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八水库清淤培坝

(2014-08-18 16:11:52)
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水库泥沙

水库淤积

水库采砂

水坝增宽

水利工程

分类: 水利领域

 

  水库清淤培坝 

 

到长江流域已建水库去看看,就会发现很多水库的库尾或库腰淤积了大量泥沙,坝前区域淤积的泥沙也不少!

库淤积泥沙是天经地义的事情,地球上众多沉积平原便是相同的自然机制形成的!问题是,如果长江流域的调水库在百年内或几十年内便被淤满,岂不又要建设新的调水库?无休无止地成批建设总库容巨大的调水库,会不会成为共和国沉重的负担?一次又一次地建设调水库,会不会对生态环境造成不利影响?水库选址会不会变得越来越困难?共和国欲建设和维持长江深水航道,难道非要背负这样的工程压力和生态压力不可吗?

长江是多沙河流,有些江段和支流的泥沙发生量很大,在这些地方建设调水库的确会淤积严重,如金沙江下游地区和嘉陵江流域。金沙江是长江泥沙的主要来源之一,其水量虽为下川江的三分之一,不足长江的六分之一,输沙量却为下川江末端宜昌江段的一半,多雨年份则接近整个长江的一半!金沙江下游地区由于谷深坡陡、断裂发育、岩层破碎、地面松散固体物质多,崩塌、滑坡、泥石流极为常见,历史上常发生崩坍堵江现象!嘉陵江的水量只有长江水量的9%,因上游处于黄土高原南端,水土流失极为严重,中下游紫红色页岩又极易风化,年输沙量竟高达1.7亿吨!约占整个长江输沙量的18%。在这类河流上建设调水库,有效调库容不用太长的时间恐怕就损失殆尽了。

假设长江流域没有这两片容易产生泥沙的土地,长江可能就称不上是多沙河流了。

幸而,金沙江雅砻江口至宜宾屏山之间的支流流域才是最主要的泥沙产区,面积相对较小,仅有区区7万平方公里!嘉陵江上游的黄土区和中下游的丘陵山区总面积也不是太大。长江流域绝大部分需要建设的调水库并不在容易发生水土流失的区域之内。

由于调水库采用的是汛期蓄水枯水期排水的运行机制,进入库区的泥沙可能会全部留在水库之中。如果不考虑金沙江和嘉陵江产生的泥沙,长江流域梯田坡地禁耕及绿化标准提高后,长江流域每年“多余”的泥沙可能不足1.3亿吨(河流平均含沙量近似于世界第一大河亚马逊河),那么,调水库中每年容纳的泥沙量低于0.2亿吨!

这些泥沙不算多,调水库附近地区存在对建筑用砂的需要,建筑用砂完全可以从水库淤积泥沙中淘选。每座调水库的大坝外则都可以预留几十米或更宽的区域堆放淘选黄砂后剩余的泥沙,淘沙后剩余泥沙铺在大坝的外表面上以加厚大坝,但坝面坡度更小,以减少雨水对坝面的冲,坝面培上质量较好的淤泥(或土壤)并植草,每年冬季库存水主体部分排出后用机械将水库中的剩余泥沙运到位置非常近的大坝外侧填埋(可碾压),从底部一层层向上填埋逐步至坝顶,填埋至坝顶后又开始从外部坝底从新填埋,如此周而复始,几十年或更长时间为一个周期,几百年或更长时期后形成一个体积庞大的超级大坝,大坝顶部平坦,可进行多种形式的利用。

为了长江防洪,为了维护长江深水航道带给共和国的宏大利益,为了让长江流域水力发电系统每年增加1000亿元发电效益,为了在0.18亿亩山湾土地上每年收获500万吨优质蛋白食物,每年将不足0.2亿吨泥沙搬运到很近的地方填埋起来,是值得的!代价并不高。

我们可以这样想象:调水库每生产一吨洁净鱼,就需要将不足4吨的泥沙(一辆卡车便可以装下)搬到几公里远的地方填埋起来,搬运泥沙的代价其实很小,远远低于洁净鱼的价值。

这是十分保守的预计。

实际情况更有可能是怎样的呢?

有些人可能不知道,很多草丛灌木密集或森林里枯枝落叶厚度大的山坡几乎不发生水土流失!我们到长江流域某些地质稳定植被极佳的丘陵山区去看看,就会发现这些地方的水库每年发生的淤积量很小,小到几乎可以忽略。

假设我们的绝大多数调水库都经过了慎重选址,流域内没有耕作行为,植被达到了优于其它地区的较为理想的状态,那么,长江流域调水库每年接纳的泥沙可能不足0.05亿吨(进库水流含沙量与俄罗斯著名大河叶尼塞河相近)!生产1吨洁净鱼只需要处理1吨泥沙就够了!

长江流域黄砂资源已经相对匮乏,调水库中的泥沙本就不多,其中的黄砂淘洗出来后需要用于各类建设工程,如此,泥沙淤积问题会成为长江流域建设调水库的障碍么?

 

 

嘉陵江中能作为优良建筑材料的黄砂资源含量不高,其中可能没有值得重视的矿砂资源,这样的河沙混合在长江上游的优质河沙里,对长江上游河沙资源的综合利用会产生不利影响。

嘉陵江泥沙过多的问题能够解决。

在黄土深厚的嘉陵江上游地区的河段,在嘉陵江每条没有航运价值的一级支流或二级支流的河口,可以建设拦沙坝!

这样的拦沙坝全部都是重力坝,最外层垒石结构,造价小,体量大,坝体较为稳定,清流可以渗出坝外,泥沙与砾石则会被拦截在坝内。几百年后,拦沙坝可能会被淤满,又可以在上游适宜地段建设新的拦沙坝……

几千年之后,整个嘉陵江流域可形成一级级坝上平川,没有了大面积的丘陵山地,因而也没有了严重的水土流失!每个坝上平川都是一个小沉积平原,这个小平原既可进行农业林业利用,亦可进行其他形式的利用,同时也是一座地下蓄水库,下雨时主要部分的雨水会被众多的地下水库吸纳,雨后乃至降雨不多的冬季,或是干旱时节,地下水库中的库存水因重力作用又可以缓缓流出,形成生态上近乎完美的“梯级平川区”(《黄河篇》中有较为详细的阐述)。因而,嘉陵江流域的调水库可以看成专为泥沙而建,不怕泥沙淤积。

由于三峡水库减容御灾工程需要巨量的泥沙砾石,嘉陵江流域的拦沙坝的建造时间肯定需要大大推迟。

金沙江的下游地区当然也可以形成“梯级平川区”,但是,我们的后代可能不愿意我们这样做。

金沙江下游地区金属矿物资源丰富,谷地深切,水流的剥蚀力巨大,剥蚀下来的矿砂能够随着河沙汇集到下游水库之中,经过先进的大型设备可以将矿砂高效率采选出来,采矿成本低,矿物浪费少,采矿作业达到了一种理想境界!假如“梯级平川区”完全破坏了这种理想境界的出现,我们的后代岂不责怪?

用不了多长时间,长江流域可能就会像现在的日本那样,黄砂自给率不足,假如因为建设“梯级平川区”导致长江流域需要大大增加黄砂输入量(甚至进口量),我们的后代岂不责怪?

金沙江下游在雨季里频繁发生山体滑坡与泥石流,听起来让人难受,但是,却也因此向长江干流输入了较为丰富的石料资源!河道中的砾石、卵石、块石、大石头无需钻孔爆破便可获得,采集时亦可通过大型专业机械高效率作业,卵石、块石无需进行任何处理便可以直接用于长江深水航道的维护,作用相当重要;若进行机械分选和加工,也可以用于长江流域各类建设工程,并可以用于东部沿海地区的海岸防护工程,假如“梯级平川区”终结了金沙江下游向长江干道输入石料资源,我们的后代岂不责怪?

所以,我们完全能够通过建造拦沙坝让金沙江下游地区各支流不向长江干道输入泥沙卵石,只是因为共和国对相关资源有着刚性需求,我们不能这么做!

因此,我们无需在金沙江下游地区多泥沙石多矿物的河流上建造调水库。

 

 

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