佳縣病險淤地壩除險加固探析

磨占尚 馬振明

（佳縣水利局 陜西 佳縣 719200）

1 概況

佳縣位于陜西省北部，為南北狹長的帶狀形，總面積2028km2，境內(nèi)地形復(fù)雜，梁峁起伏，溝道縱橫。全縣劃為三個類型區(qū)，即生沙區(qū)，面積617km2；黃河丘陵溝壑區(qū)，面積1060km2；黃河沿岸土石山區(qū)，面積180km。全縣共有8鎮(zhèn)12個鄉(xiāng)653個行政村28萬人。屬溫帶大陸性氣候，多年平均降水量395mm，主要集中在七、八、九3個月，占年降雨量的62%。全縣主要河流有佳蘆河、鹽溝河、車會河等8條大河流，共同特征是常流量小，洪峰高歷時短，流量季節(jié)性變化較大，年內(nèi)水位變幅明顯，水色渾濁含沙量高?？h域經(jīng)濟(jì)主要靠農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)等，人均收入1100元。

2 佳縣水土流失及淤地壩建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 佳縣水土流失狀況及特點(diǎn)

佳縣是黃河中游54個水土流失重點(diǎn)縣之一，屬陜西省水土流失極強(qiáng)地區(qū)，土壤侵蝕模數(shù)變幅在1萬t/km2～3萬t/km2之間，多年平均侵蝕模數(shù)為2.26萬t/km2，多年平均輸沙量為4502萬t，占榆林地區(qū)入黃河沙的8.8%。

佳縣水土流失的成因，一是因?yàn)閻毫拥淖匀?、氣候和地質(zhì)環(huán)境；二是人為的破壞，包括歷史形成的廣種薄收，無科學(xué)的耕種，不合理的開發(fā)建設(shè)等。水土流失主要特點(diǎn)是：地表土壤及其母質(zhì)，基巖受水、風(fēng)、凍融和重力等多種外力的作用下，產(chǎn)生了侵蝕物質(zhì)的質(zhì)、數(shù)和位置的變化，搬用和堆積形成各式各樣的自然狀態(tài)。其中水力侵蝕危害最為嚴(yán)重，尤以雨滴擊濺侵蝕，層狀侵蝕，細(xì)溝狀面蝕和淺溝、切溝、沖溝、山洪等侵蝕為最，一經(jīng)暴雨出現(xiàn)，全部泥沙輸入黃河。

2.2 佳縣淤地壩建設(shè)

建國以來，佳縣以淤地壩建設(shè)為龍頭，使得全縣水土保持工作取得巨大成績。全縣淤地壩建設(shè)項(xiàng)目從上世紀(jì)五十年代開始，六十年代未和七十年代形成了群眾性的打壩高潮，特別是七十年代，水力沖填筑壩的先進(jìn)施工方法推廣后，大大加快了淤地壩建設(shè)進(jìn)展。八十年代未和九十年代初，新建了治溝骨干壩工程，溝道內(nèi)壩址上游基本得到控制，近幾年開始以流域壩系治理為主。截止2013年，全縣建設(shè)淤地壩4526座，其中骨干壩18座，大型壩380座，中型壩2524座，小型壩1064座，設(shè)施面積49858畝，有效面積40280畝，全縣總計(jì)治理面積113398畝。這些淤地壩在促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)于社會經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮了重要作用，深受群眾歡迎。

3 淤地壩現(xiàn)狀評價及存在問題

3.1 工程布局評價

佳縣4500座淤地壩大部分建于農(nóng)業(yè)學(xué)大寨的20世紀(jì)七十年代。從各個區(qū)域各級溝道的布設(shè)來看，總體遵循的是：大溝配置大壩，支溝配置中壩，小溝配置小壩。由于當(dāng)時是群眾性的建壩，溝道內(nèi)基本是荒無一生，在布置密度上比較稀，各單壩控制面積較大。從建壩的次序看，當(dāng)時建壩是從上游開始治理，一直往下布局，個別有條件的地方建一座控制性的大壩。淤地壩建成后上游有旱澇保收的高產(chǎn)田，下游大部分有四季常流的泉水，給當(dāng)?shù)厝罕娚罟喔扔盟峁┝擞欣麠l件。

3.2 工程運(yùn)行評價

經(jīng)過近六十年的運(yùn)行，大部分淤地壩庫容已淤滿，淤地面積基本種植收益，投入生產(chǎn)，但是由于過去建壩時大部分未經(jīng)勘測設(shè)計(jì)，加之當(dāng)時技術(shù)條件和管理因素制約，使得大部分淤地壩未經(jīng)業(yè)務(wù)部門設(shè)計(jì)，多數(shù)壩未配套放水建筑物，只是淤積后開設(shè)個臨時性溢洪道，淤積初期，還可運(yùn)行，集體保護(hù)責(zé)任基本完善。后來由于體制改革，使得大部分淤地壩承包到戶，就形成了有人種植收益，無人管理養(yǎng)護(hù)的局面，日久天長，使得多數(shù)淤地壩淪為病險壩，有的壩體沖垮，有的溢洪道沖垮降低，形成溝道位移等。

3.3 存在主要問題

目前淤地壩的病險問題主要集中在中型以上，都是早期建設(shè)，技術(shù)指標(biāo)或結(jié)構(gòu)尺寸不滿足相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范要求，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，泄洪能力差，加之主要建筑物出現(xiàn)程度不等的嚴(yán)重?fù)p毀，垮壩洪水影響范圍內(nèi)有村莊、學(xué)校、道路等基礎(chǔ)設(shè)施，安全隱患較大。同時，近年來，淤地壩國家投入資金較少，群眾無力承擔(dān)，維修管護(hù)不到位，日積月累，導(dǎo)致全縣病險壩數(shù)量較多，除險加固任務(wù)重。

4 除險加固方案

4.1 指導(dǎo)思想

根據(jù)佳縣各地淤地壩的溝道特征，水土流失特點(diǎn)和淤地壩工程現(xiàn)狀，分析淤地壩特征和規(guī)律，按照攔泥、淤地、發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的總體要求，確定淤地壩除險加固措施，總的指導(dǎo)思想是以防治水土流失、減少入河泥沙、提高水資源為目標(biāo)，以病險建設(shè)為重點(diǎn)，鞏固現(xiàn)有淤地壩建設(shè)成果，完善病險淤地壩結(jié)構(gòu)，最大限度的發(fā)揮現(xiàn)有淤地壩的防洪、攔泥蓄水、淤地等效益，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)安全和糧食安全創(chuàng)造條件，為建設(shè)社會主義新農(nóng)村奠定良好的基礎(chǔ)環(huán)境。

4.2 任務(wù)及原則

本次規(guī)劃維修加固大小淤地壩787座，其中大型壩67座，中型壩663座，小型壩57座。除險加固的原則為，按照危害第一、病險第二的原則，對群眾生命財(cái)產(chǎn)威脅大的，首先進(jìn)行維修；除險加固中，以大中型壩為主，配套小型壩，上下淤兼顧，干支溝結(jié)合，提高防洪能力，保證壩體安全。做到攔、蓄、排、種、養(yǎng)相結(jié)合，最大限度地發(fā)揮淤地壩的種植和攔泥功能，以滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，確保淤地壩除險加固工作順利進(jìn)行。

4.3 建設(shè)規(guī)模及布局

787座淤地壩除險加固總投資2.27億元，計(jì)劃分三年實(shí)施完成。除險加固完工后，可新增淤地面積8301畝，保護(hù)壩地35781畝，攔泥4282.7萬m3。根據(jù)全縣三個區(qū)的特征，風(fēng)沙區(qū)禿尾河直流布局大型壩3座，中型壩67座，丘陵區(qū)佳蘆河支流布局大型壩40座，中型壩219座，小型壩10座，丘陵區(qū)直入黃河支流布局大型壩24座，中型壩375座，小型壩47座，布局以大中小相結(jié)合，優(yōu)先安排急需加固的病險淤地壩。

4.4 除險加固方案

依據(jù)設(shè)計(jì)洪水、泥沙產(chǎn)量、淤地壩病險情況及作用，對各病險壩進(jìn)行對癥下藥、因地制宜、科學(xué)除險。根據(jù)佳縣不同類型區(qū)的水文、氣候、泥沙特點(diǎn)，針對現(xiàn)有病險壩存在的問題，結(jié)合全縣病險壩建設(shè)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)，確定病險壩除險加固的具體措施。對水毀壩體采取填筑、夯實(shí)、加固的方式，進(jìn)行除險加固；對配套不完善的病險壩，通過改建、擴(kuò)建的方式，完善淤地壩設(shè)施，確保其安全運(yùn)行；對已經(jīng)淤滿的壩體，通過加高等方式，促使其繼續(xù)發(fā)揮作用；對排水不暢或無排水的淤地壩，要綜合考慮，通過增加溢洪道等方式，提高其運(yùn)行能力?？傊?，要通過除險加固，提高淤地壩的防洪、攔沙能力和水資源利用率，使病險壩的攔、蓄、種等效益得到充分發(fā)揮。下面以龍王廟溝淤地壩除險加固進(jìn)行舉例說明。

龍王廟溝淤地壩位于佳縣縣城南部55km的康家港鄉(xiāng)，壩高20m，壩頂高程894.0m（假定高程120.0m），壩頂長 109m，壩頂寬5m，壩基寬99m，迎水坡坡比1∶2.4，背水坡坡比1∶2.3。截止2006年底水庫淤積泥沙33萬m3。存在病險問題為：一是該庫無排沙設(shè)施，上游來沙全部攔截，使得水庫淤積嚴(yán)重。二是大壩無防護(hù)、排水措施，背水坡出現(xiàn)滲水、流泥現(xiàn)象。三是大壩無放水洞、溢洪道毀壞。四是大壩無安全監(jiān)測設(shè)施。

龍王廟溝淤地病險問題具有代表性，反應(yīng)了佳縣所有淤地壩的病險問題。針對淤地壩存在的主要安全隱患及存在問題，確定本次除險加固工程的內(nèi)容如下：

（1）大壩加固培厚，使其滿足滲流及抗滑安全性。

根據(jù)大壩壩頂高程計(jì)算結(jié)果，壩頂加高至898.70m高程。改造壩頂?shù)缆?，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為四級道路，路面采用20cm厚的泥結(jié)石路面，下部鋪設(shè)20cm厚的碎石墊層路基，上游側(cè)設(shè)M7.5漿砌石路沿，下游側(cè)設(shè)M7.5漿砌石壩頂排水溝。對迎水坡進(jìn)行整修改造處理。填土培厚清除表層0.5m左右的松動浮土，對上游壩坡采用0.3m厚漿砌石內(nèi)嵌干砌石護(hù)坡，下部鋪設(shè)0.2m厚的砂礫料墊層。對背水坡采用種植植物防護(hù)，下游壩坡及兩側(cè)岸坡設(shè)置縱向排水溝。壩坡、岸坡、馬道排水溝均采用漿砌石結(jié)構(gòu)，并設(shè)置漿砌石矩形排水溝。下游壩坡腳設(shè)置排水棱體。

（2）新建放水設(shè)施。

新建放水建筑物由放水臥管、輸水涵管及輸水明渠的組成。臥管采用臺階式取水方式，其斷面最小尺寸寬×高為1.0m×0.6m，臥管共設(shè)14級，每級高差0.5m，采用C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)。各級放水孔孔口尺寸均為φ0.3m的圓孔。臥管采用預(yù)制圓臺體封蓋。為便于臥管放水孔操作運(yùn)行，臥管頂部至右岸壩肩回填一條寬1.5m的運(yùn)行管理便道。涵管全長60m，設(shè)計(jì)坡比為0.02。臥管底部接φ1m預(yù)制鋼筋混凝土涵管，涵管按明流設(shè)計(jì)。為防止沿臥管發(fā)生集中滲流，臥管在壩軸線上游部分設(shè)置兩道截水環(huán)，截水環(huán)間距10m。涵管末端接混凝土消力池，消力池寬3m，長3m，高度為2.5m。消力池后接輸水明渠，渠道下游段設(shè)退水渠。渠道與用水溝渠銜接。

（3）溢洪道加固設(shè)計(jì)

溢洪道按5級建筑物設(shè)計(jì)，洪水標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇洪水設(shè)計(jì)、200年一遇洪水校核?？紤]原溢洪槽未襯砌，淤積、分化嚴(yán)重，除險加固設(shè)計(jì)將在原溢洪道位置新建正向開敞式溢洪道。溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段及尾渠段等部分組成，總長度100.728m。加固改造溢洪道泄槽采用梯形斷面，底寬4m，側(cè)墻坡比為1∶0.5，縱向采用兩級坡。第一級坡坡比i=0.2，總長13.56m；一二級陡坡之間設(shè)漸變段，漸變段轉(zhuǎn)角為15.26°，控制半徑為30m，長度為7.53m；第二級坡坡比i=0.5，總長20.4m；二級陡坡末端接挖深式消力池；泄槽段采用M7.5漿砌石和C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)，即內(nèi)壁為0.15m厚C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)，外側(cè)為0.3m厚漿砌石結(jié)構(gòu)。

（4）為了及時準(zhǔn)確的掌握大壩水庫上下游水位情況，本次除險加固設(shè)計(jì)中，設(shè)置2組水尺。同時為了及時監(jiān)測壩體及壩基的滲流量情況，在大壩下游側(cè)設(shè)置量水堰。

5 結(jié)語

佳縣病險淤地壩除險加固后，經(jīng)濟(jì)效益顯著，壩地種植面積可穩(wěn)定在35781畝，每年可凈收入1013萬元。攔蓄泥沙4282萬t，根據(jù)上游減少的下泄泥沙量替代下游河道的清淤和加堤費(fèi)用計(jì)算，則攔泥效益可達(dá)1.84億元，因此，應(yīng)集聚各方資金，盡快啟動予以實(shí)施。陜西水利