淺析漢封水庫壩體的侵蝕因素及防治

范 斌 苗曉東 王亞妮

（1.鳳翔縣水利管理工作站 陜西 鳳翔 721400；2.鳳翔縣水利局 陜西 鳳翔 721400；3.鳳翔縣橫水河灌區(qū)灌溉管理處 陜西 鳳翔 721400）

漢封水庫位于鳳翔縣和千陽縣的交界處，地處鳳翔縣漢封鄉(xiāng)五指嶺上，在渭河一級(jí)支流千河的三級(jí)支流北申家河上游，距離鳳翔縣城約43km，總庫容51.5萬m3，于1973年7月建成投用，是一座以供水為主，兼有灌溉和滯洪等綜合功能的?。ǘ┬退畮鞓屑~工程。

水庫壩址以上控制流域面積12.5km2，整個(gè)流域呈紡錘形，地層多屬膠結(jié)砂、粒巖，地表為風(fēng)化巖性土，庫區(qū)巖體較為完好，流域多年平均降雨量650mm，流域內(nèi)山大溝深，植被豐茂，人類活動(dòng)較少，水土流失輕微。

大壩樞紐工程由均質(zhì)土壩、開敞式溢洪道和臥管式放水洞三大部分組成，壩高為29.65m、長 130m、頂寬 6m、壩頂高程1164.29m，興利庫容46.5萬m3。作為鳳翔縣五指嶺地區(qū)八個(gè)行政村供水水源地，設(shè)計(jì)供水規(guī)模600 m3/d，年供水量為14.6萬m3，供水范圍為漢封鄉(xiāng)漢封、關(guān)村、程家塬等8個(gè)村，附帶解決區(qū)內(nèi)中小學(xué)及駐鄉(xiāng)企事業(yè)單位生產(chǎn)生活用水及7740名群眾的飲水不安全問題；同時(shí)，水庫承擔(dān)農(nóng)業(yè)灌溉任務(wù)，設(shè)施灌溉面積1.5萬畝，現(xiàn)狀實(shí)灌面積不足2000畝，供水能力已經(jīng)嚴(yán)重下降。

1 侵蝕原因分析

通過對(duì)漢封水庫蓄水能力下降成因進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)壩體和泄洪工程遭受嚴(yán)重侵蝕，存在部分裂縫、塌坑和滲流等現(xiàn)象，再加上壩坡未襯砌、無排水設(shè)施，以及管護(hù)的不到位等多種原因，導(dǎo)致工程在遭受水流、風(fēng)吹等自然力和人類活動(dòng)破壞等因素的影響時(shí)，壩體和泄洪工程的土方部分流失，嚴(yán)重影響了工程的防洪能力和蓄水能力，水庫只能低水位運(yùn)行，無法達(dá)到原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不能達(dá)到預(yù)期運(yùn)行目標(biāo)，造成灌溉能力嚴(yán)重下降。結(jié)合工程現(xiàn)狀進(jìn)行分析，壩體和泄洪工程遭受的侵蝕因素主要有以下幾個(gè)方面。

1.1 土壤塑性不強(qiáng)，表土流失為主要形式

漢封水庫庫區(qū)周圍土壤多為風(fēng)化性巖土，可塑性較差。通過對(duì)壩體和附屬工程的表層進(jìn)行取土分析，發(fā)現(xiàn)遭受侵蝕的主要因素為土質(zhì)不好和裸露面積過大。由于土中含沙較多，土壤分子間的粘合作用較差，再加上地處深山之中，溫度較山外偏低，壩面未進(jìn)行砌護(hù)，又缺乏及時(shí)的管護(hù)和維修，壩坡上野草和灌木受土質(zhì)肥力低下影響，生長凌亂，長勢較差，未能對(duì)壩體進(jìn)行全面覆蓋，導(dǎo)致表土裸露較大，在受到雨滴沖擊和地表徑流、風(fēng)吹、凍融等外力作用的情況下，極易造成表土剝離，形成大量表土流失。

1.2 溫差較大，凍融作用明顯

漢封水庫處于峽谷隘口，兩側(cè)山體較高，有效日照相對(duì)較少，工程所在地點(diǎn)氣溫較低，導(dǎo)致土壤冬季凍脹，春季融化的幅度相對(duì)較為突出，在周期凍融條件下發(fā)生了重力侵蝕和土壤流失。通過對(duì)漢封水庫壩體和泄洪工程的分析發(fā)現(xiàn)，由于背水坡為朝陽面，冬季土壤結(jié)冰層薄、化凍早、草皮返青快，生長季節(jié)光照充足，長勢旺盛，覆蓋坡面密集；而迎水坡為陰面，冬季土壤結(jié)冰層厚、化凍緩慢、草皮很難適時(shí)生長，覆蓋程度相當(dāng)差。導(dǎo)致壩坡兩面所受凍融力差異懸殊，極易形成裂縫和壩體損壞。從大壩裂縫形成來看，壩體縱橫裂縫的主要原因在于凍融損壞，從而形成了土壤侵蝕。

1.3 降雨不均，雨滴擊打和徑流沖刷明顯

受暖溫帶半濕潤半干旱季風(fēng)氣候影響，降水時(shí)空分布不均，暴雨等強(qiáng)降雨形式較為多發(fā)。對(duì)漢封水庫的壩體和泄洪工程造成了明顯的沖刷，在強(qiáng)降雨時(shí)，雨滴對(duì)表層土體起到打壓、填充及飛濺作用，造成表層土浮動(dòng)，在徑流作用下被帶走，成為表土流失的主要方式。

1.4 隘口風(fēng)力較大，風(fēng)蝕作用明顯

漢封水庫壩體位于山谷隘口，多年平均風(fēng)力均在五級(jí)以上，故而風(fēng)蝕是僅次于降雨導(dǎo)致土壤流失的誘發(fā)因素，特別是冬春季節(jié)，土壤干旱，含水量較低，加上草類枯萎，無法起到庇護(hù)作用，故在強(qiáng)風(fēng)力作用下極易導(dǎo)致表層土被剝離。

2 防治措施

漢封水庫是上世紀(jì)七十年代的修建的水利工程，受當(dāng)時(shí)條件限制，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工質(zhì)量均不高，加之多年運(yùn)行中管護(hù)體制的不到位，使得工程存在多處安全隱患，為了滿足防災(zāi)減災(zāi)、正常運(yùn)行及水資源充分利用等需要，針對(duì)侵蝕因素展開積極的防治刻不容緩。

2.1 實(shí)施必要的工程措施，遏制侵蝕

漢封水庫在進(jìn)行侵蝕防護(hù)時(shí)，針對(duì)壩體工程的裂縫、塌坑等現(xiàn)象，對(duì)大壩進(jìn)行必要的工程加固，采用相應(yīng)的措施來提升大壩的安全性能。結(jié)合漢封水庫現(xiàn)狀，可對(duì)壩坡進(jìn)行護(hù)坡處理。迎水面壩坡可采用干砌石護(hù)坡，實(shí)現(xiàn)上游壩坡的全覆蓋，干砌石層厚度為30cm，石塊的平均粒徑控制在20cm左右，下設(shè)15cm厚砂礫石保護(hù)墊層，后鋪設(shè)100g/m2土工布作為反濾層，防止土體顆粒被沖刷，干砌石護(hù)坡從現(xiàn)狀淤積面高程開始砌至壩頂，并在護(hù)坡底部增設(shè)寬為1.0m，深1.5m的M7.5漿砌石齒墻，同時(shí)維持原戧臺(tái)位置不變；對(duì)于背水坡坡面進(jìn)行培厚整平，在改建壩面排水溝，增強(qiáng)坡面排水能力的同時(shí)，考慮到大壩背水面朝陽，草皮成活率較高，因此在坡面栽植草皮護(hù)坡，以達(dá)到節(jié)約投資和減少大壩坡面侵蝕的目的。同時(shí)對(duì)溢洪道和放水建筑物進(jìn)行改建，增加必要的安全監(jiān)測和管理設(shè)施，以增強(qiáng)工程的安全性能和提升水資源利用效率，確保工程效益的正常發(fā)揮。

2.2 加強(qiáng)管護(hù)，建立管護(hù)長效機(jī)制，通過必要的生物措施減少侵蝕

要通過落實(shí)管護(hù)措施，建立完善的管護(hù)機(jī)制來保障工程效益的發(fā)揮。漢封水庫地處較為偏遠(yuǎn)，侵蝕因素具有多樣性，再加上周邊分布有從事散養(yǎng)畜牧的山莊，因此，要及時(shí)安排專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。如在背水坡草皮栽植后，要通過加強(qiáng)管護(hù)來提高草皮成活率，對(duì)于因自然老化、退化，牛、羊毀壞而破壞的草皮要及時(shí)復(fù)新，要防止因腐殖質(zhì)堆積造成穴居動(dòng)物對(duì)于壩體和堤防工程的破壞，對(duì)于高桿雜草要及時(shí)予以剔除，突出工程形象維護(hù)。通過嚴(yán)格落實(shí)養(yǎng)護(hù)責(zé)任，實(shí)行定期養(yǎng)護(hù)和維護(hù)，從而減少侵蝕，確保工程效益的全面和長久發(fā)揮。

3 今后運(yùn)行管理上應(yīng)該注意的問題

由于漢封水庫工程地處秦嶺北麓自然保護(hù)區(qū)，屬水土流失重點(diǎn)防治區(qū)域，同時(shí)水庫工程又承擔(dān)有五指嶺地區(qū)群眾生活用水的供水任務(wù)，因此在進(jìn)行侵蝕治理時(shí)，要充分考慮水土流失防治和群眾的用水需求和用水安全，需對(duì)以下幾點(diǎn)引以重視。

3.1 加大環(huán)保投入，杜絕水質(zhì)污染

在進(jìn)行侵蝕治理時(shí)，要充分考慮漢封水庫的地域和功能的特殊性，編制完善的水土流失治理方案，采取嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)措施來減少因施工造成的水土流失。同時(shí)要加大環(huán)保投入，要嚴(yán)格控制有毒有害物質(zhì)的使用，杜絕施工廢水、固體廢棄物等污染物質(zhì)進(jìn)入庫區(qū)造成水質(zhì)污染，同時(shí)對(duì)于產(chǎn)生的廢棄物要進(jìn)行集中處理，嚴(yán)禁在河道范圍內(nèi)傾倒，以避免造成行洪障礙。

3.2 因地制宜，多措并舉，對(duì)水庫及其周邊進(jìn)行防護(hù)

由于漢封水庫地處偏僻，交通不便，在進(jìn)行侵蝕防治時(shí)，要因地制宜，充分考慮區(qū)域?qū)嶋H，進(jìn)行防護(hù)。如在背水坡進(jìn)行栽植草皮時(shí)，應(yīng)充分考慮漢封水庫晝夜溫差相對(duì)較大，土壤肥力不強(qiáng)，故而在草皮栽植過程中要注意因地制宜，在栽植品種的選取上要選用耐旱、耐寒、耐瘠薄、抗逆性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、生長迅速、莖葉茂密、抗打擊和碾壓破壞、且再生能力極強(qiáng)并能夠改良土壤的品種的優(yōu)質(zhì)護(hù)坡草皮，盡可能的選用本地野生品種或者適應(yīng)本地生存條件的品種，如小冠花等。如若需從外地引進(jìn)，則要對(duì)引進(jìn)品種進(jìn)行調(diào)查，以避免對(duì)本地物種造成生物入侵。選取好栽植品種后，按照時(shí)令和土壤適宜性予以栽植，以此來提高草皮的成活率。

4 結(jié)語

綜上所述，針對(duì)漢封水庫的侵蝕因素，采用合理的防護(hù)措施進(jìn)行及時(shí)防治，在滿足防災(zāi)減災(zāi)需求的同時(shí)，通過提高水資源利用效率來實(shí)現(xiàn)工程效益的全面發(fā)揮，為推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供有效的水資源保障。陜西水利