宝鸡市陈仓区颜家河水电站库区清淤实施方案分析.pdf

第9期2023年9 月文章编号：1 6 7 3-90 0 0(2 0 2 3)0 9-0 1 38-0 2宝鸡市陈仓区颜家河水电站库区清淤实施方案分析陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023李国平1,张坤2（1.陈仓区水利局渭河综合治理保护中心，陕西宝鸡7 2 1 30 0；2.西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司，陕西 西安 7 1 0 0 0 0)【摘要颜家河水电站库尾泥沙大量淤积，水库防洪安保、发电兴利功能受到影响，需通过清淤、疏浚维护来增加库区有效库容，提高发电效益。此次设计绞吸式挖泥船作业进行清淤，清淤完成后可有效逼制项目区地表破坏，尽快恢复库区生态环境，保障项目区及周边地区水资源得到持续利用。【关键词陈仓区；颜家河水电站；清淤实施方案中图分类号TV697.3+1文献标识码B非常必要的，同时技术上是可行的，经济上是合理的，对保护1颜家河水电站工程和清淤区位置库区周边环境及下游河床是非常有利的。2010年9月1 5日陕西省发展和改革委员会以（陕发改3清淤区现状新能源函【2 0 1 0】8 91 号文）对颜家河水电站工程进行了批复。批复的工程建设标准为V等小（2）型工程。拦河坝、发电引水建筑物、发电厂房为5级建筑物。水电站设计洪水为10年一遇，相应洪峰流量2 56 2 m/s，校核洪水标准为2 0 年一遇，相应洪峰流量2 91 2 m/s。水电站属径流式电站，水电站库区属渭河干流，坝址以上多年平均径流量2 1.4亿m，多年平均流量6 7.8 m/s,设计水头1 6 m。颜家河水电站库区位于宝鸡市西陈仓区坪头镇林光村所在渭河河道内，库区呈“U”型，库区电站厂房建于渭河左岸，距离宝鸡峡水利枢纽直线距离2 6 km，颜家河火车站以西约3km。清淤区上游地理坐标东经1 0 6 48 5.7 4,北纬342240.05,清淤区下游地理坐标东经1 0 6 48 2 7.2 7 ，北纬342 2 41.8 9。河道天然落差3.5m左右，平均比降在7%02清淤必要性及可行性颜家河水电站库区是渭河水系统中的重要组成部分，在防洪、排涝等方面起着至关重要的作用，清淤疏浚的实施将增大行洪断面。清淤疏浚是保护人民生命财产安全的需要；清淤疏是改善水质及河道生态的需要；生态资源可持续发展战略的要求；清淤疏浚是水电站正常运行的需要。本次实施清淤的目的，主要是围绕颜家河水电站库区周围林光村移民搬迁项目40 多户村民的农田和房屋财产安全而实施的。本项目淤积经沉降、分离等措施合理调配利用，施工基本采取机械清淤，施工环节都进行监督作业，做到环保、安全要求。综上所述，本次颜家河水电站库区上游清淤疏浚是根据现场踏勘，颜家河水坝上游1 2 1 7 m处涉及西宝高速跨河桥。库区内，右岸紧靠山体，为自然岸线，设计退让1 5m;左岸临近林光村距下游坝面约1 0 0 0 m,2022年8 月新修加固护岸6 1 2.3m，其中加固护岸1 97.0 m，新修护岸41 5.3m，本工程已完工，作为本次清淤疏浚工程人工岸线，并与其余自然岸线一同退让1 5m。本方案设计清淤疏浚范围主要集中在坝前退让2 0 0 m至西宝高速跨河桥退让2 0 0 m范围内。库区淤积层成分主要为粉质黏土和砂砾。粉质黏土主要分布于坝前，泥沙分布整个库区，库区淤积平均厚度1.0 m。根据本次实测数据显示：现状河道平均比降为7%o。整个库区淤积十分明显，严重影响到库区的安全运行及电站正常运行。本段清淤全长8 0 0 m，该段有涉河建筑物（高速路大桥2座），河道现状平均宽度1 31.8 4m，全段为自然岸线，设计该段全面清淤，清淤疏浚平均宽度为1 0 1.8 3m，特别是对水毁的河道左右两岸进行坡面整治，对堤防脚裸露的区域进行基础回填，保证堤防行洪、排涝安全；保护区为高速路大桥下游及大坝各2 0 0 m范围，清淤宽度为距河岸迎水面坡脚线1 5m以内范围。设计在项目区中段沙滩布设泥水分离区1 处，泥沙经固化、分离后将可利用部分转运出。4清淤比选方案颜家河库区现阶段主要清除库区水下范围，陆地疏浚方案不作为考虑方案。收稿日期2 0 2 3-0 2-2 2【作者简介李国平（1 98 3），男，山西阳城人，工程师，主要从事水利工程建设管理工作。138第9 期2023年9 月(1)水下疏浚方案水下疏浚方案主要应用在一定水深条件下的水库、湖泊及河道的淤泥清理。对水库而言，水下疏浚方案较多，主要是抓斗式挖泥船、绞吸式挖泥船和气动泵船等施工设备，其中：抓斗挖泥船技术要求较高，需专业人员施工，淤泥清理单价较高，适合浅水、稳定水域作业，河道扰动较大，清理较为彻底，效率低。绞吸式挖泥船技术要求较高，需专业人员施工，淤泥清理单价较高，适合河床作业，作业深度适中，河道扰动较大，对水体产生搅动小，疏浚面平滑，效率较高。气动泵船技术要求低，工作效率高，淤泥清理单价高，适合深水、稳定水域作业，河道扰动较小，清理不彻底，效率高。三种方案对比见表1。表1 清淤疏浚比选方案统计表水下疏浚方案方案名称抓斗挖泥船机械抓斗直接挖掘绞刀扰动，再吸出正空吸出淤泥淤泥驳转运至岸工作原理泥浆转运至分离区转运至分离区边，在运输至分离固化处理。区固化处理。河道扰动大取料浓度大工作性能可靠工作效率低工作水深浅工作性能可靠、但取料浓度较小，对取料浓度较大，优缺点对水下搅动大，效水体产生搅动小，工作水深大，率低。疏面平滑。基本无污染。对水体污染要求不要求不对周围浅水区作业，对污高地区，对抽出来运用条件水体污染，对染没有要求地区。的水体不用处理或水深无条件。有较大的处理场地。1.5km内约1.5km 内约单价12元m3（2）疏浚方案选定通过以上水下疏浚方案比较，三种方法都有优缺点，根据本次水电站库区清淤疏浚实际需求，首选水下绞吸式挖泥船方案进行作业。该段清淤疏浚采用绞吸式挖泥船进行清淤，人力按照工程量的大小进行支配，清淤工具：绞吸式挖泥船2 艘、小型挖掘机2 台、小型铲车1 台，运输以汽车为主。5清淤布置(1)岸线布置岸线布置的原则如下：1）根据渭河河流的水文地形、地质条件及现有河岸的稳定情况，选取河槽宽度和平面形态既能满足行洪要求，符合河床演变规律，又能节省清淤投资的最佳岸线。陕西水利Shaanxi Water Resources2）选取的岸线应顺从河岸，力求平顺，使堤岸走向尽量符合洪水主流向，并兼顾中、枯水流向，以减少冲刷和淤积。3）岸线选择地势较高，地基工程地质情况较好、比较稳定的河岸，尽可能利用现有堤岸和有利地形，沿河修建的涉河工程与岸线保持一定间距，尽量做到路堤结合，以便管理养护和抗洪抢险。4）岸线布置要与现有堤岸平顺衔接，形成完善的防洪系统。(2)清淤设计清淤段现状平均宽度为1 0 1.8 4m，清淤长度为8 1 7 m，清淤宽度为堤防工程、自然岸坎距河岸迎水坡面坡脚线1 5m范围以内，涉水工程防护区为高速路大桥桥墩工程基础及坝址上下游各2 0 0 m为防护区，禁止清淤作业。清淤底高程为深泓点高程以下1 m，平均比降7%。本次任务不涉及防洪堤的加固扩建，仅做清淤疏浚处理，清淤泥沙就近堆放在设置好的泥水分离区进行固化、分离、转运处理。(3)平面布置绞吸式挖泥船气动泵船固化处理中小10%20%50%90%可靠可靠中高中深1.5km内约12.8元/m317元mNo.9September,2023颜家河水电站库区围绕高速路大桥至电站坝址处上下游各2 0 0 m为清淤项目区。项目所涉及防护区主要是自然河岸坡脚线及人工堤防坡脚线以外1 5m范围为防护区，平均比降7%o，清淤长度8 1 7 m，平均清淤深度1.0 m，清淤区面积81472m，清淤总量为8.1 5万m。按照清淤疏浚类型设计为1个施工单元，工程平面布置以现状岸坎为基本走势，堤线采用圆弧和直线相接的方式进行平顺连接。根据水利水电工程初步设计报告编制规程（SL619-2013）及水利水电工程水土保持技术规范（SL575-2012）需设置水土保持工程。本方案在南岸沙滩设置泥水分离区，分离区内四周布设土质排水沟长度2 7 8 m、1 个沉淀池和堆渣场1 个。(4)竖向布置颜家河水电站库区地势北高南低，西高东低，场地内部呈自然落差，坡度较为均匀平缓。本项目采用平坡式竖向布置。疏浚清淤由南向北分段进行。分离区依据水利水电工程水土保持技术规范（SL575-2012）中对渣场建设要求，实施水土流失防治措施，确定分离区内堆渣高度不超过3m，周围利用粗粒渣料布设拦渣坎，断面为梯形，拦渣坎尺寸为底宽1 m高0.6 m上口宽0.5m。为了防止淤泥二次排河道，拦渣坎内侧布设临时排水沟，排水沟末端设置沉砂池，以拦截泥水直接排人河道，设置简易的拦渣工程，排导工程。6清淤料处理泥浆经绞管道输送至泥沙分离区，并采用粗渣简易围挡，利用分离机分离出可利用砂石和淤泥，后经自行沉淀后外运。(1)渣堆管理为配合渣堆管理，安排普通挖掘机1 台，协助运输车倒（下转第1 42 页）139第9期2023年9 月（向上为负，向下为正）；u为作用于土条底面的孔隙压力；为条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角；6为土条宽度；c、为土条底面的有效应力抗剪强度指标；Mc为水平地震惯性力对圆心的力矩；R为圆弧半径。根据地质钻探资料显示，大坝选址位置建基面为弱风化变质砂岩，承载力特征值为2 0 0 0 kPa。坝址基底摩擦系数为0.6,即本次本工程的计算滑裂面是大坝基底混凝土与弱风化变质砂岩接触面。计算成果见表5。表5大坝抗滑稳定计算成果表计算断抗滑稳定安全允许抗滑稳定安荷载组合计算工况面系数计算值全系数最小值正常蓄水位1.90非溢流基本组合设计洪水位坝段特殊组合校核洪水位正常蓄水位溢流坝基本组合设计洪水位段特殊组合校核洪水位陕西水利Shaanxi WaterResources3结语本文在对目前纯坑山塘库区调洪计算、特征水位及工程规模分析的基础上，详细分析了山塘整治过程中的设计要点，纯坑山塘溢流坝段高程为30 2.4m，溢流坝段净宽选用1 0 m，经高程核算后并结合实际，本次采用30 4.8 2 m作为本次设计坝顶高程，且大坝抗滑稳定安全系数在1.43以上，符合工程实际要求。本工程对提高人民的生活水平起了重要的作用，并且社会效益显著，对连平县醒狮村农业的发展，充分利用水资源具有深远的战略意义。1.051.431.001.411.001.841.051.631.051.53No.9September,2023参考文献1王许.非开挖钻孔技术在龙潭山塘新建输水涵洞中的应用 J.水利科技,2 0 2 2（0 4）:56-58.1.00（上接第1 39 页）土、平整堆体等。弃土高度严格按照规划高度3m内堆放，禁止超区域、超高度堆填。(2）淤泥处理清淤疏浚的淤泥可以用来制作有机肥料、改良土壤和填土造田。(3）可利用料处理剩余部分可用作陈仓区基础设施建设，作为土方回填利用，实现淤积泥沙的资源化再利用，实现“变废为宝”降低了清淤疏浚成本。(4)运输渣土运输将严格按照有关渣土运输的有关规定，选用性能良好、车厢封闭较好、证件齐全的车辆，严格按照指定的线路行驶。做到运输车辆不超载，车厢上部全部用篷布覆盖，避免运输过程中渣土散落污染市区道路及周边环境。为防止渣土在运输过程中的乱倒、乱弃问题，在施工过程中该标段将采用开挖现场与弃土场双向签票的办法，坚决杜绝渣土乱倒、乱弃。为保证车辆运输不对市区环境造成污染，在渣土运输的出入口安排清洁人员，随时对车辆散落下来的土块、泥块进行清扫，并安排专人进行巡视。7清淤对河势稳定分析充分考虑了清淤对河势稳定的影响，是疏浚清淤的基本要求，实施方案拟定的年度控制实施范围、清淤控制高程、控制清淤量、清淤作业方式等都是基于河势总体稳定、利于河势顺直、平面稳定、泄洪通畅的要求实施的，在管理方面也提出了较高的要求。本次清淤在无堤防段的疏浚均按照规范要求设置保护范围，在疏浚范围内，保持现状河道宽度不变，疏浚过程中不会142扩展或者束窄河道，不改变现状河道水流方向，在疏浚完成后对疏浚段加以恢复治理，河段疏浚对河势稳定影响分析如下：颜家河水电站库区两岸无标准化堤防，本次清淤主要以现状砂石淤积为准，不降低、抬升深泓点，不加宽、束窄河道，疏浚按照相关规范合理进行，对河势稳定的影响较小。颜家河水电站库区疏浚区两岸多为砂质或基岩岸坡，但由于两岸河床物质较厚，其疏浚区位于河中洲，距离两岸达10m以上，整个河势基本稳定。由于该河段河势基本稳定，疏浚区抗冲性较好，岸线多年保持相对稳定状态，且疏浚区距两岸岸坡的距离均在5m10m左右，疏浚对岸坡与河势影响较小。8清淤对防洪影响分析本次河道疏浚既增大了河道过流面积，又疏通了河道，扩大了河道输水输沙的能力，不仅不会形成对洪水的阻碍，而且解决了由于河道长期泥砂堆积行洪不畅的问题，同时，方案还为险段堤防、常出事的无堤段设置为保护区，为防汛抢险留足砂源，确保抢险之需。因此，针对河道防洪安全角度分析，河道规范性疏浚百利而无一害，而且迫在眉睫。9结语本次清淤疏浚作业实施完成后基本可以实现库清、岸绿的效果。通过本次疏浚可以理顺河道，上下游常流河宽平顺衔接，改善河槽堵塞，预防了内涝及洪水对当地村民生命财产的危害，同时通过疏浚改善了河道水质，提升了库区及周边的水生态环境，生态效益显著。