【正文】 ？ 粗論治水大端，蓋加詳。豈非然哉，意者斯文殆可取乎！該文于1993年10月在烏魯木齊召開的“全國巖土工程環(huán)境地質(zhì)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定”學(xué)術(shù)會上交流后（載《工程地質(zhì)信息》1994年第一期）柘溪水庫攔門沙淤積及治理對策探討19960701提 要 柘溪水庫于1961年2月15日下閘蓄水，至1995年3月，已運(yùn)行34年，由于攔門沙淤積，抬高了上游的洪水位，增大了庫周及庫尾的淹沒損失，影響了航運(yùn)，必須及時進(jìn)行整治。本文根據(jù)水庫攔門沙地質(zhì)調(diào)查測量資料，分析泥沙來源，探討治理對策，以供參閱。關(guān)鍵詞 柘溪水庫 攔門沙 治理對策一、 前 言泥沙淤積在水庫建設(shè)運(yùn)行中和水庫滲漏、誘發(fā)地震、庫岸變形和礦產(chǎn)淹（浸）沒列為五大環(huán)境工程地質(zhì)課題。攔河筑壩建立水庫，使庫區(qū)河道落差集中到壩址，改變了河道的水沙流速，引起了自然環(huán)境變化和河床演變，而沙礫主要淤積于水庫運(yùn)行的低水位至上游末端和各支流入庫的支流口區(qū)，此種現(xiàn)象稱為攔門沙。這是因為河道上游和各支流坡度一般較陡，在洪水季節(jié)或山洪暴發(fā)時，急流攜帶的泥沙和卵礫石即淤積于水庫尾部和各支流入庫的支流口區(qū)，形成攔門沙，造成水流不暢，且將庫尾水位壅高。下一年的洪水季節(jié)，再將攜帶的泥沙和卵礫石不斷地迭加于攔門沙之上，逐年增加，產(chǎn)生溯源淤積，這便是攔門沙形成的過程和原理。柘溪水庫位于湖南資水中游，%。壩址多年平均流量621m3/s。據(jù)建庫前水文泥沙測定，通過壩址的多年平均年輸沙量為397萬t，%。這是五十年代流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境保持尚好情況下的泥沙量。并據(jù)此進(jìn)行水庫設(shè)計，認(rèn)為泥沙淤積對水庫運(yùn)行的影響不大。為解決華中電網(wǎng)和湖南省嚴(yán)重缺電的矛盾。，水庫面積166km2，跨安化、新化、冷江三縣（市）。由于提高水位運(yùn)行時恰處在“文革”期間，原承擔(dān)水庫工程設(shè)計的長沙勘測設(shè)計院已解散，因此，只考慮發(fā)電效益，對庫區(qū)新增移民的安置和泥沙淤積將給庫區(qū)運(yùn)行造成的影響均未能作細(xì)致而深入的工作，故給水庫的正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的后果。柘溪水庫從大壩庫首至坪口屬雪峰山峽谷區(qū)，是資水干流的深水區(qū)，主要落淤積為懸移質(zhì)；坪口至庫尾屬新化盆地，庫水面寬闊，主要為推移質(zhì)——卵礫砂石淤積區(qū)。兩岸支流發(fā)育，其一級支流有40條，在支流的水庫尾部均受到不同程度的卵礫砂石堆積引起的損失和危害。庫岸周邊線總長達(dá)1000km以上。柘溪水庫蓄水后，庫內(nèi)河道落差集中在壩址，改變了水沙流速自然環(huán)境，加之在五十年代對水庫的工程地質(zhì)勘察、設(shè)計與建設(shè)期間，國內(nèi)缺乏大型水庫長期運(yùn)行的實踐經(jīng)驗，對水庫長期運(yùn)行引起的環(huán)境變化問題，尚未認(rèn)識到，如攔門沙淤積問題，便是水庫長期運(yùn)行期間引起環(huán)境變化而發(fā)生的一個新的課題。從辯證唯物主義觀點分析，水庫也和其它事物一樣，有從建設(shè)、運(yùn)行、衰老到消亡的過程，即常稱其為使用年限或使用壽命。如果對水庫運(yùn)行中出現(xiàn)的災(zāi)害與衰老問題，能夠及時地進(jìn)行維護(hù)與整治，就可以延長水庫的正常使用年限，從而可以繼續(xù)獲得良好的社會、經(jīng)濟(jì)效益，因此，是一個不容忽視的問題。二、 攔門沙淤積及來源分析1 攔門沙淤積調(diào)查測量成果①柘溪水庫于1961年2月15日下閘蓄水，運(yùn)行至1975年12月，進(jìn)行了第一次庫區(qū)干流泥沙淤積測量。這次泥沙淤積測量是在1963年12月布設(shè)的斷面上施測的，所得泥沙淤積量為1963年12月至1975年12月為止的11年內(nèi)的淤積量。在11年中干流水庫的總落淤量為4748萬m3。按原設(shè)計時采用的容重和所占比例折算，即： d,γ=,%。 d,γ=,%?？傆嫼?490萬t，接近5500萬t。 若按淤積于干流水庫的泥沙平均每年以500萬t計，水庫于1961年2月15日蓄水，至施測時為14年，干流總淤積量為7000萬t，而40條一級支流的淤積量尚未進(jìn)行施測和統(tǒng)計，因此，柘溪水庫在運(yùn)行14年后，泥沙總淤積量遠(yuǎn)比7000萬t為多，當(dāng)時雖未進(jìn)行調(diào)查與施測，但從在各支流引起的災(zāi)害分析，攔門沙礫淤積是極為嚴(yán)重的，并在1995年的調(diào)查與測量中充分證實了這一分析意見。 ，淤積總量為3565萬m3，%，并在一級支流入庫口附近淤積最厚。從大壩以上57km的坪口，即水庫運(yùn)行低水位附近開始，沿程而上至謝公灘各施測剖面的淤積厚度分別為：、、白溪為3~5m、謝公灘達(dá)16m。而在大壩至坪口間的57km干流水庫深水區(qū)，由于庫水流速緩慢以懸移質(zhì)淤積為主，厚度不大。②1995年3月調(diào)查測量結(jié)果從1975年1月至1995年3月，水庫又運(yùn)行了20年，進(jìn)行了第二次庫區(qū)泥沙淤積調(diào)查測量工作。此次只是對干、支流庫區(qū)的典型地段進(jìn)行調(diào)查和測量，根據(jù)測量后的數(shù)理統(tǒng)計結(jié)果，得出柘溪水庫干、支流的總淤積量約為35000萬t，按設(shè)計時的容重折算合23740萬m3，在坪口以下深水區(qū)的懸移質(zhì)淤積量尚未測量和統(tǒng)計在內(nèi)。由于攔門沙礫淤積的繼續(xù)發(fā)展，并出現(xiàn)溯源淤積，水庫干流已發(fā)展到渣洋灘以上10km的球溪口。40條一級支流的淤積均是沿支流入庫口向支流上游發(fā)展，延伸長500~5000m或更長,這是在平面上的情況,原在枯水季節(jié)有3~5m的水深，而受淤積后，枯水季節(jié)，人可涉水過河。橋墩被沙礫淤積厚達(dá)2m以上。馬斯口溪入庫口原為水深10余m的深潭，現(xiàn)已被沙礫淤積成淺灘。一級支流潺溪在尾部馬路鎮(zhèn)，已被攔門沙礫淤積成三角洲狀。左岸的另一條一級支流瀼溪，在其尾部朱沖口，原在岸坡的柳樹已被沙礫淤積2m以上。在新化盆地的大洋江支流，由于坍塌發(fā)生，沙礫淤積更為嚴(yán)重，溯源淤積到三江口以上，并給庫周造成了重大災(zāi)害損失。由于水庫抬高水位2m運(yùn)行，再加上攔門沙淤積引起水庫水位壅高，據(jù)1994年的不完全統(tǒng)計，按折合人民幣計算，；；。并且在攔門沙逐年發(fā)展的情況下，其損失也會逐年增大，這是很值得注意的問題。2 沙礫來源分析經(jīng)過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查分析，柘溪水庫建成后，在長期運(yùn)行中，其沙礫來源主要有以下幾個方面：(1)庫區(qū)資水流域內(nèi)的建設(shè)柘溪水庫在蓄水運(yùn)行的34年中，特別是在改革開放的15年以來，在流域內(nèi)開展了公路、鐵路、工礦、企業(yè)和城鎮(zhèn)建設(shè)，挖松了大量的泥土和碎石；廣泛開采煤礦、燒磚、燒瓦、燒石灰等大量的尾礦、廢渣、工業(yè)垃圾及庫周城鎮(zhèn)居民生活垃圾等等，都隨著水流沖入柘溪水庫，這是水庫沙礫的最大來源。(2)庫周集鎮(zhèn)、居民區(qū)建設(shè)及毀林開荒原聚居在水淹庫區(qū)的集鎮(zhèn)與農(nóng)業(yè)人口，在移民時大部分遷建在庫岸周邊和各支流尾部，搞開發(fā)性移民。即大量砍伐了森林樹木，毀壞了地面植物，挖松了泥土碎石，嚴(yán)重地破壞了生態(tài)環(huán)境，又未能做好泥沙流失的防治工作，每到雨季大量的泥沙隨著水流沖入河中，流至入庫處，流速驟然減緩，從而形成了攔門沙淤積。更有甚者，由于庫區(qū)移民后靠庫周和庫尾坡地，廣大移民為了生計，毀林開荒，大面積墾殖耕地。僅據(jù)安化庫區(qū)幾條支流統(tǒng)計:后靠移民6033戶，共27105人，這些移民后靠新址后，僅在一個小居民區(qū)內(nèi)開荒造田達(dá)723hm2；開墾旱地750hm2，自然環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，未能采取水土流失防護(hù)措施，尤其在陡坡山地開荒，對環(huán)境破壞更甚，顯著加劇了泥沙來源。(3)庫岸變形 坍岸。主要發(fā)生在新化和冷水江的柘溪庫區(qū)，該段庫區(qū)除少數(shù)丘陵山包外皆為新化盆地的資水河流階地，由近代松散河流沉積物組成，水庫蓄水后引起庫岸再造，沖蝕、坍岸日益加劇，沿庫岸線除部分基巖裸露庫段外，庫周有長達(dá)180km的河流階地受到?jīng)_蝕而發(fā)生坍塌。據(jù)實地的地質(zhì)調(diào)查測量，最寬的庫岸已坍寬了80余m，如小鹿河段就有這樣寬；坍岸寬達(dá)40m左右的庫岸總計長達(dá)80多km。如新化庫區(qū)的堤上至銀星段和青峰河口至大橋段，都坍寬了達(dá)40m以上。 又如一級支流大洋江，由于蓄水前為河漫灘，已坍寬達(dá)80m以上。由于水庫坍岸的發(fā)生，在不斷地改變庫岸地貌，一般至少坍寬了10m左右，真有30年河?xùn)|，40年河西之勢。大量的泥沙直接坍入資水庫內(nèi)，也成為水庫泥沙的主要來源?；?。自80年代柘溪水庫滑坡出現(xiàn)險情后，曾先后組織人員對庫區(qū)滑坡進(jìn)行了調(diào)查，據(jù)1990年底的調(diào)查統(tǒng)計，在安化柘溪庫區(qū)有大小塌滑體4297處，其中方量1000m3以上的有70處，如唐家溪的春豐滑坡，潛在滑移體面積約2km2，測算方量為2000萬~，可能是發(fā)生在三峽期的特大型滑坡。新化柘溪庫區(qū)有潛在塌滑體1119處，其中已有62處發(fā)生了明顯的滑移，其它均處在準(zhǔn)滑狀態(tài)，如在新化與冷水江市交界的浪石灘滑坡，已經(jīng)地質(zhì)勘察查明總方量達(dá)650萬m3，且處在急劇發(fā)展期，一旦發(fā)生傾滑，不但給當(dāng)?shù)卦斐蓱K重災(zāi)害，而且大量的泥沙與石塊滑入水庫，給水庫的正常運(yùn)行也將造成重大損失。因此，庫岸滑坡的發(fā)生，也是庫區(qū)泥沙的來源。除坍岸和滑坡外，尚有庫岸崩塌、沉陷、地陷等庫岸變形，也是水庫泥沙的來源。三、 攔門沙礫淤積災(zāi)害柘溪水庫由于攔門沙礫淤積而引起的災(zāi)害，主要是兩個方面：1. 沙礫堆毀農(nóng)田和汛期擴(kuò)大淹沒損失由于大量的沙礫淤積于柘溪水庫上游末端和40條一級支流尾部，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計已被沙礫堆毀和汛期增淹農(nóng)田達(dá)1596hm2。由于抬高上游及各支流庫周洪水位1~2m。甚至于3~4m。因此，還有大批的移民住房受到了水淹損失。如新化縣城關(guān)柘溪水庫東岸在1994年汛期曾遭受5次洪水淹沒，造成90hm2菜地和耕地，23hm2魚塘全部失收，許多移民房屋受到了水淹浸泡，經(jīng)濟(jì)損失巨大。又如冷水江柘溪庫區(qū)，由于攔門沙礫淤積，水庫回水位抬高，回水已由渣洋灘伸延至球溪以上，較原設(shè)計回水淹沒區(qū)延長了近10km，同樣給渣洋灘至球溪一帶造成了巨大的淹沒損失。2. 嚴(yán)重影響枯水季節(jié)水庫低水位期間的航運(yùn)在1975年1月對干流水庫進(jìn)行泥沙測量后，在提交的“柘溪水庫泥沙淤積報告”中就指出：“由于庫內(nèi)泥沙淤積抬高了河床，水庫水位在坪口至石蓮塘之間變動，而在這段區(qū)間沙礫淤積最厚，航運(yùn)就受到阻礙，凡非機(jī)動船只，只能向下行，因水淺流急，劃槳船不能上行，撐篙則篙在深軟的淤積沙礫中受不了力，相反，篙一插就深入淤積物12m，拔也拔不出來，無法使船只逆行，背纖受兩岸淤積物影響，不能行人?！彼栽谄嚎谥潦徧林g，攔門沙淤積對航運(yùn)造成了較嚴(yán)重的影響，這種影響已在1975年前便已開始了。從1975年至1995年，柘溪水庫又運(yùn)行了20年，攔門沙礫淤積歷年加厚，淤積量增大，并以卵石、礫石為主，卵礫石的直徑多在5~10cm或更粗一些，淤積水庫后，由于庫底水流速度小，便淤積成連續(xù)的沙灘，在新化縣境內(nèi)柘溪水庫的68km航道內(nèi)，從游家灣開始向下有黃泥灘、油麻灘、鴉胡灘、單灘、斜灘、陳灘、桂魚灘、邊魚灘、老屋灘、新娥灘等十多個灘，卵礫石淤積厚度一般都達(dá)10m以上，有的淺灘卵礫石淤積厚度已超過20m，淤積長度一般都在1000m以上，當(dāng)水庫低水位運(yùn)行時，大部分水流從卵礫石中形成潛流。航運(yùn)部門曾采取修“T壩”的工程措施，在灘高而寬的水淺河段均修了“T壩”，將灘面水流攔窄，以增加航行水深，然而沙礫逐年淤厚，對改善航運(yùn)條件，終將無濟(jì)于事。預(yù)計攔門沙礫進(jìn)一步淤積，航運(yùn)將會更加困難，勢必發(fā)展到完全喪失航運(yùn)條件?？赡苤挥性谒畮旄咚换蛘Ｐ钏畷r，才有短暫的時間能夠航行。因此，攔門沙礫淤積，給航運(yùn)所造成的損失是巨大的。四、 治理對策探討針對柘溪水庫攔門沙礫淤積所引起的兩方面的問題而造成的災(zāi)害與損失，對治理對策作如下探討：1. 修建防護(hù)防洪堤為了挽救庫周和各一級支流兩岸成片的農(nóng)田免受汛期水淹，繼續(xù)耕種，以及保護(hù)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地和移民生產(chǎn)、生活、居住安全，可修建防護(hù)堤和防洪堤進(jìn)行保護(hù)。如新化縣城柘溪水庫西岸，保護(hù)了大片菜地和新化城區(qū)的安全。經(jīng)過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和測量，在庫周有48處常年遭受洪水淹沒災(zāi)害的農(nóng)田與鄉(xiāng)鎮(zhèn)和移民村比較集中的地區(qū)，可以修建防洪堤，既保護(hù)農(nóng)田耕種，又保護(hù)居住安全。對擬定的防護(hù)防洪堤工程位置，可以通過進(jìn)一步的工程地質(zhì)勘察和設(shè)計工作，擇優(yōu)選定方案進(jìn)行施工。因此，修建防護(hù)防洪堤，仍是一項有效的治理對策。2. 對礙航的處理對策由于柘溪水庫攔門沙礫淤積，將逐年加劇，繼續(xù)發(fā)展，而導(dǎo)致枯水季節(jié)或水庫低水位運(yùn)行時段完全喪失通航條件，這是明顯的發(fā)展趨勢。因此，有計劃、有步驟地組織和撥出一定補(bǔ)償經(jīng)費(fèi)安排安化、新化、冷水江以及新邵、邵陽、隆回、武岡等地處航運(yùn)職工轉(zhuǎn)產(chǎn)和轉(zhuǎn)換經(jīng)營機(jī)制，從長遠(yuǎn)發(fā)展來說，這是治理的有效對策。并達(dá)到政治，社會安定的目的。五、結(jié) 語。在河流規(guī)劃、水庫工程設(shè)計期間，必須發(fā)揮多學(xué)科聯(lián)合進(jìn)行勘察、科研試驗與設(shè)計工作。最主要的是要作好泥沙產(chǎn)區(qū)、來源的環(huán)境地質(zhì)勘察，查明開發(fā)河流內(nèi)泥沙來源現(xiàn)狀，并預(yù)測攔河筑壩后，在水庫投入長期運(yùn)行后所引起的環(huán)境變化，將出現(xiàn)的攔門沙礫淤積狀態(tài)和發(fā)展趨勢，以及誘發(fā)的災(zāi)害程度。，只能排除一部分淤積于壩前的懸移質(zhì)，而對淤積于低水位附近的攔門沙礫卵石是無能為力的。因此在研究泥沙對水庫的淤積時，應(yīng)將推移質(zhì)沙礫卵石與懸移質(zhì)區(qū)別進(jìn)行，并按在水庫區(qū)的落淤部位及落淤量，分別研究采取治理對策。，即在出現(xiàn)災(zāi)害時，可采取清淤措施，疏通流路，從而減少災(zāi)害，若待災(zāi)害發(fā)展到極為嚴(yán)重時，所采取的治理工程措施，難度大、工期長、耗資多，也就難以下決心實施，從而發(fā)展到終將水庫提前報廢的后果，實在可惜。，勘測、設(shè)計、科研和水庫運(yùn)行管理部門共同組織工程技術(shù)人員對50年代修建的水庫進(jìn)行攔門沙淤積的現(xiàn)場研究，對指導(dǎo)大型水庫建設(shè)具有十分重要的意義，建議有關(guān)單位能開展這一課題的研究工作。（載《水力發(fā)電學(xué)報》1996年第4期。并以優(yōu)秀科研成果入選《九五成果》輯） 應(yīng)重視三峽工程泥沙淤積的問題20010415攔河筑壩建設(shè)水庫，水庫河道落差集中到壩址，形成了高峽平湖，改變了庫區(qū)河道水沙流速，庫尾上游河道水流攜帶的泥沙進(jìn)入庫區(qū)后流速驟然減緩，引起庫尾泥沙淤積，這是人們在建設(shè)水庫工程活動中引起的環(huán)境地質(zhì)變化。水庫泥沙淤積便成為普遍發(fā)生的現(xiàn)象，且只有隨河流含沙量的多少而有時間長短的差異，沒有不受泥沙淤積作用的水庫。從已建水庫運(yùn)行實踐得知，嚴(yán)重的泥沙淤積造成的災(zāi)害為人所知，即：一是在枯水季節(jié)和水庫低水位運(yùn)行時，在通航的河流上將阻塞航道；二是在汛期攔洪蓄水抬高水位時，增加庫尾及庫周