溢洪道在病險淤地壩除險加固中的應用

董俊天

（甘肅省定西市安定區水土保持局，甘肅 定西 743000）

安定區位于甘肅省中部，屬黃土高原丘陵溝壑區，溝壑縱橫，梁峁起伏，植被稀疏，生態脆弱。全區總土地面積3 638 km2，有大小支毛溝2.4萬余條，平均溝壑密度2.4 km/km2。水土流失面積占總土地面積的91%，多年平均土壤侵蝕模數為5 640 t/km2，徑流模數為2萬m3/km2。年降水量380 mm左右，蒸發量達1 500 mm以上。干旱少雨，水土流失嚴重，是制約該區生態建設和經濟社會發展的瓶頸因素。目前，全區共建成各類淤地壩155座，其中骨干壩81座，中型壩37座，小型壩37座，以單壩布設的31座，以壩系布設的124座，分布在全區12個鄉（鎮）的20多條流域。2011—2013年先后有18座病險淤地壩被列入除險加固項目進行了除險加固，安全隱患得到基本排除，骨干工程與淤地壩相間分布，形成了比較完整的溝道水土保持綜合防護體系。這些淤地壩的建成運行，極大地改善了項目區農業和農村基礎條件，尤其是在滯洪、攔泥、淤地、抗旱、行路、經營等方面發揮了十分重要的作用，對安定區經濟建設和社會發展起到了保障和支撐作用。

1 淤地壩工程病險分析

安定區現有155座淤地壩，大部分為20世紀80～90年代建成，多數工程建設標準低，加之多年運行，防洪能力逐年下降，不同程度地出現涵管水毀破裂、臥管基礎塌陷、壩體滲水嚴重等安全隱患。目前安定區超過設計淤積年限的淤地壩有67座（其中骨干壩34座，中小型壩33座），達到設計淤積年限的僅有3座（中小型壩），還有29座淤地壩（22座骨干壩，5座中型壩，2座小型壩）存在著較大安全隱患。針對各類淤地壩出現的老化、病險、損毀及危害等，經過2009年黃土高原淤地壩安全大檢查專項行動及近年來汛前、汛中和汛后對全區各類淤地壩進行的多次檢查摸排，依據存在問題，以淤積狀況、壩坡及放水建筑物的損毀程度進行了歸類，將田家河等47座骨干壩按相關條件劃歸為3～5類病險壩。

目前，安定區淤地壩工程壩體的病險主要有4種類型：一是已達到或超過設計淤積高程的壩體；二是背水坡滑坡或壩體下半部嚴重滲水的壩體；三是水毀決口或穿洞的壩體；四是裂縫壩體。對整個淤地壩工程安全運行損害最為嚴重的為已達到或超過設計淤積高程的壩體。

2 主要措施

2.1 設計標準

按照水土保持規范（GB/T 16453-2008）關于淤地壩設計洪水標準與淤積年限的分類標準，結合工程現有庫容，重新確定淤地壩的類型，即將達到或超過設計淤積高程的骨干工程可降為中型淤地壩工程，同時將防汛標準由原設計的200 a一遇洪水調整為100 a一遇。如果上游還有骨干壩，應將上游骨干壩的泄洪流量考慮在內。在此基礎上，再參照水庫溢洪道計算的相關內容進行調洪演算，以達到設計標準。

2.2 溢洪道布設原則

根據溢洪道（洞）底高程按寧低勿高的布設原則，一般應布設在原工程設計淤積高程。現淤積高程已超過設計淤積高程的，溢洪道底可比現有淤積高程降低1 m布設。溢洪道（洞）應盡可能布設在原狀地基上，對局部無法回避的軟弱地基，可采用開挖回填混凝土等強化措施處理。要準確制定溢洪道斷面尺寸，以減緩淤積速度，延長工程使用壽命，確保工程安全運行。

2.3 溢洪道結構選擇

淤地壩工程在安定區最直接的效益是以壩帶路，改善了交通條件。同時考慮到岸坡塌方堵塞威脅、凍脹等因素，在溢洪道結構選擇中，壩體內基本采用城門洞式以代替車橋，充分利用拱型結構只受壓而不受拉的特點，最大限度發揮混凝土抗壓強度高的作用。壩體外采用矩形箱型結構。一般溢洪道平段與陡坡段之間采用消力池連接。其作用一是解決溢洪道轉彎時水流不穩定的問題。二是阻止因地形限制轉彎時改變水流方向。三是消除溢洪道的降水過程。陡坡段開始時的水深，既是消力池的躍后水深，又是陡坡段的正常水深，這樣直接省去了陡坡段內的降水或擁水曲線的過程。陡坡段的墻高為均勻等高，即等于其正常水深加安全超高。

2.4 尾水處理

溢洪道尾水處理多采取挑流鼻坎形式進行消能，對挑流鼻坎的基礎開挖及護砌形式，要充分考慮到溝道下切影響和回流水對陡坡末端的影響。一般在其水躍長度加5～10 m處設一溝道防沖墻，在防沖墻與挑流鼻坎之間填充1.0 m的塊石，保護挑流鼻坎基礎不被損壞。為解決挑鼻底部弧形因積水造成腐蝕和冬季凍脹破壞的問題，需在弧形頂點預埋排水管，延伸至挑鼻下游2 m之外，弧形頂點至挑鼻末尾留出0.1 m×0.1 m×L m（寬×平均深×長，L為挑鼻底部弧形段弧長的1/2，且從頂點到出口成正坡）的水槽，以排除挑流鼻坎內積水。