河南省宿鴨湖水庫淤積成因分析及清淤擴(kuò)容必要性探討（水利）
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河南省宿鴨湖水庫淤積成因分析及清淤擴(kuò)容必要性探討（水利）
董長興
（駐馬店市宿鴨湖水庫管理局，河南駐馬店 463300）
【摘要】 河南宿鴨湖水庫是亞洲最大人工平原水庫，庫容16. 38億m3，1958年建庫以來，運(yùn)行58年，淤積嚴(yán)重，本文對水庫淤積進(jìn)行實(shí)地測量和相關(guān)分析，提出清淤擴(kuò)容的必要性。
【關(guān)鍵詞】 宿鴨湖水庫；淤積成因；清淤擴(kuò)容
中圖分類號(hào)：TV62 文章編號(hào)：1005-4774( 2016) 06-0067-03
1工程概況
宿鴨湖水庫是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等多項(xiàng)目綜合利用的大(1)型水利樞紐工程。宿鴨湖水庫位于河南省駐馬店市汝南縣城西6km處，屬淮河流域大洪河支流汝河干流控制工程，控制流域面積4498km2。水庫于1958年8月建成，工程標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計(jì)、1000年一遇洪水校核；死水位50. 34m（1985國家高程基準(zhǔn)，下同），死庫容0. 321億m3；興利水位52. 84m，興利庫容2.286億m3；汛限水位52. 34m，相應(yīng)庫容1. 74億m3；設(shè)計(jì)水位57. 23m，相應(yīng)庫容12. 61億m3；校核水位58. 64m，相應(yīng)庫容16. 38億m3。
水庫多年來在防洪方面發(fā)揮了巨大作用，年平均控制下泄洪水9.6億m3，有效保護(hù)了下游包括河南省駐馬店市的汝南、平玉、新蔡、正陽4縣和信陽市的部分縣及安徽省的部分市縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命安全，僅駐馬店市4縣就約有耕地370萬畝、人口300多萬。
2水庫淤積現(xiàn)狀及成因分析
2.1水庫淤積現(xiàn)狀
宿鴨湖水庫淤積主要來源于板橋水庫、薄山水庫一宿鴨湖水庫區(qū)間流域面積3156km2的來水來沙，同時(shí)受“75·8”歷史特大洪水的影響，其入庫泥沙組成較復(fù)雜。在“75·8”特大洪水中，板橋水庫失事，水庫建成23年以來的水庫淤沙、大壩土方、區(qū)間河道沖切滑塌、農(nóng)田水土流失、鐵路、工礦企業(yè)、民房等大量泥沙、雜物均沖入宿鴨湖水庫。由于宿鴨湖為平原水庫，庫床比降緩，庫面面積大（設(shè)計(jì)洪水庫容面積285km2、正常蓄水位庫容面積125km2），攔庫大壩長，上游來水進(jìn)入庫區(qū)后，下泄緩慢，尤其北庫至泄洪閘之間長約30km，下泄通道過長，大量泥沙沉入庫區(qū)，加之宿鴨湖水庫為洼地建壩而成，河道匯流，汛期西部大面積坡地水夾雜泥土進(jìn)入庫區(qū)，造成水庫庫床淤積壅高，庫容減少。為了解目前水庫淤積狀況，對新舊庫容曲線進(jìn)行對比分析，同時(shí)對淤積地形以及淤積分布等進(jìn)行研究，經(jīng)實(shí)測到2015年底水庫共淤積7710萬m3，其中，死水位以下淤積3834萬m3，興利水位以下淤積7395萬m3，減少興利庫容3561萬m3。
2.2淤積成因分析
結(jié)合宿鴨湖水庫的實(shí)際情況，認(rèn)為水庫淤積成因主要有以下幾方面：
a．自然因素形成。由于地理、地質(zhì)條件，水庫E游部分地區(qū)土質(zhì)較為疏松、植被相對稀少，從而引發(fā)水土流失，使得上游河流中含沙量較大。同時(shí)，在汛期雨水挾帶大量泥沙進(jìn)入庫區(qū)，尤以水庫西部為甚．大面積坡地水夾雜泥土進(jìn)入庫區(qū)，造成水庫庫床淤積壅高，庫容減少。
b．人為因素影響。水庫上游及周邊地區(qū)多為村莊，雖然水庫上游53. 84m高程以下土地在20世紀(jì)90年代已經(jīng)辦理過征地手續(xù)，但附近村民仍然在52. 34~53. 84m高程之間的區(qū)域進(jìn)行耕種，水位退到哪里，耕種就跟到哪里，將原有河道改為耕地，使河道原有的植被和卵石層被破壞，導(dǎo)致水庫上游及周邊地表巖土層風(fēng)化，引發(fā)水土流失，徑流攜帶泥沙進(jìn)入水庫庫區(qū)。城鎮(zhèn)化中公路、住宅等工程項(xiàng)目的建設(shè)，加大了洪水的含沙量。建筑廢料、生活垃圾等也隨著河道進(jìn)入庫區(qū)，而且很難通過泄洪排除，也加劇了水庫淤積和水質(zhì)破壞。
c．工程設(shè)施不足。由于宿鴨湖水庫建于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)對河流泥沙特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律缺乏研究和認(rèn)識(shí)，工程設(shè)計(jì)中未考慮沒置排（沖）沙設(shè)施，進(jìn)庫泥沙難以排出庫外。宿鴨湖作為平原水庫，庫床比降緩，庫面面積大，攔庫大壩長，上游來水進(jìn)入庫區(qū)后，下泄
緩慢，尤其北庫至泄洪閘之間長約30km，下泄通道過長，大量泥沙沉入庫區(qū)。
d．運(yùn)用條件限制。水庫淤積速度與運(yùn)用方式密切相關(guān)。經(jīng)研究分析，水庫排沙1m3需耗水10~20m3。宿鴨湖地區(qū)降雨量時(shí)空分布不均，水資源不足，水庫需首先滿足供水需求，水庫汛期攔洪蓄水，沒有蓄清排渾的水量條件，導(dǎo)致大部分泥沙滯留庫內(nèi)。在運(yùn)行管理中，由于北方缺水，每年第一場洪水含泥沙量最多，但往往是在庫容達(dá)到警戒水位才泄洪，致使洪水帶來的泥沙基本全部沉淀在水庫。
e．“75·8”特大洪水淤積影響。歷史上，宿鴨湖水庫遭遇了20多次較大洪水考驗(yàn)，其中尤以“75·8”特大洪水最為嚴(yán)重。1975年8月，水庫經(jīng)受罕見的“75·8”洪水考驗(yàn)。最大24h入庫洪量10. 182×108m3（7日21時(shí)-8日20時(shí)）。8日1時(shí)，板橋水庫長372m大壩潰決，深度達(dá)30多m。最大入庫洪峰達(dá)24500m3/s，入庫洪水總量達(dá)20多億m3。在這次洪水中，上游水利工程、鐵路工程、交通工程、工廠、民房、山體、土地等遭到嚴(yán)重破壞，上游河道沖切滑塌、農(nóng)田水土流失嚴(yán)重，大量泥沙等雜物沖入水庫，因此，“75·8”特大洪
水造成的淤積是形成宿鴨湖淤積的重要原因。
3 水庫淤積影響及清淤擴(kuò)容必要性研究
3.1概述
泥沙淤積使水庫不斷受到功能性、安全性和綜合效益下降的影響。泥沙淤積對水庫的影響可分為社會(huì)影響、經(jīng)濟(jì)影響和生態(tài)環(huán)境影響，包括減少水庫有效庫容、削弱水庫功能、影響庫尾河道形態(tài)、降低水庫安全等級(jí)和水質(zhì)等級(jí)等。
泥沙淤積侵占調(diào)節(jié)庫容，導(dǎo)致水庫有效庫容損失，使水庫功能削弱。防洪庫容減少導(dǎo)致水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)降低，興利庫容減少導(dǎo)致水庫供水能力、供水保證率、發(fā)電保證率等降低，嚴(yán)重時(shí)甚至喪失部分功能。變動(dòng)回水使寬淺河段主流擺動(dòng)或移位，影響庫區(qū)通航保證率、航道等級(jí)。
泥沙淤積上延造成庫尾河床抬高，河道水位抬升，水面比降和流速減小，河槽過水能力降低，河道形態(tài)發(fā)生改變。河道水位抬高還會(huì)增加水庫淹沒損失，引起兩岸地下水位升高，加重土地鹽堿化。
泥沙淤積影響水工建筑物等的安全，如船閘、引航道、水輪機(jī)進(jìn)口、引水口、水輪機(jī)葉片、攔污柵等。進(jìn)入電站引水管的泥沙會(huì)加劇對過水建筑物和水輪機(jī)的磨損，影響建筑物和設(shè)備的效率和壽命。附著在泥沙上的污染物影響水庫水質(zhì)。泥沙本身是一種非點(diǎn)源污染物，同時(shí)也是有機(jī)物、銨離子、磷酸鹽、重金屬以及其他有毒有害物質(zhì)的主要攜帶者，這些污染物進(jìn)入水庫，將會(huì)給庫區(qū)水質(zhì)造成不良影響。
3.2.1 興利的需要
根據(jù)201 5年實(shí)測水庫淤積深度等值線圖，死水位以下淤積3834萬m3，興利水位以下淤積7395萬m3，而且水庫淤積還在逐年加大。宿鴨湖水庫多年平均來水量93613萬m3，現(xiàn)狀能滿足灌區(qū)80萬畝農(nóng)田的灌溉用水量；隨著駐馬店市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源供需矛盾也日趨突出，工業(yè)、生活、生態(tài)環(huán)境需水量逐年增加，新的發(fā)展形勢對宿鴨湖提出了新的興利要求。根據(jù)現(xiàn)狀水庫的淤積情況進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算：河道基流按多年平均徑流量的5%下放，農(nóng)業(yè)灌溉保證率僅為68%；河道基流按多年平均徑流量的5%下放，增加城市供水3650萬m3，則農(nóng)業(yè)灌溉保證率僅為59%，均不滿足灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)計(jì)保證率75%的要求。
《駐馬店市水利發(fā)展“十三五”規(guī)劃》已將宿鴨湖水庫供水列入市區(qū)用水規(guī)劃和生態(tài)用水調(diào)節(jié)計(jì)劃，對宿鴨湖水庫的興利提出了新的要求，以滿足區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
現(xiàn)狀興利調(diào)節(jié)成果：
a．保持農(nóng)業(yè)灌溉面積80萬畝，經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算，滿足灌溉設(shè)計(jì)保證率75%要求。
b．河道基流分別按多年平均徑流量的5%和10%下放，經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算，按滿足農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)保證率75%的要求，僅可滿足70萬畝和53萬畝耕地的灌溉用水量。
c．河道基流分別按多年平均徑流量的5%和10%下放，增加城市用水量3650萬m3，按滿足城市用水保證率95%和農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)保證率75%的要求，僅可滿足55萬畝和41萬畝耕地的灌溉用水量。
水庫現(xiàn)狀興利調(diào)節(jié)成果見下表。
清淤擴(kuò)容后興利調(diào)節(jié)成果：滿足農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)保證率75%的面積80萬畝，95%保證率的城市、生態(tài)和周邊縣鄉(xiāng)用水量7300萬m3及河道基流4630萬m3（5%的多年平均徑流量），經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算，需新增庫容10950萬m3，結(jié)合清淤進(jìn)行擴(kuò)容。
3.2.2 改善生態(tài)的需要
庫容淤積問題不僅嚴(yán)重影響了水庫的防洪和興利效益，同時(shí)，由于水深小于2m的面積為61.8 km2占47. 5%，水深小于1m的面積為32. 7km2占25. 2%，大面積的庫區(qū)常年水深小于2m，也造成了庫區(qū)內(nèi)大面積雜草、蘆葦叢生。根據(jù)2009-2015年庫區(qū)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與評價(jià)成果分析，近年各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)中5日生化需氧量及氨氮兩項(xiàng)超標(biāo)嚴(yán)重，其他指標(biāo)均基本達(dá)標(biāo)。水質(zhì)成果顯示庫區(qū)水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，水質(zhì)下降，生態(tài)環(huán)境破壞，如任此發(fā)展，不加以改善，原來的天水一色、雁鴨齊鳴景色將會(huì)成為歷史。
水庫設(shè)計(jì)之初沒有考慮下游河道的生態(tài)基流。為改善和修復(fù)下游河道生態(tài)環(huán)境，帶動(dòng)和實(shí)現(xiàn)河流及下游流域的生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源環(huán)境的可持續(xù)利用，該次清淤擴(kuò)容后為下游提供穩(wěn)定可靠的河道生態(tài)基流量。
3.2.3社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要
由于駐馬店市屬于缺水地區(qū)，可利用水資源有限；隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用水量逐年增大，水資源供需矛盾日趨突出，制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
宿鴨湖水庫清淤擴(kuò)容工程在不占用基本農(nóng)田和不影響防洪任務(wù)的情況下，擴(kuò)大興利庫容，不但可提高灌溉和城鎮(zhèn)用水保證程度，緩解水資源供需矛盾，構(gòu)建穩(wěn)固的城鄉(xiāng)安全供水體系，為城鎮(zhèn)化進(jìn)展、社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)和全面建成小康社會(huì)與町持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；還可以改善水庫水質(zhì)，極大改善庫區(qū)生態(tài)以及水庫小流域氣候條件，打造生態(tài)濕地，帶動(dòng)旅游業(yè)發(fā)展。
宿鴨湖清淤擴(kuò)容工程的實(shí)施對于充分利用當(dāng)?shù)厮Y源，發(fā)展灌溉，解決當(dāng)?shù)厮Y源短缺問題，保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。因此，宿鴨湖水庫清淤工程，實(shí)為造福于一方的利民工程，是非常必要的。
3.2.4駐馬店城市規(guī)劃的需要
根據(jù)已經(jīng)批復(fù)的駐馬店總體發(fā)展規(guī)劃，按照市政府提出的“一中心，五組團(tuán)”發(fā)展理念，宿鴨湖水庫是駐馬店總體發(fā)展規(guī)劃生態(tài)系統(tǒng)核心區(qū)。沿水庫遷賠線54. 0m高程修建25km沿湖公路，與駐馬店市緯十路、置地大道、中華路相連接，市區(qū)距離湖區(qū)最近距離不到6km，最遠(yuǎn)也只有15km，水庫清淤擴(kuò)容后，水體變清，綠波蕩漾，把城市和水庫自身特性相結(jié)合，很大程度改善了駐馬店的生態(tài)環(huán)境，大大提高駐馬店的品味和發(fā)展空間，給今后駐馬店發(fā)展帶來巨大的財(cái)富。
