)岸415.3 m,本工程已完工,作為本次清淤疏浚工程人工岸線,并與其余自然岸線一同退讓15 m。本方案設(shè)計(jì)清淤疏浚范圍主要集中在壩前退讓200 m至西寶高速跨河橋退讓200 m范圍內(nèi)。

庫(kù)區(qū)淤積層成分主要為粉質(zhì)黏土和砂礫。粉質(zhì)黏土主要分布于壩前,泥沙分布整個(gè)庫(kù)區(qū),庫(kù)區(qū)淤積平均厚度1.0 m。根據(jù)本次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：現(xiàn)狀河道平均比降為7‰。整個(gè)庫(kù)區(qū)淤積十分明顯,嚴(yán)重影響到庫(kù)區(qū)的安全運(yùn)行及電站正常運(yùn)行。

本段清淤全長(zhǎng)800 m,該段有涉河建筑物（高速路大橋2座）,河道現(xiàn)狀平均寬度131.84 m,全段為自然岸線,設(shè)計(jì)該段全面清淤,清淤疏浚平均寬度為101.83 m,特別是對(duì)水毀的河道左右兩岸進(jìn)行坡面整治,對(duì)堤防腳裸露的區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)回填,保證堤防行洪、排澇安全；保護(hù)區(qū)為高速路大橋下游及大壩各200 m范圍,清淤寬度為距河岸迎水面坡腳線15 m以內(nèi)范圍。設(shè)計(jì)在項(xiàng)目區(qū)中段沙灘布設(shè)泥水分離區(qū)1處,泥沙經(jīng)固化、分離后將可利用部分轉(zhuǎn)運(yùn)出。

4 清淤比選方案

顏家河庫(kù)區(qū)現(xiàn)階段主要清除庫(kù)區(qū)水下范圍,陸地疏浚方案不作為考慮方案。

（1）水下疏浚方案

水下疏浚方案主要應(yīng)用在一定水深條件下的水庫(kù)、湖泊及河道的淤泥清理。對(duì)水庫(kù)而言,水下疏浚方案較多,主要是抓斗式挖泥船、絞吸式挖泥船和氣動(dòng)泵船等施工設(shè)備,其中：

抓斗挖泥船技術(shù)要求較高,需專業(yè)人員施工,淤泥清理單價(jià)較高,適合淺水、穩(wěn)定水域作業(yè),河道擾動(dòng)較大,清理較為徹底,效率低。

絞吸式挖泥船技術(shù)要求較高,需專業(yè)人員施工,淤泥清理單價(jià)較高,適合河床作業(yè),作業(yè)深度適中,河道擾動(dòng)較大,對(duì)水體產(chǎn)生攪動(dòng)小,疏浚面平滑,效率較高。

氣動(dòng)泵船技術(shù)要求低,工作效率高,淤泥清理單價(jià)高,適合深水、穩(wěn)定水域作業(yè),河道擾動(dòng)較小,清理不徹底,效率高。

三種方案對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 清淤疏浚比選方案統(tǒng)計(jì)表

（2）疏浚方案選定

通過(guò)以上水下疏浚方案比較,三種方法都有優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)本次水電站庫(kù)區(qū)清淤疏浚實(shí)際需求,首選水下絞吸式挖泥船方案進(jìn)行作業(yè)。

該段清淤疏浚采用絞吸式挖泥船進(jìn)行清淤,人力按照工程量的大小進(jìn)行支配,清淤工具：絞吸式挖泥船2艘、小型挖掘機(jī)2臺(tái)、小型鏟車1臺(tái),運(yùn)輸以汽車為主。

5 清淤布置

（1）岸線布置

岸線布置的原則如下：

1）根據(jù)渭河河流的水文地形、地質(zhì)條件及現(xiàn)有河岸的穩(wěn)定情況,選取河槽寬度和平面形態(tài)既能滿足行洪要求,符合河床演變規(guī)律,又能節(jié)省清淤投資的最佳岸線。

2）選取的岸線應(yīng)順從河岸,力求平順,使堤岸走向盡量符合洪水主流向,并兼顧中、枯水流向,以減少?zèng)_刷和淤積。

3）岸線選擇地勢(shì)較高,地基工程地質(zhì)情況較好、比較穩(wěn)定的河岸,盡可能利用現(xiàn)有堤岸和有利地形,沿河修建的涉河工程與岸線保持一定間距,盡量做到路堤結(jié)合,以便管理養(yǎng)護(hù)和抗洪搶險(xiǎn)。

4）岸線布置要與現(xiàn)有堤岸平順銜接,形成完善的防洪系統(tǒng)。

（2）清淤設(shè)計(jì)

清淤段現(xiàn)狀平均寬度為101.84 m,清淤長(zhǎng)度為817 m,清淤寬度為堤防工程、自然岸坎距河岸迎水坡面坡腳線15 m范圍以內(nèi),涉水工程防護(hù)區(qū)為高速路大橋橋墩工程基礎(chǔ)及壩址上下游各200 m為防護(hù)區(qū),禁止清淤作業(yè)。清淤底高程為深泓點(diǎn)高程以下1 m,平均比降7%。本次任務(wù)不涉及防洪堤的加固擴(kuò)建,僅做清淤疏浚處理,清淤泥沙就近堆放在設(shè)置好的泥水分離區(qū)進(jìn)行固化、分離、轉(zhuǎn)運(yùn)處理。

（3）平面布置

顏家河水電站庫(kù)區(qū)圍繞高速路大橋至電站壩址處上下游各200 m為清淤項(xiàng)目區(qū)。項(xiàng)目所涉及防護(hù)區(qū)主要是自然河岸坡腳線及人工堤防坡腳線以外15 m范圍為防護(hù)區(qū),平均比降7‰,清淤長(zhǎng)度817m ,平均清淤深度1.0 m,清淤區(qū)面積81472 m2,清淤總量為8.15萬(wàn)m3。按照清淤疏浚類型設(shè)計(jì)為1個(gè)施工單元,工程平面布置以現(xiàn)狀岸坎為基本走勢(shì),堤線采用圓弧和直線相接的方式進(jìn)行平順連接。

根據(jù)《水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程》（SL 619-2013）及《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》（SL 575-2012）需設(shè)置水土保持工程。本方案在南岸沙灘設(shè)置泥水分離區(qū),分離區(qū)內(nèi)四周布設(shè)土質(zhì)排水溝長(zhǎng)度278 m、1個(gè)沉淀池和堆渣場(chǎng)1個(gè)。

（4）豎向布置

顏家河水電站庫(kù)區(qū)地勢(shì)北高南低,西高東低,場(chǎng)地內(nèi)部呈自然落差,坡度較為均勻平緩。本項(xiàng)目采用平坡式豎向布置。疏浚清淤由南向北分段進(jìn)行。分離區(qū)依據(jù)《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》（SL 575-2012）中對(duì)渣場(chǎng)建設(shè)要求,實(shí)施水土流失防治措施,確定分離區(qū)內(nèi)堆渣高度不超過(guò)3 m,周圍利用粗粒渣料布設(shè)攔渣坎,斷面為梯形,攔渣坎尺寸為底寬1 m×高0.6 m×上口寬0.5 m。為了防止淤泥二次排入河道,攔渣坎內(nèi)側(cè)布設(shè)臨時(shí)排水溝,排水溝末端設(shè)置沉砂池,以攔截泥水直接排入河道,設(shè)置簡(jiǎn)易的攔渣工程,排導(dǎo)工程。

6 清淤料處理

泥漿經(jīng)絞管道輸送至泥沙分離區(qū),并采用粗渣簡(jiǎn)易圍擋,利用分離機(jī)分離出可利用砂石和淤泥,后經(jīng)自行沉淀后外運(yùn)。

（1）渣堆管理

為配合渣堆管理,安排普通挖掘機(jī)1臺(tái),協(xié)助運(yùn)輸車倒土 、平整堆體等。棄土高度嚴(yán)格按照規(guī)劃高度3 m內(nèi)堆放,禁止超區(qū)域 、超高度堆填。

（2）淤泥處理

清淤疏浚的淤泥可以用來(lái)制作有機(jī)肥料、改良土壤和填土造田。

（3）可利用料處理

剩余部分可用作陳倉(cāng)區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),作為土方回填利用,實(shí)現(xiàn)淤積泥沙的資源化再利用,實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”降低了清淤疏浚成本。

（4）運(yùn)輸

渣土運(yùn)輸將嚴(yán)格按照有關(guān)渣土運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定,選用性能良好、車廂封閉較好、證件齊全的車輛,嚴(yán)格按照指定的線路行駛。做到運(yùn)輸車輛不超載 ,車廂上部全部用篷布覆蓋 ,避免運(yùn)輸過(guò)程中渣土散落污染市區(qū)道路及周邊環(huán)境。為防止渣土在運(yùn)輸過(guò)程中的亂倒 、亂棄問(wèn)題 ,在施工過(guò)程中該標(biāo)段將采用開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)與棄土場(chǎng)雙向簽票的辦法,堅(jiān)決杜絕渣土亂倒、亂棄。為保證車輛運(yùn)輸不對(duì)市區(qū)環(huán)境造成污染 ,在渣土運(yùn)輸?shù)某鋈肟诎才徘鍧嵢藛T,隨時(shí)對(duì)車輛散落下來(lái)的土塊 、泥塊進(jìn)行清掃,并安排專人進(jìn)行巡視。

7 清淤對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定分析

充分考慮了清淤對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響,是疏浚清淤的基本要求, 實(shí)施方案擬定的年度控制實(shí)施范圍、清淤控制高程、控制清淤量、清淤作業(yè)方式等都是基于河勢(shì)總體穩(wěn)定、利于河勢(shì)順直、平面穩(wěn)定、泄洪通暢的要求實(shí)施的,在管理方面也提出了較高的要求。

本次清淤在無(wú)堤防段的疏浚均按照規(guī)范要求設(shè)置保護(hù)范圍,在疏浚范圍內(nèi),保持現(xiàn)狀河道寬度不變,疏浚過(guò)程中不會(huì)擴(kuò)展或者束窄河道,不改變現(xiàn)狀河道水流方向,在疏浚完成后對(duì)疏浚段加以恢復(fù)治理,河段疏浚對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定影響分析如下：

顏家河水電站庫(kù)區(qū)兩岸無(wú)標(biāo)準(zhǔn)化堤防,本次清淤主要以現(xiàn)狀砂石淤積為準(zhǔn),不降低、抬升深泓點(diǎn),不加寬、束窄河道,疏浚按照相關(guān)規(guī)范合理進(jìn)行,對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響較小。

顏家河水電站庫(kù)區(qū)疏浚區(qū)兩岸多為砂質(zhì)或基巖岸坡,但由于兩岸河床物質(zhì)較厚,其疏浚區(qū)位于河中洲,距離兩岸達(dá)10 m以上,整個(gè)河勢(shì)基本穩(wěn)定。由于該河段河勢(shì)基本穩(wěn)定,疏浚區(qū)抗沖性較好,岸線多年保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),且疏浚區(qū)距兩岸岸坡的距離均在5 m～10 m左右,疏浚對(duì)岸坡與河勢(shì)影響較小。

8 清淤對(duì)防洪影響分析

本次河道疏浚既增大了河道過(guò)流面積,又疏通了河道,擴(kuò)大了河道輸水輸沙的能力,不僅不會(huì)形成對(duì)洪水的阻礙,而且解決了由于河道長(zhǎng)期泥砂堆積行洪不暢的問(wèn)題,同時(shí),方案還為險(xiǎn)段堤防、常出事的無(wú)堤段設(shè)置為保護(hù)區(qū),為防汛搶險(xiǎn)留足砂源,確保搶險(xiǎn)之需。因此,針對(duì)河道防洪安全角度分析,河道規(guī)范性疏浚百利而無(wú)一害,而且迫在眉睫。

9 結(jié)語(yǔ)

本次清淤疏浚作業(yè)實(shí)施完成后基本可以實(shí)現(xiàn)庫(kù)清、岸綠的效果。通過(guò)本次疏?？梢岳眄樅拥?上下游常流河寬平順銜接,改善河槽堵塞,預(yù)防了內(nèi)澇及洪水對(duì)當(dāng)?shù)卮迕裆?cái)產(chǎn)的危害,同時(shí)通過(guò)疏浚改善了河道水質(zhì),提升了庫(kù)區(qū)及周邊的水生態(tài)環(huán)境,生態(tài)效益顯著。