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【摘 要】水库泥沙淤积不仅会造成水库自身的安全问题,严重影响水库发挥效益,缩短水库寿命,而且还会造成下游河床冲刷。因此,水库泥沙淤积相关问题的研究是大型水库建设非常重要且必要的研究课题。
【关键词】水库调度;水库泥沙;泥沙淤积
一、水库流域管理措施
1、大坝施工前做好流域规划
水库受到泥沙的侵入,则可以通过在上游地区进行植树造林、采取工程措施及组织管理方法来防止泥沙淤积的形成。
但这些措施的完成需要一定的时间,而且还需要流域内居民对这些技术改革能够接受,这也需要一定的时间,这就导致这些技术措施所带来的效果会受到所需时间长短的制约。
植树造林如果在湿带地区,则可能需要二十几年的时间才能对流域内的水文条件带来一定的影响,而在热带地区可能不到二年时间就可以。而通过对农牧业的改造来减少水土流失可能需要几年的时间,但如果受到社会诸多因素的制约,则所需时间可能要更长。这就需要在大坝施工之前就做好流域内的规划、设计和组织工作,在大坝蓄水之前就实现对流域内水文条件的改善,从而实现对水库泥沙淤积的有效控制和解决。
2、泥沙淤积超出设计速率的治理
对水库受到泥沙淤积威胁的控制,则以对上游资源进行管理作为主要的控制措施,但由于改善流域水文条件和对上游资源进行管理需要相当长的时间,这这些改善措施没有完成之前,如果水库库容已被淤积了大部分时,而通过改善上游的控制措施已达不到延长水库使用寿命的目的,水库的效益得不到保证,上游的控制措施已发挥不了作用,在这种情况下,则不建议硬性的采用上游的控制措施,而将应对水库泥沙淤积的治理重点放在靠近水库及通向水库的主要河槽附近易受冲蚀的地区。
对于由于错误的水文资料而导致水库尺寸不足所导致泥沙淤积迅速的情况,则需要对导致这一问题的原因进行深入的剖析,从而依照相关的规范和标准来采取切实可行的措施,确保泥沙淤积情况能够得到较好的控制。
3、延长已达使用年限坝的设计寿命
在对水库泥沙淤治理过程中,如果单纯的利用改善流域管理措施来减少水库淤积的速率可能达不到预期的效果,往往还没有流域内的水文条件改善完成前水库内已达到了大部分的淤积,所以在实际治理过程中,还可以利用加高坝顶高程及对水库泥沙进行疏浚等方案来对水库泥沙淤积进行有效控制。
通常情况下对泥沙淤积进行疏浚其费用较高,经济性较差,而且还会有大量的弃土问题产生,所以往往只在一些靠近水库及主河槽地带才能采用这种方法来对泥沙淤积进行治理。
二、水库泥沙调度对控制水库淤积的要求分析
由于各个水库规模的不同,河流泥沙不均匀的输沙量和含沙量,在《水电水利工程泥沙设计规范》中规定枢纽工程分为严重和不严重两类的。遇到严重的泥沙问题,必须进行水库泥沙调度,加强水库泥沙量的观测,同时加强排沙防沙设施的设置。列为泥沙严重的工程必须符合下列条件之一。
(1)50≤正常蓄水位以下的库容/库输沙量(体积)≤100,两者之间的之比值即是库容沙量比
(2)在水库设计的主要基准期内,水建筑物的取水口或泄流建筑物的安全会受坝前泥沙淤积的影响。
(3)严重的水库末端淤积上延和水库回水,会影响到主要交通干线或已建大型水利水电工程的正常运行。
(4)位于已通航河流上的水库工程,在船闸上、下引航道撇积和变动回水区对航运有明显的影响。
(5)枢纽下游河道冲淤变形,可能影响重要的交通干线、桥梁、港口、航道等的安全或已建重要的防洪、取水、排沙等工程。
(6)抽水蓄能电站过机含沙量、粒径大于机组所能承受的限度。
(7)水库调节功能会受到分支水库中泥沙淤积中出現的、拦门沙坎、的影响。从以上要求可以看出:水库泥沙调度是解决泥沙问题的主要手段。面对水库严重的泥沙问题,必须加强水库观测。弄清水库淤积情况,做出科学的调度计划。
三、控制水库泥沙淤积的具体内容
1、加强法规建设,健全制度体系
要加强法律法规的建设,推进管理工作的法制化、规范化,同时要按照现有的法律开展水库的管理工作,并加强监督管理,把每一项的安全管理措施都落实到位,保证管理工作有法可依。
鉴于大坝安全管理工作的重要地位和作用,应当结合水库的安全现状,参照相关的监测法律法规,把大坝安全管理作为一项制度纳入法律条例中,同时对安全管理等工作做好政策性调整,加强专业仪器的管理,提升从业人员素质,通过完善相关法律制度,进一步完善安全管理标准体系。
2、因地制宜,加强水库大坝安全监测系统建设
对于水库大坝事故的分析表明,如果水库大坝没有相应的配套监测设施,就不能及时发现大坝的内部动态变化。
因此,要加强水库安全管理的工作认知,认识到监测设备的重要性、必要性,高度重视水库大坝安全监测管理,积极完善安全监测设施。按照水库大坝的实际情况,因地制宜,设置合理的监测目的和监测手段,有计划有步骤的建设大坝安全监测系统。
3、设置拦淤坝的可行性和必要性
通常情况下,当淤泥受到高度差为10M左右的压力时,在外力的影响下,会加速淤泥的液化速度,稳定性降低,呈现出流动的状态,而且在冬天的时候,土地表面会多受到冻融,会对土粒间的作用力进行破坏,同时会破坏粒间的联结结构,加快淤泥的下滑速度,随着上游水位的不断升高,会增加土粒间孔隙中水的压力,导致安全系数降低,产生的土压力和水压力会进一步加快淤泥的下滑速度,而且围堰和基坑之间的淤泥下部出现了隆起,中部出现了凹陷的情况,随时都有可能出现失稳滑动的情况。而且如果出现下滑失稳的情况,会把淤泥冲入到基坑中,会造成非常大的负面影响,再加上下雨天在导流洞前会有雨水在此汇流会将水位抬高以及在对基坑进行爆破开挖的过程中会产生振动,都会加剧淤泥的下滑,所以降低围堰上以及围堰和坝基之间的淤泥堆积量是非常重要的。
2、排水施工措施和地下渗水处理
自从开始施工以来,水主要来自地下水、山体渗水、雨水、围堰渗水等,为了保证工程的施工质量,要及时把这些水排走,并安排专人负责施工排水工作,在四周布设集水井或者布设排水沟,在施工的过程中,要使用强抽排水的方法把水排放到施工区域以外的范围中,要在做好排水系统工作以后,才可以进行开挖。
排水系统主要是使用人工挖掘集水井和排水沟的方法建设的,使用潜水泵把流入到集水井中的水抽干净。
3、加快病险水库除险加固
首先要加强水库的加固除险施工,尤其是对于水库大坝的加固处理,按照相应的技术标准,重新进行坝面的整修,对于坝体上出现的裂缝,要采用灌浆法进行加固处理。
要做好水库的防洪处理,翻修坝顶,并相应的加高高度,设置平缓的坝坡。此外要处理好水库的渗流,对于土石坝上出现了渗流要采用防渗为主、排水结合的原则,避免小的安全隐患成为事故的源头。
4、建立水库安全运行长效机制
安全管理工作是动态的,要根据水库的状况不断的调整管理机制,因此,要建立长效的运行机制,持续的对水库进行安全检查和监测,保证水库一直处于健康的运行状态,及时的消除安全管理中存在的隐患,尤其重视对于水库的维修和保养工作,维持水库的正常运行,并改善其性能,确保水库长效运行。
结束语
影响水库淤积的主要因素是水库调度方式和水库上游来水来沙。与上游流域特性有关的是水库上游来水来沙与水土保持,主要受制于流域产流产沙的情况,在较短的时间内不会发生太大的变化。研究水库调度方式与水库泥沙淤积关系,为合理配置新建水库的泄水排沙设备,做好水库的调度运用方式,可能有一定的帮助。
参考文献:
[1]刘六宴,张国栋.关于加强水库大坝安全监测管理工作的思考[J].运行管理,2013(7):25-27.
[2]彭辉.水库泥沙淤积对有效库容的影响规律研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2011(12):25.
【关键词】水库调度;水库泥沙;泥沙淤积
一、水库流域管理措施
1、大坝施工前做好流域规划
水库受到泥沙的侵入,则可以通过在上游地区进行植树造林、采取工程措施及组织管理方法来防止泥沙淤积的形成。
但这些措施的完成需要一定的时间,而且还需要流域内居民对这些技术改革能够接受,这也需要一定的时间,这就导致这些技术措施所带来的效果会受到所需时间长短的制约。
植树造林如果在湿带地区,则可能需要二十几年的时间才能对流域内的水文条件带来一定的影响,而在热带地区可能不到二年时间就可以。而通过对农牧业的改造来减少水土流失可能需要几年的时间,但如果受到社会诸多因素的制约,则所需时间可能要更长。这就需要在大坝施工之前就做好流域内的规划、设计和组织工作,在大坝蓄水之前就实现对流域内水文条件的改善,从而实现对水库泥沙淤积的有效控制和解决。
2、泥沙淤积超出设计速率的治理
对水库受到泥沙淤积威胁的控制,则以对上游资源进行管理作为主要的控制措施,但由于改善流域水文条件和对上游资源进行管理需要相当长的时间,这这些改善措施没有完成之前,如果水库库容已被淤积了大部分时,而通过改善上游的控制措施已达不到延长水库使用寿命的目的,水库的效益得不到保证,上游的控制措施已发挥不了作用,在这种情况下,则不建议硬性的采用上游的控制措施,而将应对水库泥沙淤积的治理重点放在靠近水库及通向水库的主要河槽附近易受冲蚀的地区。
对于由于错误的水文资料而导致水库尺寸不足所导致泥沙淤积迅速的情况,则需要对导致这一问题的原因进行深入的剖析,从而依照相关的规范和标准来采取切实可行的措施,确保泥沙淤积情况能够得到较好的控制。
3、延长已达使用年限坝的设计寿命
在对水库泥沙淤治理过程中,如果单纯的利用改善流域管理措施来减少水库淤积的速率可能达不到预期的效果,往往还没有流域内的水文条件改善完成前水库内已达到了大部分的淤积,所以在实际治理过程中,还可以利用加高坝顶高程及对水库泥沙进行疏浚等方案来对水库泥沙淤积进行有效控制。
通常情况下对泥沙淤积进行疏浚其费用较高,经济性较差,而且还会有大量的弃土问题产生,所以往往只在一些靠近水库及主河槽地带才能采用这种方法来对泥沙淤积进行治理。
二、水库泥沙调度对控制水库淤积的要求分析
由于各个水库规模的不同,河流泥沙不均匀的输沙量和含沙量,在《水电水利工程泥沙设计规范》中规定枢纽工程分为严重和不严重两类的。遇到严重的泥沙问题,必须进行水库泥沙调度,加强水库泥沙量的观测,同时加强排沙防沙设施的设置。列为泥沙严重的工程必须符合下列条件之一。
(1)50≤正常蓄水位以下的库容/库输沙量(体积)≤100,两者之间的之比值即是库容沙量比
(2)在水库设计的主要基准期内,水建筑物的取水口或泄流建筑物的安全会受坝前泥沙淤积的影响。
(3)严重的水库末端淤积上延和水库回水,会影响到主要交通干线或已建大型水利水电工程的正常运行。
(4)位于已通航河流上的水库工程,在船闸上、下引航道撇积和变动回水区对航运有明显的影响。
(5)枢纽下游河道冲淤变形,可能影响重要的交通干线、桥梁、港口、航道等的安全或已建重要的防洪、取水、排沙等工程。
(6)抽水蓄能电站过机含沙量、粒径大于机组所能承受的限度。
(7)水库调节功能会受到分支水库中泥沙淤积中出現的、拦门沙坎、的影响。从以上要求可以看出:水库泥沙调度是解决泥沙问题的主要手段。面对水库严重的泥沙问题,必须加强水库观测。弄清水库淤积情况,做出科学的调度计划。
三、控制水库泥沙淤积的具体内容
1、加强法规建设,健全制度体系
要加强法律法规的建设,推进管理工作的法制化、规范化,同时要按照现有的法律开展水库的管理工作,并加强监督管理,把每一项的安全管理措施都落实到位,保证管理工作有法可依。
鉴于大坝安全管理工作的重要地位和作用,应当结合水库的安全现状,参照相关的监测法律法规,把大坝安全管理作为一项制度纳入法律条例中,同时对安全管理等工作做好政策性调整,加强专业仪器的管理,提升从业人员素质,通过完善相关法律制度,进一步完善安全管理标准体系。
2、因地制宜,加强水库大坝安全监测系统建设
对于水库大坝事故的分析表明,如果水库大坝没有相应的配套监测设施,就不能及时发现大坝的内部动态变化。
因此,要加强水库安全管理的工作认知,认识到监测设备的重要性、必要性,高度重视水库大坝安全监测管理,积极完善安全监测设施。按照水库大坝的实际情况,因地制宜,设置合理的监测目的和监测手段,有计划有步骤的建设大坝安全监测系统。
3、设置拦淤坝的可行性和必要性
通常情况下,当淤泥受到高度差为10M左右的压力时,在外力的影响下,会加速淤泥的液化速度,稳定性降低,呈现出流动的状态,而且在冬天的时候,土地表面会多受到冻融,会对土粒间的作用力进行破坏,同时会破坏粒间的联结结构,加快淤泥的下滑速度,随着上游水位的不断升高,会增加土粒间孔隙中水的压力,导致安全系数降低,产生的土压力和水压力会进一步加快淤泥的下滑速度,而且围堰和基坑之间的淤泥下部出现了隆起,中部出现了凹陷的情况,随时都有可能出现失稳滑动的情况。而且如果出现下滑失稳的情况,会把淤泥冲入到基坑中,会造成非常大的负面影响,再加上下雨天在导流洞前会有雨水在此汇流会将水位抬高以及在对基坑进行爆破开挖的过程中会产生振动,都会加剧淤泥的下滑,所以降低围堰上以及围堰和坝基之间的淤泥堆积量是非常重要的。
2、排水施工措施和地下渗水处理
自从开始施工以来,水主要来自地下水、山体渗水、雨水、围堰渗水等,为了保证工程的施工质量,要及时把这些水排走,并安排专人负责施工排水工作,在四周布设集水井或者布设排水沟,在施工的过程中,要使用强抽排水的方法把水排放到施工区域以外的范围中,要在做好排水系统工作以后,才可以进行开挖。
排水系统主要是使用人工挖掘集水井和排水沟的方法建设的,使用潜水泵把流入到集水井中的水抽干净。
3、加快病险水库除险加固
首先要加强水库的加固除险施工,尤其是对于水库大坝的加固处理,按照相应的技术标准,重新进行坝面的整修,对于坝体上出现的裂缝,要采用灌浆法进行加固处理。
要做好水库的防洪处理,翻修坝顶,并相应的加高高度,设置平缓的坝坡。此外要处理好水库的渗流,对于土石坝上出现了渗流要采用防渗为主、排水结合的原则,避免小的安全隐患成为事故的源头。
4、建立水库安全运行长效机制
安全管理工作是动态的,要根据水库的状况不断的调整管理机制,因此,要建立长效的运行机制,持续的对水库进行安全检查和监测,保证水库一直处于健康的运行状态,及时的消除安全管理中存在的隐患,尤其重视对于水库的维修和保养工作,维持水库的正常运行,并改善其性能,确保水库长效运行。
结束语
影响水库淤积的主要因素是水库调度方式和水库上游来水来沙。与上游流域特性有关的是水库上游来水来沙与水土保持,主要受制于流域产流产沙的情况,在较短的时间内不会发生太大的变化。研究水库调度方式与水库泥沙淤积关系,为合理配置新建水库的泄水排沙设备,做好水库的调度运用方式,可能有一定的帮助。
参考文献:
[1]刘六宴,张国栋.关于加强水库大坝安全监测管理工作的思考[J].运行管理,2013(7):25-27.
[2]彭辉.水库泥沙淤积对有效库容的影响规律研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2011(12):25.