沙界溝小流域壩系布局方案比選

何艷霞

（橫山縣水土保持工作站 陜西 榆林 719100）

1 概況

沙界溝小流域位于陜西省橫山縣西部，距縣城28km，是無定河的一級支流。流域總面積64.84km2，水土流失面積58.08km2，涉及橫山縣的城關(guān)鎮(zhèn)和雷龍灣2個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))5個行政村，總?cè)丝?910人，屬黃土丘陵溝壑區(qū)向風(fēng)沙區(qū)過渡地帶，多年平均降水量397.8mm。該流域多年平均侵蝕模數(shù)為0.8萬t／km2·a，年均輸沙量51.87萬t。截至到2006年底，該流域已建成溝道工程13座，其中大型淤地壩2座，骨干壩2座，中型淤地壩7座，小型淤地壩2座。

2 壩系布局現(xiàn)狀及存在問題

2.1 壩系布局現(xiàn)狀

沙界溝小流域淤地壩建設(shè)始于上世紀(jì)60年代末，主要以中小型淤地壩建設(shè)為主。這些淤地壩多數(shù)僅有土壩壩體，庫容小，很快就淤滿利用。群眾認(rèn)識到淤地壩的建設(shè)效益，90年代末，很快形成了建壩熱潮，相繼建成了沙界溝大型淤地壩、紅石峽和曹陽灣2座骨干壩。截至2006年底，全流域共建成13座溝道工程，控制面積55.17km2，總庫容1890萬m3，已淤庫容1131.15萬m3，可淤地164hm2，已淤地100.70hm2，種植利用19.5hm2。

2.2 存在問題

2.2.1 溝道工程布局不合理

現(xiàn)狀控制性的4座淤地壩都在流域的主溝道上，支溝上缺乏控制性的溝道工程；中小型淤地壩零散的分布在支溝或支溝上游的小支毛溝；大、中、小淤地壩沒有形成合理的壩系布局，相互缺乏必要的調(diào)蓄和保護。治理措施量少、面散，沒有形成完整的水土保持綜合防治體系，尚不能滿足水土保持生態(tài)建設(shè)要求。

2.2.2 溝道工程缺少放水建筑物

小流域的中小型淤地壩都是當(dāng)?shù)厝罕娮园l(fā)修建而成，只有壩體沒有放水工程，近幾年修建的沙界溝、紅石峽和曹陽灣骨干壩有壩體和放水工程，溝口的酒房溝大型淤地壩建于1969年，1998年對該壩進行了放水建筑物配套，但放水工程標(biāo)準(zhǔn)較低，不能及時排洪，壩體存在安全隱患。

2.2.3 淤地壩的管護制度尚需進一步完善

由于小流域內(nèi)淤地壩數(shù)量少，管護制度不健全不完善，使得淤地壩在一定程度上存在效益的滯后性，需要組建專門的管護機構(gòu)，建立管護組織，負責(zé)制訂管護公約，落實管護人員和管護職責(zé)。

3 壩系總體布局與規(guī)模確定

針對現(xiàn)狀工程存在的問題，同時兼顧沙界溝小流域上下游、左右岸各單元內(nèi)各壩的規(guī)模相對均衡的原則，通過對初選骨干壩的壩址及壩系單元內(nèi)各壩的功能轉(zhuǎn)換等方面進行調(diào)整，確定了兩個壩系總體布局方案。

3.1 方案一

3.1.1 布局思路

在全流域建立分區(qū)間控制洪水泥沙的布局格式。沙界溝小流域各大支溝均有常流水或泉眼，溝道比降小，主溝道內(nèi)已經(jīng)建設(shè)有3座控制性骨干壩，壩系總體布局是：在小流域右岸賈家畔、顧梁溝、尖山溝和韓河溝4條較大支溝分別布設(shè)4座骨干壩，有效控制支溝的洪水泥沙。在小流域左岸的魏家畔支溝建設(shè)水路峁骨干壩，控制該支溝洪水泥沙。在小支毛溝和骨干壩的上游，從農(nóng)業(yè)經(jīng)濟需要和交通需求考慮，適當(dāng)建設(shè)中小型淤地壩，攔泥淤地，發(fā)展生產(chǎn)。

現(xiàn)狀壩的加固配套：現(xiàn)狀沙界溝大型淤地壩目前只有100年一遇的防洪能力，本次壩系建設(shè)擬配套加固該壩，提高該壩的防洪能力達到300年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。小流域上游左岸的曹畔溝，有1座現(xiàn)狀曹畔中型淤地壩，只有壩體沒有放水工程。通過實際查勘、測量壩址和水文計算，加高壩體，配套放水工程。現(xiàn)狀的張溝中型壩，控制面積3.12km2，由于該壩址所在支溝地處風(fēng)沙區(qū)的過渡地帶，支毛溝較少，地形較緩，該支溝已沒有建設(shè)淤地壩的條件，因此，本次壩系建設(shè)將該壩按照中型淤地壩對待，加固配套該壩。

該方案的優(yōu)點是：洪水泥沙得到了分段攔蓄，減輕了現(xiàn)狀酒房溝和紅石峽2座淤地壩的防洪壓力，同時有效的攔蓄洪水，發(fā)展生產(chǎn)灌溉，水資源得到了充分利用。

3.1.2 壩系建設(shè)規(guī)模

壩系建成后，流域溝道工程數(shù)量最終達到36座，包括骨干壩10座（其中新建5座，加固2座，現(xiàn)狀3座），中型淤地壩16座（其中新建10座，加固4座，現(xiàn)狀2座），小型淤地壩10座（其中新建8座，現(xiàn)狀2座）。

3.1.3 骨干壩的功能和作用

賈家畔骨干壩：位于沙界溝流域上游右岸賈家畔支溝溝口，由壩體和放水建筑物組成。該壩的作用是攔截賈家畔支溝的洪水泥沙，減輕下游紅石峽淤地壩的洪水壓力，該壩運行前期蓄水灌溉，解決兩岸群眾的人畜飲水問題、兩岸耕地和下游川臺地的灌溉問題。

水路峁骨干壩：位于沙界溝流域中游左岸的魏家畔支溝內(nèi)，由壩體和放水建筑物組成。該壩主要是控制該支溝的洪水泥沙，減輕下游酒房溝淤地壩的洪水壓力，該壩運行前期蓄水灌溉兩岸耕地和下游川臺地。

顧梁骨干壩：位于流域中游右岸顧梁支溝，由壩體和放水建筑物組成。該壩主要以前期蓄水為主，灌溉下游的川臺地。以壩頂帶路，有交通需求。

周家溝骨干壩：位于流域下游右岸支溝尖山溝溝口，由壩體和放水建筑物組成。該壩主要控制尖山溝洪水泥沙，減輕酒房溝大型壩防洪壓力。

韓河溝骨干壩：位于主溝道下游右岸韓河溝，該壩主要作用是攔蓄該支溝的洪水泥沙。

沙界溝加固骨干壩：位于主溝道上游，加高壩體和配套放水建筑物。該壩主要作用是攔蓄上游段洪水泥沙，減輕下游紅石峽骨干壩的洪水壓力。以壩頂帶路，有交通需求。

曹畔加固骨干壩：位于小流域中上游左岸支溝，配套修建放水工程，加高壩體。該壩主要作用是攔蓄上游段洪水泥沙，減輕下游紅石峽骨干壩的洪水壓力。以壩頂帶路，有交通需求。

3.2 方案二

3.2.1 布局思路

方案二的布局是在方案一壩系布局的基礎(chǔ)上，在主溝道紅石峽骨干壩上游布設(shè)龍王骨干壩，紅石峽骨干壩的面積調(diào)整為4.22km2，上游的張溝中型淤地壩維持現(xiàn)狀，其它壩址位置均不改變的壩系布局。這種壩系布局的優(yōu)點是各壩系單元骨干壩控制區(qū)間面積相當(dāng)，控制水沙能力均衡，同時龍王骨干壩以壩頂代路給當(dāng)?shù)厝罕娡ㄐ袔肀憷?。缺點是龍王骨干壩建成后，將淹沒張溝下游150畝川臺地。

3.2.2 壩系建設(shè)規(guī)模

壩系建成后，流域溝道工程數(shù)量最終達到37座，包括骨干壩11座（其中新建6座，加固2座，現(xiàn)狀3座），中型淤地壩16座（其中新建10座，加固3座，現(xiàn)狀3座），小型淤地壩10座（其中新建8座，現(xiàn)狀2座）。

4 方案比選

4.1 防洪能力對比

壩系防洪能力分析，主要分析壩系建成后，各壩隨時間變化其防洪能力的變化情況。本次壩系防洪能力分析是將分析期劃分為5個階段，即壩系建成后第5年末、第10年末、第15年末、第20年末和第25年末，分析不同時段末壩系工程的防洪能力。分析中需有兩個假定：①骨干壩的淤積不考慮中小型淤地壩的減淤，這樣的分析結(jié)果其防洪能力是偏安全的；②預(yù)測骨干壩淤積采用流域多年平均侵蝕模數(shù)。

從各時段末防洪能力計算結(jié)果表可以看出：方案二比方案一的剩余庫容大，但是在設(shè)計年限內(nèi)均可防御300年一遇洪水，兩個方案防洪能力相同。從各時段末防洪能力計算結(jié)果表可以看出：壩系建成20年以后，隨著時間的推移，防洪能力開始下降。因此從防洪安全角度考慮，20年以后對小流域內(nèi)個別骨干壩應(yīng)及時進行加高壩體或配套溢洪道，以提高壩系的整體防洪能力。

4.2 攔泥能力對比

壩系的攔泥能力取決于壩系在設(shè)計淤積年限內(nèi)的設(shè)計淤積庫容。方案一實施后，工程新增攔泥庫容570.25萬m3，在工程全部達到淤積年限后，可攔泥769.84t。方案二實施后，工程新增攔泥庫容655.70萬m3，在工程全部達到淤積年限后，可攔泥885.20t。

在設(shè)計淤積年限內(nèi)，兩個方案攔泥能力相同。

4.3 淤地面積對比

方案一：在工程建成后第5年，小型淤地壩全部淤滿，可淤壩地161.64hm2；在工程建成后第10年，中型淤地壩全部淤滿，可淤壩地185.89hm2；在工程全部達到設(shè)計淤積年限后，可淤地248.18hm2。

方案二：在工程建成后第5年，小型淤地壩全部淤滿，可淤壩地163.29hm2；在工程建成后第10年，中型淤地壩全部淤滿，可淤地190.94hm2；在工程全部達到設(shè)計淤積年限后，可淤地260.18hm2。從壩系的淤地面積對比，方案二優(yōu)于方案一。

4.4 保收能力對比

對由壩體和放水工程組成的“兩大件”工程，通過計算壩內(nèi)淹水深度和淤積厚度，若在10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)的情況下小于0.8m和0.3m時，認(rèn)為該壩系（壩）可以保收，否則就有被淹的危險，不能保收。

方案一：壩系建成20年以后，壩地面積達到248.18hm2，保收面積186.71hm2，壩地保收率達到75.23%。

方案二：壩系建成20年以后，壩地面積260.18hm2，保收面積190.58hm2，壩地保收率達到73.25%。

從壩系的保收能力對比，方案一優(yōu)于方案二。

4.5 投資對比

方案一：工程總投資為2610.49萬元，其中骨干壩投資1123.05萬元，中型淤地壩投資1330.40萬元，小型淤地壩投資105.65萬元，施工道路投資51.40萬元。共需國補投資1452.57萬元，占總投資56%。

方案二：工程總投資為2636.64萬元，其中骨干壩投資1313.81萬元，中型淤地壩投資1165.78萬元，小型淤地壩投資105.65萬元，施工道路投資51.40萬元。共需國補投資1494.26萬元，占總投資57%。

從投資主要指標(biāo)對比分析，方案一優(yōu)于方案二。

5 結(jié)語

通過從建設(shè)條件、水沙控制程度、防洪保收能力、經(jīng)濟效益等方面綜合比選，同時充分考慮到地方政府、水利水保業(yè)務(wù)部門和群眾的意見，為確保壩系建設(shè)方案的順利實施，確定方案一作為選用方案。