鸳鸯池水库试验性清淤工程分析

谢兴万，朱 超,邢正锋

(1.金塔县鸳鸯池水库管理所，甘肃 酒泉 735300；2.黄河水利委员会黄河水利科学研究院，河南 郑州 450003)

1 概述

鸳鸯池水库位于酒泉市金塔县西南约12km处，黑河一级支流讨赖河上，控制流域面积12439km2，总库容1.278亿m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖、旅游等综合利用的大(2)型水库。鸳鸯池水库的泥沙主要产自上游讨赖河和洪水河，水库多年平均总输沙量189.8万t，悬移质输沙量151.82万t，推移质输沙量37.96万t。工程始建于1943年，1947年建成，历经5次改扩建达到现状规模。自1947年蓄水到现在，由于泥沙淤积导致2020年防洪库容剩余2564万m3，与1964年相比，鸳鸯池水库防洪库容减少了29.2%，由于防洪库容的减小，削弱了水库原有的防洪能力，增加了水库防洪调度难度，尤其在洪水期间，水库的调蓄能力受到限制，不能有效削减洪峰，对下游的防洪安全保障性降低。

图1—2为鸳鸯池水库淤积实测资料沿程分布，由图可知，鸳鸯池水库的淤积为锥体淤积，坝前1.1km因灌溉和引水口引水拉沙形成坝前漏斗，比降约5.5‰，水库建库以来总的淤积量5919万m3，年均淤积量为84.6万m3。

图1 鸳鸯池水库淤积

图2 鸳鸯池水库淤积沿程分布

水库多次实测库容的对比见表1，现状鸳鸯池水库正常蓄水位下已经淤积了6342.8万m3，库容与1964年相比损失了67.2%，严重影响了水库功能的发挥。鸳鸯池水库设计控制灌溉面积42万亩，由于水库淤积侵占兴利库容，下游农田灌溉无法得到保障。

“十一五”以来，国家加大了对病险水库除险加固工作力度，工程安全得到了一定保障，但水库淤积严重成为制约工程效益发挥的瓶颈。金塔县鸳鸯池和解放村水库自建库以来进行了多次的除险加固，除险加固工程的实施保障了水库闸坝本身的安全。但是，由于泥沙淤积侵占了水库有效库容，如果清淤工作不引起重视，将严重影响水库效益和功能的发挥。为了满足防洪需要，解决鸳鸯灌区4—6月灌溉高峰期供水缺额大，农业常遭“卡脖子”旱的问题，鸳鸯池水库实施清淤扩容迫在眉睫。

表1 鸳鸯池水库水位、库容、淤积对照表

2 清淤方案设计

由于鸳鸯池水库与下游水库联调难度大，不适用于异重流、泄洪冲刷、空库排沙等水力排沙。另外我国西北地区大多采用旱挖的方式开展水库清淤，不仅造价较高，效率较低，还需要放空水库，势必影响下游灌区的农业取水。挖泥船清淤机动性好，取料浓度大，但一般只适合水深较浅的平原水库。为了确保鸳鸯池水库清淤规划项目的顺利实施，确保选用清淤方式的效率与可靠性，选取代表性区域开展小规模试验性清淤。如图3所示。

根据初步勘测成果水库淤积物密实度不高，粒径大小有差异，结合水库运行调度，在库区水深4～10m之间时，水库中部区域大多可采用挖泥船作为清淤作业主要方案。在对不同形式挖泥船参数比选后，最终选取绞吸式挖泥船方案开展试验。

本试验方案总布置采用集中的布置方式。根据水库淤泥的分布和工程量大小，结合交通运输条件和场地条件，布设试点水下清淤和岸边堆场位置位于坝上游约1.5km处，并就该区域进行了最新地形测量。

图3 清淤区域位置

施工作业区域水底地形测量作业使用无人船加载多波束测深系统进行作业，根据水文情况合理规划航线间距，使用声速剖面仪进行水中声速修正，保证水底地形全方位覆盖，将后处理所得数据进行三维建模展示和地形重建。

此次试验性清淤工程在便于管道布设、堆场建设等施工和尽量节省投资原则下，在水下测量选定施工区域，面积为52500m2，如图4所示。清淤工程设计水下清淤方量为21万m3，平均挖深为4.00m。为了计算清淤方量和便于施工作业参考，清淤作业区域沿南北方向每隔50m布设一个设计断面。依据水库管理方提供鸳鸯池水库2015年以来施工月份库水位，近年来库水位高程在1314.12～1319.73m，至设计底高程1306.61m水深在7.51～13.12m之间，正常水库调度水位均能满足挖泥船工作水深要求。

图4 清淤工程实施区域地形

试点清淤工程为了验证水上作业可行性与效率，租赁环保绞吸式挖泥船进行清淤作业，清淤设备主要参数如下：船长：28.8m；宽：10m；吃水：1.8m；泥泵清水流量：5800m3/h；抛锚艇1艘，钢管及浮体2km。本工程清淤总量小，清淤设备以管道传输淤泥，通过库水将淤泥输送到左岸废弃鱼塘及附近山区进行沉淀。为确保淤泥沉淀后余水回归到水库，通过水泵将堆场围堰内的回水回抽至水库。

工程总历时40d完成，最终清淤方量21万m3，清淤淤积物堆场均位于河道左岸，废弃鱼塘附近山体处，一方面可恢复岸坡受鱼塘开挖影响，另一方面鱼塘附近已建成的临时道路也可作为沉积泥沙运输通道。除去废弃鱼塘可作为堆场外，结合附近山体低凹处进行泥沙堆放，堆场所在库岸岸坡主要为砂石，地形平坦开阔，持力层主要为碎石土，分布连续稳定，最终清淤工程淤积物堆积高度平均约为2.88m。

3 结语

鸳鸯池水库试验性清淤工程挖泥船作业部分投资406.35万元，折合不含临时工程的清淤单价19.35元/m3。此次试验性清淤工程根据试验区域地形条件，力求尽量少占各类土地和减少搬迁，确保场内交通便利快捷，以求在保证质量前提下，达到了工期短、投资省的目的。项目成果进一步验证了清淤可行性、成本核算、效率等方面，支撑了总体工程实施方案。

通过对鸳鸯池水库进行清淤，提高现有水库的调节能力，有效利用洪水资源，充分发挥水库的效益，将极大解决灌区灌溉与生态环境建设的需水矛盾，实现地区的可持续发展有着十分重要的现实意义。