橫山縣元坪流域示范壩系建設(shè)方案探析

申雷（橫山縣水土保持監(jiān)督站陜西橫山719100）

橫山縣元坪流域示范壩系建設(shè)方案探析

申雷
（橫山縣水土保持監(jiān)督站陜西橫山719100）

本文在分析元坪流域溝道特征、水土流失規(guī)律、建壩資源、溝道工程運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)元坪流域壩系的工程布局、建設(shè)方案、防洪能力進(jìn)行了的探討和比選優(yōu)化，提出了最佳的元坪流域壩系建設(shè)方案，以供情況相近流域治理時(shí)借鑒。

淤地壩；建設(shè)方案；設(shè)計(jì)分析

1　概況

元坪流域位于陜西省榆林市橫山縣南部，距縣城約10km，屬無(wú)定河一級(jí)支流蘆河的一級(jí)支溝，流域面積131.4km2，相對(duì)高差369m，為黃土丘陵溝壑第Ⅰ副區(qū)，流域地形支離破碎，水土流失十分嚴(yán)重，年侵蝕模數(shù)為13000t/km2。涉及艾好峁、趙石畔、橫山鎮(zhèn)三個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的9個(gè)行政村，總?cè)丝?816人。雖然該流域水土保持建設(shè)取得了一定的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。但該流域壩系結(jié)構(gòu)尚不完善，絕大多數(shù)淤地壩已淤滿，壩系防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，直接威脅已成壩地的安全生產(chǎn)，因此，加快壩系建設(shè)，提高壩系防洪能力，迫在眉睫，勢(shì)在必行。

2　流域水文特性

2.1氣象

元坪流域?qū)俦睖貛Ц珊蛋敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫8.6℃，極端最高氣溫38.4℃，極端最低氣溫-29℃，≥10℃的積溫為3084.3℃，無(wú)霜期145天，年蒸發(fā)量2088mm，封凍日在11月下旬，封凍期一般為4個(gè)月。流域降水特點(diǎn)為年際變化大，年內(nèi)分布不均，且多以暴雨形式出現(xiàn)，多年平均降水量397.8mm。

2.2水文

元坪流域徑流受降水特點(diǎn)的影響，也呈現(xiàn)出年際變化大，年內(nèi)分配不均，且多以洪水形式出現(xiàn)的特點(diǎn)。據(jù)觀測(cè)，流域最大年徑流量達(dá)532.1萬(wàn)m3，最小年徑流量?jī)H126.1萬(wàn)m3，多年平均年徑流量為303.4萬(wàn)m3。多年平均汛期（6月～9月）徑流量為197.2萬(wàn)m3，占多年平均徑流量的64.9%。頻率為p的曲線模比系數(shù)Kp、洪峰模數(shù)和洪量模數(shù)見(jiàn)表2-1。

2.3泥沙

元坪流域的多年平均侵蝕模數(shù)為1.3萬(wàn) t/km2·a，多年平均輸沙量為170.82萬(wàn)t。

表2-1　元坪流域不同重現(xiàn)期kp值

3　壩系布設(shè)方案優(yōu)化

3.1方案

根據(jù)流域地形、溝道工程現(xiàn)狀和水沙資源情況，元坪流域總體布局思路是：上游各支溝全攔全蓄，各大支溝在全攔全蓄的同時(shí)，在其干溝范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)上攔、中蓄、下灌的目標(biāo)。按照這個(gè)思路，提出以下兩個(gè)方案：

方案一：采取各大支溝、主溝道上游全攔全蓄布設(shè)方案。各大支溝及主溝上游均采用全攔全蓄，共布設(shè)30座骨干壩，其中現(xiàn)狀骨干壩4座，新建骨干壩22座、配套加固骨干壩4座，除主溝的4座骨干壩是由壩體和溢洪道“兩大件”組成外，其它26座骨干壩均是由壩體和放水工程組成；新布設(shè)中型淤地壩51座，其中新建40座，舊壩加固11座；小型淤地壩50座，其中新建45座，舊壩加固5座。工程總數(shù)達(dá)到165個(gè)。

方案二：采取各大支溝全攔全蓄、擴(kuò)大主溝道種植體系的方案。方案二和方案一布設(shè)工程總數(shù)相同，紅石峁溝、馮石畔溝、南溝、馮西山溝、園則溝、西溝、三皇廟等支溝的布局方案和方案一也相似。為了利用楊莊科現(xiàn)有壩地7.6hm2，將楊莊科壩增設(shè)溢洪道，將主溝道種植體系擴(kuò)大為8個(gè)壩，楊莊科壩以上的剩余面積全攔全蓄。由于楊莊科增設(shè)了溢洪道，加大了主溝道泄洪壓力，下游幾個(gè)壩經(jīng)過(guò)調(diào)洪演算，滯洪庫(kù)容和溢洪道斷面需要加大，增加了工程的投資；同時(shí)由于加高壩體，古石公路20km需要改道，投資至少60萬(wàn)元，居民搬遷費(fèi)需216萬(wàn)元。

3.2方案比選

兩個(gè)布局方案雖然工程數(shù)量和分布位置基本一致，但骨干壩全攔全蓄面積有所不同，分別為111.1km2和107.5km2，由于其樞紐結(jié)構(gòu)的不同，兩者的運(yùn)用方式和水沙的控制能力存在較大的差異?，F(xiàn)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行方案比選。

建設(shè)條件比選：方案一上游區(qū)及各支溝采用了“全攔全蓄”布局模式，提高了水沙的攔蓄能力，骨干壩均由壩體和放水工程“兩大件”組成，全攔全蓄控制流域面積111.1km2，水沙控制程度達(dá)到了84.55%，蓄水減沙效益比較顯著，優(yōu)點(diǎn)在于淹沒(méi)損失小，后期壩地面積有所增加，有利于盡快形成相對(duì)穩(wěn)定壩系；但缺點(diǎn)是楊莊科現(xiàn)有壩地不能及時(shí)利用。而方案二的優(yōu)點(diǎn)在于楊莊科現(xiàn)有壩地可以馬上利用，能盡快利用現(xiàn)有壩地資源發(fā)揮種植效益，近期效益顯著，符合部分群眾的切身利益；缺點(diǎn)是整個(gè)流域骨干壩控制面積減小為107.5km2，蓄水?dāng)r沙效益降低，因此還增加了主溝道的泄洪壓力，主溝道工程建設(shè)加高壩體，將淹沒(méi)古石公路、學(xué)校和80戶左右的居民，直接經(jīng)濟(jì)損失276萬(wàn)元，并且增加了下游各單項(xiàng)工程的投資。從工程建設(shè)條件來(lái)看，方案一優(yōu)于方案二。

攔沙能力比選：方案一實(shí)施后，127座工程的攔泥庫(kù)容為2321.6萬(wàn)m3，在工程建成第10年，可攔泥726.93萬(wàn)m3，在工程全部達(dá)到淤積年限后，可攔泥2321.6萬(wàn)m3。方案二實(shí)施后，127座工程的攔泥庫(kù)容為2226.31萬(wàn)m3，在工程建成第10年，可攔泥725.43萬(wàn)m3，在工程全部達(dá)到淤積年限后，可攔泥2226.31萬(wàn)m3。從攔沙能力比較結(jié)果來(lái)看，方案一優(yōu)于方案二。

表4-1　元坪流域溝道壩系工程建設(shè)規(guī)模表

壩系防洪保收能力比選：方案一和方案二實(shí)施后，壩系的整體防洪能力一樣，保收能力方案一為94.2%，方案二為95.8%，從壩系防洪保收能力分析來(lái)看，方案二優(yōu)于方案一。

經(jīng)濟(jì)效益分析比選：

方案一：工程規(guī)劃總庫(kù)容3453.79萬(wàn)m3，攔泥庫(kù)容2321.6萬(wàn)m3，可淤地544.2hm2。工程總投資4036.11萬(wàn)元，搬遷修路費(fèi)用為30萬(wàn)元，凈現(xiàn)值3433.18萬(wàn)元，效益費(fèi)用比1.88，內(nèi)部收益率16.7%。

方案二：工程總庫(kù)容3358.5萬(wàn)m3，攔泥庫(kù)容2226.31萬(wàn)m3，可淤地530.7hm2。工程總投資4255.63萬(wàn)元，淹沒(méi)損失費(fèi)276萬(wàn)元，凈現(xiàn)值3041萬(wàn)元，效益費(fèi)用比1.69，內(nèi)部收益率14.7%。方案一優(yōu)于方案二。

3.3方案選擇

兩個(gè)方案通過(guò)從建設(shè)條件、水沙控制程度、防洪保收能力、經(jīng)濟(jì)效益等方面綜合比選，同時(shí)充分考慮到地方政府、水利水保業(yè)務(wù)部門(mén)和群眾的意見(jiàn)，為確保壩系建設(shè)方案的順利實(shí)施，確定方案一為本工程建設(shè)方案。

元坪流域在規(guī)劃的127座淤地壩工程，有17座是在原淤泥面上新建，整個(gè)壩系建設(shè)規(guī)模如表4-1所示。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析元坪流域水土保持情況，確定元坪流域壩系建設(shè)以骨干壩為主體，適度建設(shè)中小型淤地壩，最大限度利用水沙資源，充分發(fā)揮投資效益。通過(guò)壩系建設(shè)方案的比選和可行性分析，確定以下建設(shè)方案：流域共布設(shè)骨干壩30座，建設(shè)中型淤地壩51座，建設(shè)期末流域內(nèi)工程總量達(dá)到165座，流域總滯洪庫(kù)容達(dá)到1698.29萬(wàn)m3，新增滯洪庫(kù)容926.19萬(wàn)m3，新增攔泥庫(kù)容2061.8萬(wàn)m3。陜西水利

（責(zé)任編輯：暢妮）

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