子長縣紅石峁溝淤地壩潰壩影響分析

王慧琴 苗 磊

（1.寧強縣水土保持站 陜西 寧強 724400；2.陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計研究院 陜西 西安 710018；3.西安理工大學(xué) 陜西 西安 710048）

規(guī)劃在子長縣修建的紅石峁水庫工程，位于子長縣城西北約7.5km處的紅石峁溝口，是一座以縣城和工程園區(qū)供水為主，兼顧攔沙、防洪等任務(wù)的中型水庫。紅石峁溝流域為子長縣規(guī)劃的水源保護區(qū)，多年來一直進行水土保持綜合治理，流域規(guī)劃（或建成）有淤地壩及水土保持生態(tài)工程。但是由于水庫工程與淤地壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不同，因此在水庫設(shè)計過程中應(yīng)考慮上游淤地壩的潰壩泥沙影響。

1 流域概況

清澗河系黃河右岸的一級支流，發(fā)源于子長縣李家岔鄉(xiāng)周家崄村，流經(jīng)子長、清澗、延川三縣，于延川縣土崗鄉(xiāng)雷家岔村匯入黃河，流域面積4078km2，河流全長169.9km，河道平均比降4.8‰。子長縣城以上為上游段，子長縣城至延川縣城為中游段，延川縣城以下為下游段。清澗河在清澗縣城以上稱秀延河，清澗縣城以下始稱清澗河。

紅石峁溝系秀延河左岸一級支流，位于東經(jīng) 109°26′～109°35′，北緯 37°10′～37°27′之間，發(fā)源于陜西省子長縣欒家坪鄉(xiāng)王家渠村臥虎山梁東麓，自西北流向東南，沿途經(jīng)過欒家坪鄉(xiāng)莊科臺、齊家河、張家坪等村，于欒家坪鄉(xiāng)政府上游約1km處的紅石峁村附近匯入秀延河。流域面積77.0km2，河道長15.3km，河道平均比降10.8‰，主要支流有石梁山溝、石子溝、黑馬山溝、馬家坪溝、廖齊溝、郭家河、郝家河等。整個流域地形西北高東南低，由西北向東南傾斜，高程在1000m～1400m，上游分水嶺最高點臥虎山梁海拔1458m。

紅石峁溝流域處于暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，植被呈現(xiàn)出森林灌叢草原景色，主要為人工喬木林和灌木林。該流域是子長縣規(guī)劃的水源保護區(qū)，多年來一直進行著水土保持綜合治理，近年來隨著國家退耕還林政策和黃河流域水土保持生態(tài)工程的實施，流域內(nèi)植被有較大幅度的增加。紅石峁溝流域內(nèi)無大中型水利水電工程，人類活動影響較小。秀延河子長縣城以上流域水系見圖1。

圖1 秀延河流域水系示意圖

2 淤地壩概況

紅石峁溝流域是子長縣規(guī)劃的水源保護區(qū)，多年來一直進行著水土保持綜合治理，其淤地壩建設(shè)已列入國家《黃土高原地區(qū)水土保持淤地壩規(guī)劃》。根據(jù)《黃河水土保持生態(tài)工程陜西省延安市子長縣紅石峁小流域壩系可行性研究報告》（黃河上中游管理局規(guī)劃設(shè)計研究院，2004年12月），紅石峁小流域規(guī)劃建設(shè)淤地壩系水土保持生態(tài)工程，建設(shè)規(guī)模為新建骨干壩14座、修建加固骨干壩2座，新建中型淤地壩23座、加固中型淤地壩4座，新建小型淤地壩19座，總庫容2697.6萬m3，攔泥庫容1649.2萬m3。2005年3月，黃河水利委員會以黃規(guī)計〔2005〕20號文批復(fù)一期建設(shè)規(guī)模為新建骨干壩11座、加固骨干壩1座，新建中型淤地壩19座、加固中型淤地壩4座，新建小型淤地壩14座，總庫容2206.40萬m3，攔泥庫容1340.20萬m3；其余壩系作為二期建設(shè)。目前，一期壩系建設(shè)正在建設(shè)之中，已建成骨干壩6座、中型淤地壩6座，在建骨干壩1座、中型淤地壩9座，計劃到2010年全部建設(shè)完成。在紅石峁溝口計劃建設(shè)紅石峁水庫對縣城進行供水，由于景家坪（G17）骨干壩位于擬建紅石峁水庫庫區(qū)，故不再安排建設(shè)。子長縣紅石峁小流域壩系工程布置見表1。

表1 紅石峁溝小流域骨干壩基本情況統(tǒng)計表

表2 韭園溝淤地壩潰壩泥沙情況調(diào)查

規(guī)劃在紅石峁溝口建設(shè)的紅石峁水庫工程，水庫總庫容1806萬m3，其中滯洪庫容 406萬m3，興利庫容500萬m3，死庫容900萬m3。水庫正常蓄水位1117.88m，死水位1111.79m，設(shè)計洪水位1118.37m，校核洪水位1121.92m。水庫樞紐工程由大壩、泄洪洞、放水建筑物、注水建筑物等四部分組成。根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），本工程相應(yīng)主要建筑物大壩、泄洪洞、輸水建筑物為3級，臨時建筑物為4級。水庫樞紐工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計，1000年一遇洪水校核，相應(yīng)的洪峰流量分別為748m3/s和1620m3/s。而水庫上游骨干壩的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為20年～30年一遇洪水設(shè)計，200年～300年一遇洪水校核，當(dāng)紅石峁水庫壩址以上流域發(fā)生超過300年一遇洪水時，上游的骨干壩就可能發(fā)生洪水漫頂而引起潰壩，骨干壩中淤積的泥沙將會隨著洪水下泄，加大了洪水過程的洪水總量，故在設(shè)計中需要考慮骨干壩潰壩帶來的潰壩泥沙影響。

3 歷史陜北淤地壩沖毀情況調(diào)查

1977年、1978年兩年，陜北局部地方發(fā)生了幾次大規(guī)模暴雨，沖毀了不少淤地壩。1978年底黃委會和陜西省組織有關(guān)專家調(diào)查了陜北部分地區(qū)的暴雨沖毀淤地壩的情況。根據(jù)該次調(diào)查，子長縣原有土壩2164座，沖毀了930座，在沖毀的淤地壩中全部沖毀的339座站總數(shù)量上的43%，根據(jù)現(xiàn)場查勘，“漫頂”垮壩，土方?jīng)_失量約在40%～60%，大多數(shù)淤地壩壩地泥沙沖失輕微，一般是在壩地形成沖溝，沖失壩地僅占10%左右。

其中對陜北韭園溝流域在“77.8.5”中水毀垮壩情況進行調(diào)查，韭園溝截止1976年底，全流域共打壩庫333座，其中小水庫16座，可蓄水400萬m3；淤地壩317座，可淤地4161畝，已淤地2868畝，1977年6月～8月降暴雨6次，淤地壩水毀情況嚴(yán)重。為分析淤地壩垮壩后泥沙下泄情況，調(diào)查溝道內(nèi)泥沙進出情況見表2。

根據(jù)上述統(tǒng)計資料，韭園溝壩系淤地壩雖然水毀嚴(yán)重，但是有沖有淤，沖淤相抵后的凈沖刷量為240萬m3，僅占到流域內(nèi)總淤積量的42%。這其中的泥沙沖刷量還包括壩系下游受青年、紅旗兩水庫垮壩的影響。

4 紅石峁水庫上游淤地壩潰壩泥沙計算

依據(jù)陜北淤地壩潰壩調(diào)查資料，按照不利工況進行考慮，估算子長縣淤地壩潰壩后泥沙下泄量按照20%進行考慮。

根據(jù)《黃河水土保持生態(tài)工程陜西省延安市子長縣紅石峁小流域壩系可行性研究報告》（黃河上中游管理局規(guī)劃設(shè)計研究院，2004年12月），紅石峁流域畔坡塌（G13）、道園樹坪（G19）、老石殼（G16）骨干壩壩址以上流域面積為67.88km2，畔坡塌（G13）、老石殼（G16）骨干壩壩址以上流域面積為58.26km2。本次采用天然輸沙模數(shù)為11792t/km2，考慮到淤地壩的減淤作用，紅石峁水庫30年運行期限內(nèi)，畔坡塌（G13）、道園樹坪（G19）、老石殼（G16） 骨干壩淤積泥沙約 2401.3萬 t，合1778.8萬m3。畔坡塌（G13）、老石殼（G16）骨干壩淤積泥沙約2061.0萬t，合1526.7萬m3。根據(jù)調(diào)查資料對于淤地壩系，暴雨造成的潰壩僅有20%左右的泥沙被沖向下游。按此推算，考慮淤地壩潰壩影響，畔坡塌（G13）、道園樹坪（G19）、老石殼（G16）骨干壩潰壩泥沙量約為480.3 萬 t，合 355.8 萬m3。畔坡塌（G13）、老石殼（G16）骨干壩潰壩泥沙量約為412.2萬t，合305.3萬m3。

[1]陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計研究院.陜西省子長縣紅石峁水庫工程可行性報告[R].西安；2010.

[2]黃委會黃河中游治理局.黃河中游水土保持治溝工程論證及經(jīng)驗匯編[R].西安；1986.