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关于水库泥沙淤积防治的若干思考

作者:未知

  摘 要:水库在拦截水流的同时不可避免的会留住大量的泥沙,这些泥沙如果不经过及时的科学处理就会导致泥沙淤积问题,进而引发诸多不良后果。本文通过介绍水库泥沙淤积带来的危害,引出了淤泥治理与防治手段,希望可以为水库的正常运行提供借鉴。
  关键词:水库泥沙淤积;危害;治理;防治
  水库建设是我国水利工程的重要环节,其对于实现更加高效合理的水源分配利用极为关键,但是泥沙的淤积对水库带来的影响是极为严重的,不仅会使水库存水性能和使用寿命缩减,还会破坏当地的环境生态,故而积极地开展治理与防治工作是尤为重要的。
  一、水库泥沙清理不善引发的不良危害
  1.水库性能的下降
  水库需要利用坝体拦截水流并引入到蓄水池当中,之后在适合的时机开闸放水,实现水资源的合理利用调节。水库的环境空间总是有限的,如果出现了大量的泥沙淤积现象,将会占据原有库容,导致蓄水能力不足,无法保证水资源的利用,同时也不能满足灌溉、用水、发电等生产生活的需求。此外,如果在洪水泛滥时期,水库无法存储大量的水资源,则也不利于减缓下游洪水出现的态势。
  2.造成水库自身和周围环境的破坏
  泥沙中带有的金属元素会破坏水体环境,并伴随着回水上延,进而就比较容易淹没水库自身结构,对周围城镇、工业建筑等造成安全威胁。
  二、水库泥沙淤积治理方法
  1.利用挖泥船清理泥沙
  挖泥船有不同的工作方式,广泛适用于各种水道的泥沙清理,以下主要介绍抓斗式和链斗式挖泥船的工作方法。
  (1)抓斗式挖泥船。抓斗式挖泥船根据工作时的配置可分为自航和非自航两种。首先,自航式挖泥船自带泥舱,泥舱的仓储量达到一定程度时,可实现自航卸载。其次,非自航式挖泥船自身宽度较大,便于应对泥沙的抓取和抛泥,装载和卸载泥沙都需要通过泥驳船来进行,利用船身上的机械抓斗深入水下,插入泥层之中进行挖掘和抓取,之后再依靠船上的斗索绞车关闭并升起抓斗,将挖掘上来的泥沙放入泥驳船中。这种挖泥船工作原理相对较为简单,可以很好地帮助水库清理沉淀已久的泥沙,但是受到抓斗配置的限制,对于细沙土的挖掘,工作效率比较低。
  (2)链斗式挖泥船。链斗式挖泥船主要依靠一连串带有挖斗的斗链进行水下土层、泥沙的作业,通过导轮驱动并连续运转,使斗链上的各节挖斗逐个提升至水面以上,直至达到斗塔顶部,此时结合重力作用,利用设备的方向翻转,将泥沙倾泻至泥阱中,再经由两侧的溜泥槽使泥沙流入到泥驳船中,再开至指定位置进行泥沙卸载工作。
  这种挖泥船工作状态比较细致,性能也较为优良,挖槽截面较为平整,适用于港口、锚地等的清淤工作。
  2.利用虹吸成套设备清理淤泥
  作为一种水力吸泥方法,可以利用专门的成套设备实现上游泥沙的吸取以及下游出口的流出。虹吸清淤法的工作效率特别依赖上下游的水位差值,差值越大吸取的泥沙流量也就越大,相反,如果差值过小就无法体现虹吸清淤的优势。具体工作原理主要是利用虹吸式放水涵管,在其中抽取空气形成真空,受物理因素影响,水中的泥沙会沿着涵管被吸入到顶部,并且逐渐向下游涵管出口流出。这种工作方法不至于消耗过多的水资源,且不会受到季节因素的影响,同时还可以根据实际情况利用机械设备不间断地进行排淤工作,比较适合用于坝高较高的水库。
  3.利用气举装置吸取淤泥
  这种清淤方法结合振荡脉冲射流可以发挥出极大的功效,利用振荡脉冲装置的高压水射流和射流破碎器可以快速地冲碎水下岩层,并且搅拌水库中的淤泥,此时利用气举装置可以较为便捷地实现抽取淤泥的工作目的。这种工作方式有很多优点,包括:能够深入到水下较深的位置,并且可以直接将吸出的淤泥转入到排淤管进行排放,排放位置可以精确定位,气举装置不像挖淤船需要很大的工程量,自身运行和维护费用较低,且排淤性能非常优秀,很好地契合了我国环保建设的基本理念。
  三、水库泥沙淤积防治路径
  1.水库溯源冲刷
  水库的溯源冲刷是通过适当地降低水位,从而产生的向上游发展的冲刷现象,在淤泥层以下水位降低越多,则向上游冲刷力越强,这种方法可以有效的进行水库前期泥沙淤积防治工作。溯源冲刷主要发生在坝前以上和三角洲以上河段,且与汛期的水位变化有关。发生冲刷时会以冲刷基点为中心,成扇状向上游辐射,其不仅能够减小流入的泥沙,还能带走前期水库中残留的淤泥,工作时可以结合专业人员的计算,科学地开展溯源冲刷设计工作,以便于提升工作效率。但需注意,这种方法较为依靠水体资源数量,比较适用于水资源丰富的水库排淤。
  2.水库异重流排淤工作
  异重流的出现主要与水体密度有关,当原有水库中的水体密度与来水密度不同时,则触发异重流排淤条件,这样可以防止高含沙量的水体流入到水库的蓄水池中。工作时要配合异重流向坝前移动的状态及时打开闸门完成泥沙的倾卸任务。异重流的排沙数量与当地地形、来沙量、来水量等因素有关,可以通过科学的计算与设计,明确开闸时间等参数,提升水库异重流排沙效果。
  3.自吸式管道排沙
  随着水库淤泥问题的日益严重,自吸式管道排沙方法逐渐被引入到各个水库当中,需要利用水库的自然水位差,在水库的底部铺设网状的排沙底洞,再利用这些底洞管道上的吸泥头自主吸附并实现排沙。首先针对已经发生泥沙淤积的水库,要尽可能利用原有的排沙孔洞,科學地安插管道并逐渐扩大覆盖面积,延伸长度越接近库尾则能排泄出更多的淤泥;其次,针对新建水库的泥沙防治,需要系统科学地进行管道排沙系统的施工,通过管道和孔洞的合理设置和开关控制尽可能提升排沙效率。自吸式管道排沙对水库其他设施影响较小,并减少了排沙过程中水资源的浪费,但是安装和维护的花费较多,比较适合中小型水库的建设以及淤泥防治。
  四、总结与展望
  综上所述,泥沙淤积对水库以及上下游环境带来的影响是极为严重的,为进行及时有效的治理与防治,就需要有关人员不断地深入研究,充分发挥现有技术的排沙能力,充分挖掘先进技术的科技含量,减小水库淤泥含量,增加水库排沙效率。
  参考文献:
  [1]张士辰,盛金保,李子阳,杨正华.关于推进水库清淤工作的研究与建议[J].中国水利.2017(16).
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