一种减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法技术

本申请涉及一种用于减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法


[0001]本申请属于水库防洪能力提升和生态环境保护领域，具体是一种减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法
。

技术介绍

[0002]面对全球增长的人口和气候变暖，水库是保障水资源可用性的重要手段，目前全球河流上已建成高库大坝达到
70000
多座，全球水库储量大约以每年
28
立方公里的速率增加，未来更多大坝等水利水电工程正处于规划中或建设中
。
随着全球河流逐步被开发，建库后，人类增强了对地球淡水资源的管理能力，但也随之产生了不可避免环境和社会等副作用，其中较为显著的是水库淤积问题和温室气体释放问题
。
[0003]河道型水库往往河型弯曲绵延，其物理特性呈现为库首水域面积大，深度较深以及流速低；库尾水域面积小，深度较浅以及流速较大的特点
。
在河道型水库变动回水区至常年回水区库段，大量泥沙集中落淤，以三峡水库为例，
2003
‑
2020
年均淤积泥沙
1.124
亿
t
，变动回水区至常年回水区过渡段共淤积泥沙
17.937
亿
m3，严重侵占了水库防洪库容
。
而且，随着水库周期性蓄水，典型淤积库段的冲淤量
、
深泓线
、
典型断面
、
洲滩形态不断演变，这对研判河道型水库淤积形势以及防洪库容的损失情况带来新的挑战
>。
[0004]其次，河道型水库形态结构，水体理化性质，沉积物类型等方面的异质性，水库水体溶解甲烷浓度更具时空异质性
。
来自于上游河流和支流的有机质逐渐在水库变动回水区至常年回水区的洲滩
(
边滩和心滩
)
堆积而形成淤积体，富含有机质的洲滩淤积体往往处于水深较浅的位置，浅水区洲滩产生的甲烷可能未充分消耗就到达水面，且在水库水位周期性消落影响下，浅水区的水位波动更易造成高浓度甲烷以冒泡的方式到达水面，从而造成大量温室气体排放
。
[0005]目前水库清淤技术往往单独针对水库淤积问题，而对水库温室气体减排技术措施很少被提及
。
且大多数的水库温室气体减排方法都着重于在水库消落区开展植被恢复等增加碳汇技术，而依托水库清淤技术减少消落区洲滩淤积碳源，实现河道型水库运行中温室气体减排的措施还很少被提及
。
然而，随着河道型水库逐步开发，水库防洪库容淤积和温室气体排放问题日益受到人们的关注，进而提出一种减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法
。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法，操作简单方便可行，且能够很好的减缓河道型水库防洪库容淤积形势并减少温室气体排放
。
[0007]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0008]一种用于减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法，包括如下步骤：
[0009](1)
河道型水库沿程淤积形势调查：
[0010]对水库沿程淤积形势进行勘查，基于历史和实测水沙资料，在河道型水库变动回水区至常年回水区的集中落淤库段开展协同减排清淤工程；
[0011](2)
洲滩淤积形态演变趋势判定及理化性质分析：
[0012]对集中落淤库段的多时相遥感影像进行长时间序列比对，分析洲滩淤积体演变趋势，选取淤积形态演变剧烈的洲滩开展钻探采样和钻取物理化分析，分析淤积物有机质含量垂向分布，确定水库正常消落范围为清淤减排工程的作业区间，将区间内表层以下4米
、
有机质含量高于
30g/kg
的淤积物分布范围确定为水库清淤减排工程可实施范围；
[0013](3)
河道型水库清淤减排工程：
[0014]在水库清淤减排工程可实施区域开展清淤作业，根据上一步确定的作业区间和作业深度，剥离洲滩表层高有机质含量的淤积物，减少水库防洪库容内淤积物体积，同时减少高有机质淤积体在水位消落时的暴露频率，降低洲滩甲烷排放量，同步实现河道型水库防洪库容增加和洲滩温室气体的减排的双重效果
。
[0015]步骤
(1)
所述沿程淤积形势是指沿着河道型水库库尾到库首的不同库段泥沙淤积状况，可用来确定水库防洪库容损失的重点区间
。
[0016]步骤
(2)
所述洲滩淤积体是指水库建设后由于来水来沙等边界条件改变而逐渐在河岸堆积形成的边滩，或在河中心堆积形成的心滩，洲滩淤积体可作为清淤减排工程的施工区域
。
[0017]步骤
(2)
所述理化分析是指通过钻探采样，分析洲滩淤积物中有机质含量的垂向分布
。
[0018]步骤
(2)
所述水库正常消落范围是指水库在防洪限制水位和正常蓄水位之间的水位波动范围
。
[0019]步骤
(2)
所述清淤减排工程是指对河道型水库防洪库容内的洲滩淤积体进行清淤，缓解河道型水库淤积形势并降低温室气体排放效应
。
[0020]步骤
(3)
所述洲滩演变特性是指洲滩在水沙边界条件变化作用下，洲滩形态逐渐发生沿洲头淤长
、
沿湿周淤积，边滩向凹岸移动演变特征
。
[0021]步骤
(3)
所述的减少高有机质淤积体在水位消落时的暴露频率是根据洲滩淤积物甲烷的产生量与有机质含量和水位波动频率成正比，通过剥离高有机质含量淤积体，减少高有机质洲滩在水库消落区暴露频次，从而减少洲滩甲烷等温室气体的产生
。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术相较于传统清淤方法，同时考虑了水库淤积和消落区温室气体排放的问题，通过实施本专利技术方案，对水库集中落淤库段洲滩演变最剧烈的区域开展针对性清淤工程，在减少水库防洪库容内淤积物体积的同时，降低了淤积洲滩的有机质总量，减少了水文波动影响下温室气体的排放量
。
达到既缓解水库淤积形势
、
延长水库使用寿命，又减少水库温室气体排放的功效
。
目前水库未发现运用于温室气体减排的方法，本专利技术的推广将填补这一领域的空白，且本专利技术简易可行，成本较低，综合效应突出
。
附图说明
[0024]图1是典型河道型水库
(
三峡水库
)
淤积形势和温室气体排放量沿程分布规律；
[0025]图2是河道型水库典型洲滩典型淤积形态演变趋势；
[0026]图3是河道型水库洲滩淤积体有机质含量垂向分布特性及温室气体排放特性
。
[0027]图4是本申请的方法流程示意图
。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
河道型水库沿程淤积形势调查：对水库沿程淤积形势进行勘查，基于历史和实测水沙资料，在河道型水库变动回水区至常年回水区的集中落淤库段开展协同减排清淤工程；
(2)
洲滩淤积形态演变趋势判定及理化性质分析：对集中落淤库段的多时相遥感影像进行长时间序列比对，分析洲滩淤积体演变趋势，选取淤积形态演变剧烈的洲滩开展钻探采样和钻取物理化分析，分析淤积物有机质含量垂向分布，确定水库正常消落范围为清淤减排工程的作业区间，将区间内表层以下4米
、
有机质含量高于
30g/kg
的淤积物分布范围确定为水库清淤减排工程可实施范围；
(3)
河道型水库清淤减排工程：在水库清淤减排工程可实施区域开展清淤作业，根据上一步确定的作业区间和作业深度，剥离洲滩表层高有机质含量的淤积物，减少水库防洪库容内淤积物体积，同时减少高有机质淤积体在水位消落时的暴露频率，降低洲滩甲烷排放量，同步实现河道型水库防洪库容增加和洲滩温室气体的减排的双重效果
。2.
根据权利要求1所述的用于减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法，其特征在于，步骤
(1)
所述沿程淤积形势是指沿着河道型水库库尾到库首的不同库段泥沙淤积状况，可用来确定水库防洪库容损失的重点区间
。3.
根据权利要求1所述的用于减缓河道型水库泥沙淤积和温室效应的清淤方法，其特征在于，步骤
(2)
所述洲滩淤积体是指水库建设后由于来水来沙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈齐，李志晶，刘玉娇，刘昭希，金中武，周银军，姚仕明，刘亚，吴华莉，朱帅，陈鹏，杨绪海，刘小斌，张玉琴，陈义武，马秀琴，程传国，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：