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.陜西水環境工程勘測設計研究院 陜西 西安 710018；3.西安理工大學 陜西 西安 710048）

規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供水為主，兼顧攔沙、防洪等任務的中型水庫。紅石峁溝流域為子長縣規劃的水源保護區，多年來一直進行水土保持綜合治理，流域規劃（或建成）有淤地壩及水土保持生態工程。但是由于水庫工程與淤地壩設計標準不同，因此在水庫設計過程中應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，發源于子長縣李家岔鄉周家崄村，流經子長、清澗、延川三縣，于延川縣土崗鄉雷家岔村匯入黃河，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 109°26′～109°35′，北緯 37°10′～37°27′之間，發源于陜西省子長縣欒家坪鄉王家渠村臥虎山梁東麓，自西北流向東南，沿途經過欒家坪鄉莊科臺、齊家河、張家坪等村，于欒家坪鄉政府上游約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氣候區，植被呈現出森林灌叢草原景色，主要為人工喬木林和灌木林。該流域是子長縣規劃的水源保護區，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工程的實施，流域內植被有較大幅度的增加。紅石峁溝流域內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劃的水源保護區，多年來一直進行著水土保持綜合治理，其淤地壩建設已列入國家《黃土高原地區水土保持淤地壩規劃》。根據《黃河水土保持生態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劃設計研究院，2004年12月），紅石峁小流域規劃建設淤地壩系水土保持生態工程，建設規模為新建骨干壩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計〔2005〕20號文批復一期建設規模為新建骨干壩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。目前，一期壩系建設正在建設之中，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年全部建設完成。在紅石峁溝口計劃建設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，故不再安排建設。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計表

表2 韭園溝淤地壩潰壩泥沙情況調查

規劃在紅石峁溝口建設的紅石峁水庫工程，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《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》（SL252-2000），本工程相應主要建筑物大壩、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準按50年一遇洪水設計，1000年一遇洪水校核，相應的洪峰流量分別為748m3/s和1620m3/s。而水庫上游骨干壩的設計標準為20年～30年一遇洪水設計，200年～300年一遇洪水校核，當紅石峁水庫壩址以上流域發生超過300年一遇洪水時，上游的骨干壩就可能發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查

1977年、1978年兩年，陜北局部地方發生了幾次大規模暴雨，沖毀了不少淤地壩。1978年底黃委會和陜西省組織有關專家調查了陜北部分地區的暴雨沖毀淤地壩的情況。根據該次調查，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座站總數量上的43%，根據現場查勘，“漫頂”垮壩，土方沖失量約在40%～60%，大多數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，淤地壩水毀情況嚴重。為分析淤地壩垮壩后泥沙下泄情況，調查溝道內泥沙進出情況見表2。

根據上述統計資料，韭園溝壩系淤地壩雖然水毀嚴重，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

依據陜北淤地壩潰壩調查資料，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《黃河水土保持生態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劃設計研究院，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，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。根據調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]陜西水環境工程勘測設計研究院.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驗匯編[R].西安；1986.