河南省宿鴨湖水庫淤積成因分析及清淤擴容必要性探討（水利）
河南省宿鴨湖水庫淤積成因分析及清淤擴容必要性探討（水利）
董長興
（駐馬店市宿鴨湖水庫管理局，河南駐馬店 463300）
【摘要】 河南宿鴨湖水庫是亞洲最大人工平原水庫，庫容16. 38億m3，1958年建庫以來，運行58年，淤積嚴重，本文對水庫淤積進行實地測量和相關分析，提出清淤擴容的必要性。
【關鍵詞】 宿鴨湖水庫；淤積成因；清淤擴容
中圖分類號：TV62 文章編號：1005-4774( 2016) 06-0067-03
1工程概況
宿鴨湖水庫是一座以防洪為主，結合灌溉、發電、養殖、旅游等多項目綜合利用的大(1)型水利樞紐工程。宿鴨湖水庫位于河南省駐馬店市汝南縣城西6km處，屬淮河流域大洪河支流汝河干流控制工程，控制流域面積4498km2。水庫于1958年8月建成，工程標準為100年一遇洪水設計、1000年一遇洪水校核；死水位50. 34m（1985國家高程基準，下同），死庫容0. 321億m3；興利水位52. 84m，興利庫容2.286億m3；汛限水位52. 34m，相應庫容1. 74億m3；設計水位57. 23m，相應庫容12. 61億m3；校核水位58. 64m，相應庫容16. 38億m3。
水庫多年來在防洪方面發揮了巨大作用，年平均控制下泄洪水9.6億m3，有效保護了下游包括河南省駐馬店市的汝南、平玉、新蔡、正陽4縣和信陽市的部分縣及安徽省的部分市縣工農業生產和人民生命安全，僅駐馬店市4縣就約有耕地370萬畝、人口300多萬。
2水庫淤積現狀及成因分析
2.1水庫淤積現狀
宿鴨湖水庫淤積主要來源于板橋水庫、薄山水庫一宿鴨湖水庫區間流域面積3156km2的來水來沙，同時受“75·8”歷史特大洪水的影響，其入庫泥沙組成較復雜。在“75·8”特大洪水中，板橋水庫失事，水庫建成23年以來的水庫淤沙、大壩土方、區間河道沖切滑塌、農田水土流失、鐵路、工礦企業、民房等大量泥沙、雜物均沖入宿鴨湖水庫。由于宿鴨湖為平原水庫，庫床比降緩，庫面面積大（設計洪水庫容面積285km2、正常蓄水位庫容面積125km2），攔庫大壩長，上游來水進入庫區后，下泄緩慢，尤其北庫至泄洪閘之間長約30km，下泄通道過長，大量泥沙沉入庫區，加之宿鴨湖水庫為洼地建壩而成，河道匯流，汛期西部大面積坡地水夾雜泥土進入庫區，造成水庫庫床淤積壅高，庫容減少。為了解目前水庫淤積狀況，對新舊庫容曲線進行對比分析，同時對淤積地形以及淤積分布等進行研究，經實測到2015年底水庫共淤積7710萬m3，其中，死水位以下淤積3834萬m3，興利水位以下淤積7395萬m3，減少興利庫容3561萬m3。
2.2淤積成因分析
結合宿鴨湖水庫的實際情況，認為水庫淤積成因主要有以下幾方面：
a．自然因素形成。由于地理、地質條件，水庫E游部分地區土質較為疏松、植被相對稀少，從而引發水土流失，使得上游河流中含沙量較大。同時，在汛期雨水挾帶大量泥沙進入庫區，尤以水庫西部為甚．大面積坡地水夾雜泥土進入庫區，造成水庫庫床淤積壅高，庫容減少。
b．人為因素影響。水庫上游及周邊地區多為村莊，雖然水庫上游53. 84m高程以下土地在20世紀90年代已經辦理過征地手續，但附近村民仍然在52. 34~53. 84m高程之間的區域進行耕種，水位退到哪里，耕種就跟到哪里，將原有河道改為耕地，使河道原有的植被和卵石層被破壞，導致水庫上游及周邊地表巖土層風化，引發水土流失，徑流攜帶泥沙進入水庫庫區。城鎮化中公路、住宅等工程項目的建設，加大了洪水的含沙量。建筑廢料、生活垃圾等也隨著河道進入庫區，而且很難通過泄洪排除，也加劇了水庫淤積和水質破壞。
c．工程設施不足。由于宿鴨湖水庫建于20世紀50年代，當時對河流泥沙特性和運動規律缺乏研究和認識，工程設計中未考慮沒置排（沖）沙設施，進庫泥沙難以排出庫外。宿鴨湖作為平原水庫，庫床比降緩，庫面面積大，攔庫大壩長，上游來水進入庫區后，下泄
緩慢，尤其北庫至泄洪閘之間長約30km，下泄通道過長，大量泥沙沉入庫區。
d．運用條件限制。水庫淤積速度與運用方式密切相關。經研究分析，水庫排沙1m3需耗水10~20m3。宿鴨湖地區降雨量時空分布不均，水資源不足，水庫需首先滿足供水需求，水庫汛期攔洪蓄水，沒有蓄清排渾的水量條件，導致大部分泥沙滯留庫內。在運行管理中，由于北方缺水，每年第一場洪水含泥沙量最多，但往往是在庫容達到警戒水位才泄洪，致使洪水帶來的泥沙基本全部沉淀在水庫。
e．“75·8”特大洪水淤積影響。歷史上，宿鴨湖水庫遭遇了20多次較大洪水考驗，其中尤以“75·8”特大洪水最為嚴重。1975年8月，水庫經受罕見的“75·8”洪水考驗。最大24h入庫洪量10. 182×108m3（7日21時-8日20時）。8日1時，板橋水庫長372m大壩潰決，深度達30多m。最大入庫洪峰達24500m3/s，入庫洪水總量達20多億m3。在這次洪水中，上游水利工程、鐵路工程、交通工程、工廠、民房、山體、土地等遭到嚴重破壞，上游河道沖切滑塌、農田水土流失嚴重，大量泥沙等雜物沖入水庫，因此，“75·8”特大洪
水造成的淤積是形成宿鴨湖淤積的重要原因。
3 水庫淤積影響及清淤擴容必要性研究
3.1概述
泥沙淤積使水庫不斷受到功能性、安全性和綜合效益下降的影響。泥沙淤積對水庫的影響可分為社會影響、經濟影響和生態環境影響，包括減少水庫有效庫容、削弱水庫功能、影響庫尾河道形態、降低水庫安全等級和水質等級等。
泥沙淤積侵占調節庫容，導致水庫有效庫容損失，使水庫功能削弱。防洪庫容減少導致水庫防洪標準降低，興利庫容減少導致水庫供水能力、供水保證率、發電保證率等降低，嚴重時甚至喪失部分功能。變動回水使寬淺河段主流擺動或移位，影響庫區通航保證率、航道等級。
泥沙淤積上延造成庫尾河床抬高，河道水位抬升，水面比降和流速減小，河槽過水能力降低，河道形態發生改變。河道水位抬高還會增加水庫淹沒損失，引起兩岸地下水位升高，加重土地鹽堿化。
泥沙淤積影響水工建筑物等的安全，如船閘、引航道、水輪機進口、引水口、水輪機葉片、攔污柵等。進入電站引水管的泥沙會加劇對過水建筑物和水輪機的磨損，影響建筑物和設備的效率和壽命。附著在泥沙上的污染物影響水庫水質。泥沙本身是一種非點源污染物，同時也是有機物、銨離子、磷酸鹽、重金屬以及其他有毒有害物質的主要攜帶者，這些污染物進入水庫，將會給庫區水質造成不良影響。
3.2.1 興利的需要
根據201 5年實測水庫淤積深度等值線圖，死水位以下淤積3834萬m3，興利水位以下淤積7395萬m3，而且水庫淤積還在逐年加大。宿鴨湖水庫多年平均來水量93613萬m3，現狀能滿足灌區80萬畝農田的灌溉用水量；隨著駐馬店市社會經濟的發展，水資源供需矛盾也日趨突出，工業、生活、生態環境需水量逐年增加，新的發展形勢對宿鴨湖提出了新的興利要求。根據現狀水庫的淤積情況進行興利調節計算：河道基流按多年平均徑流量的5%下放，農業灌溉保證率僅為68%；河道基流按多年平均徑流量的5%下放，增加城市供水3650萬m3，則農業灌溉保證率僅為59%，均不滿足灌區農業灌溉設計保證率75%的要求。
《駐馬店市水利發展“十三五”規劃》已將宿鴨湖水庫供水列入市區用水規劃和生態用水調節計劃，對宿鴨湖水庫的興利提出了新的要求，以滿足區域社會經濟的可持續發展。
現狀興利調節成果：
a．保持農業灌溉面積80萬畝，經調節計算，滿足灌溉設計保證率75%要求。
b．河道基流分別按多年平均徑流量的5%和10%下放，經調節計算，按滿足農業設計保證率75%的要求，僅可滿足70萬畝和53萬畝耕地的灌溉用水量。
c．河道基流分別按多年平均徑流量的5%和10%下放，增加城市用水量3650萬m3，按滿足城市用水保證率95%和農業設計保證率75%的要求，僅可滿足55萬畝和41萬畝耕地的灌溉用水量。
水庫現狀興利調節成果見下表。
清淤擴容后興利調節成果：滿足農業設計保證率75%的面積80萬畝，95%保證率的城市、生態和周邊縣鄉用水量7300萬m3及河道基流4630萬m3（5%的多年平均徑流量），經調節計算，需新增庫容10950萬m3，結合清淤進行擴容。
3.2.2 改善生態的需要
庫容淤積問題不僅嚴重影響了水庫的防洪和興利效益，同時，由于水深小于2m的面積為61.8 km2占47. 5%，水深小于1m的面積為32. 7km2占25. 2%，大面積的庫區常年水深小于2m，也造成了庫區內大面積雜草、蘆葦叢生。根據2009-2015年庫區水質監測數據與評價成果分析，近年各項水質指標中5日生化需氧量及氨氮兩項超標嚴重，其他指標均基本達標。水質成果顯示庫區水體富營養化嚴重，水質下降，生態環境破壞，如任此發展，不加以改善，原來的天水一色、雁鴨齊鳴景色將會成為歷史。
水庫設計之初沒有考慮下游河道的生態基流。為改善和修復下游河道生態環境，帶動和實現河流及下游流域的生態文明建設，實現資源環境的可持續利用，該次清淤擴容后為下游提供穩定可靠的河道生態基流量。
3.2.3社會經濟發展的需要
由于駐馬店市屬于缺水地區，可利用水資源有限；隨著社會經濟的發展，用水量逐年增大，水資源供需矛盾日趨突出，制約了社會經濟的可持續發展。
宿鴨湖水庫清淤擴容工程在不占用基本農田和不影響防洪任務的情況下，擴大興利庫容，不但可提高灌溉和城鎮用水保證程度，緩解水資源供需矛盾，構建穩固的城鄉安全供水體系，為城鎮化進展、社會主義新農村建設和全面建成小康社會與町持續發展奠定堅實基礎；還可以改善水庫水質，極大改善庫區生態以及水庫小流域氣候條件，打造生態濕地，帶動旅游業發展。
宿鴨湖清淤擴容工程的實施對于充分利用當地水資源，發展灌溉，解決當地水資源短缺問題，保障區域經濟社會可持續發展具有重要作用。因此，宿鴨湖水庫清淤工程，實為造福于一方的利民工程，是非常必要的。
3.2.4駐馬店城市規劃的需要
根據已經批復的駐馬店總體發展規劃，按照市政府提出的“一中心，五組團”發展理念，宿鴨湖水庫是駐馬店總體發展規劃生態系統核心區。沿水庫遷賠線54. 0m高程修建25km沿湖公路，與駐馬店市緯十路、置地大道、中華路相連接，市區距離湖區最近距離不到6km，最遠也只有15km，水庫清淤擴容后，水體變清，綠波蕩漾，把城市和水庫自身特性相結合，很大程度改善了駐馬店的生態環境，大大提高駐馬店的品味和發展空間，給今后駐馬店發展帶來巨大的財富。
