近期结合本职工作,我全面系统学习了习近平总书记9月18日在郑州主持召开的黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上的讲话,深切感受到总书记对黄河流域生态保护和高质量发展的殷切期望,深刻认识到区域水资源集约节约是制约黄河流域经济社会发展的突出问题之一,提高区域水资源节约集约利用水平是破解流域区域资源型和工程性缺水问题的重要途径和措施。
结合原来多次实地勘察调研、与地方政府及设计院座谈交流的基础上,参阅大量相关资料,对陕西省铜川市宜君县福地水库的扩容增效进行了调研。提出几点不成熟的建议,请大家指正。
一、福地水库概况
福地水库位于陕西省宜君县以东约18km的五里镇河上游,坝址距河口约30km,坝址地处牛家庄和韦家河两条支流的汇合处。水库枢纽工程于1958年10月破土动工,1965年9月竣工完成。福地水库是一座综合开发的Ⅲ等中型水利枢纽工程,兼有防洪、灌溉、旅游和养殖等多种效益设施,灌溉面积1.2万亩。水库总库容1050万m3。枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵洞和泄洪排沙洞组成部分,水库设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为200年一遇。水库大坝为均质土坝,最大坝高30m,坝顶高程1021.75m,设计坝底高程991.75m,坝顶长161m,坝顶宽4m,坝基最大宽度为185m。输水洞位于大坝左侧,卧管式双孔放水,孔径0.4m,洞径0.8m×1.2m,设计流量1m3/s。溢洪道为宽浅式溢流堰,底宽20m,长328.9m,设计泄洪流量154m3/s,校核泄洪流量270m3/s。
二、存在问题
1999年经铜川市水利局鉴定福地水库为Ⅲ类病险水库,2001年被列入国家首批病险水库加固工程项目之一。2002年—2003年水库除险加固工程情况为:增建泄洪排沙洞、加固溢洪道、处理左右坝肩绕坝渗漏、维修加固输水洞等工程措施。除险加固后的福地水库总库容1050万m3,兴利库容261.2万m3,滞洪库容397.5万m3,死库容346.3万m3。一定程度上缓解了工程运行存在的安全隐患。
2012年经渭南市水利水电勘测设计院对福地水库进行了库容及泄洪能力复核,结论为:福地水库枢纽工程经过2003年除险加固后,未发生过其他大的险情,运行基本正常。但由于水库原设计标准偏低,工程实施时无地质勘探资料,虽然2003年已经过除险加固处理,水库枢纽工程存在三方面安全隐患:
一是设计标准偏低,泄洪排沙能力严重不足。福地水库已运行55年,水库枢纽除挡水建筑物,泄洪建筑物和输水建筑物,没有设置冲淤排沙建筑物,以至于在运行中造成库内的大量淤积,库容大幅度减小,无法满足水库下游城乡供水和农业灌溉用水需求。
二是根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》(SL654-2014),水库为Ⅲ等中型水利枢纽,其合理使用年限为50年,水库运行年限目前已超过其合理使用年限,正常蓄水位以下库容已基本淤满。水库的淤积不仅严重地影响了下游生活供水及灌溉等效益的发挥,而且严重影响水库的滞洪、泄洪作用,加大了不安全因素。
三是大坝无安全监测设施,不能及时掌握大坝运行过程中坝体的渗流稳定情况,故大坝运行存在比较严重的安全问题。
福地水库经过55年的运行,早已超出当初的水库设计年限,现水库淤积严重,经初步测量,库底淤积高程为1014.0m附近,经计算现福地水库正常水位1015.75m以下可用库容为50万m3。根据李克强总理对于治理病险水库的重要指示精神,为解决水库防洪安全和供水能力不足问题,加快实施水库扩容增效是十分必要的。
三、解决方案。
福地水库现淤积严重,已基本失去水库基本功能,根据新时期 “节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,对福地水库进行扩容增效,是践行总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会讲话的具体行动。福地水库为已建成工程,扩容增效工程设计原则为:维持原工程总体布置、各主要建筑物结构和运行方式不变,并尽量不影响水库的正常调度运行。鉴于福地水库现状淤积严重,已基本丧失水库基本功能,增大库容的方式有两种,即抬高兴利水位和向下开挖,这样便形成了以下三种方案。
方案1:清淤方案:
受淤积影响,福地水库库容减少到约50万m3,水库已达到使用寿命年限之列,为解决下游人民群众的生活用水和县城应急供水的需要,对水库淤积进行开挖,以拦挡更多的水资源,根据用水需求,需增加兴利库容150万m3,为了延长水库的使用寿命,需清理出30年的淤积库容276万m3。清淤方案可采取铰吸式清淤船开挖库底淤泥和机械开挖库尾淤泥两种方法,具体实施以两种方法相结合。
根据福地水库这次扩容的库容426万m3,减去现有库容50万m3,本次需清淤为376万m3,其中机械开挖库尾淤泥106万m3,铰吸式清淤船开挖库底淤泥270万m3。机械开挖清淤范围:左岸河道由坝上游1060m开挖至坝上游1680m(库尾淤积末端),右岸河道由坝上游1300m开挖至坝上游1900m(库尾淤积末端)。清淤船水下清淤范围由坝上游100m开始,左岸河道至坝上游1060m,右岸河道至坝上游1300m,两岸距离岸坡水面3m位置。
方案2:扩建加高方案:
根据水文和规划专业收集资料情况,对水库重新进行调节计算,并重新确定大坝坝顶高程。扩建加高方案确定水库正常挡水位高程为1022m,对应的可用库容为433万m3。溢洪道堰顶高程与正常挡水位高程一致,经过调洪计算,校核洪水位为1024.54m,风浪爬高加超高按1m计,坝顶高程确定为1025.54m。总体上讲,水库坝高需增加3.78m。
方案3:“清淤+扩建加高”方案:
为了加快工程进度和进行方案比选,在以上两个方案的基础上,增加大坝“清淤+扩建加高”相结合的方案。为实现不增加移民和不搬迁游客服务中心大楼,水库正常挡水位和溢洪道堰顶高程确定为1019.0m,经调洪计算校核洪增设大坝培厚加高加清淤方案。校核水位1022.395m,考虑1m风浪爬高,最终坝顶高程确定为1023.4m,实际坝高增加1.65m,有效库容为237.8万m3,同时为满足本次清淤后的426万m3的有效库容。需要清淤188.2万m3。
本方案大坝培厚加高部分与方案二相同,清淤方案只采用铰吸式挖泥船,其余与方案一一致。清淤范围为由坝上游100m开始,左岸沟道到坝上游1060m,右岸沟道到坝上游1300m,两岸距离岸坡水面3m位置,按1:2.5的边坡向下开挖,开挖到淤积面高程下3.2m处。
从实施角度看,清淤、扩建加高和“清淤+扩建加高”方案均是可行的,都能满足库区65%区域水深超过两米,提升水体自净功能的目的,都能达到规划任务用水量的要求。但从施工难度,工程造价,水保和环保等方面综合分析,建议采用清淤方案予以实施。
福地水库扩容增效工程是山水林田湖生命共同体系统治理思想的体现,对于加强地区流域生态保护具有战略意义;对于超期服役、淤积严重的水库延长使用寿命,再次焕发青春、确保安全运行意义重大;可为同类型水库扩容增效提供借鉴经验和治理模式;是水库化“水害”为“水利”,实现区域水资源节约集约的有效途径、缓解地区水资源紧缺的必要工程措施,建议各级水利部门高度重视,早日实施好这一民生工程。(作者简介:张正伟,民建中央科教委员会特邀委员、中国水电三局华中公司总经理助理)
(责任编辑:李欣欣)