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，涉及橫山縣的城關鎮和雷龍灣2個鄉(鎮)5個行政村，總人口3910人，屬黃土丘陵溝壑區向風沙區過渡地帶，多年平均降水量397.8mm。該流域多年平均侵蝕模數為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 壩系布局現狀及存在問題

2.1 壩系布局現狀

沙界溝小流域淤地壩建設始于上世紀60年代末，主要以中小型淤地壩建設為主。這些淤地壩多數僅有土壩壩體，庫容小，很快就淤滿利用。群眾認識到淤地壩的建設效益，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建設要求。

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地群眾自發修建而成，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，但放水工程標準較低，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

由于小流域內淤地壩數量少，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，建立管護組織，負責制訂管護公約，落實管護人員和管護職責。

3 壩系總體布局與規模確定

針對現狀工程存在的問題，同時兼顧沙界溝小流域上下游、左右岸各單元內各壩的規模相對均衡的原則，通過對初選骨干壩的壩址及壩系單元內各壩的功能轉換等方面進行調整，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，主溝道內已經建設有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，從農業經濟需要和交通需求考慮，適當建設中小型淤地壩，攔泥淤地，發展生產。

現狀壩的加固配套：現狀沙界溝大型淤地壩目前只有100年一遇的防洪能力，本次壩系建設擬配套加固該壩，提高該壩的防洪能力達到300年一遇的標準。小流域上游左岸的曹畔溝，有1座現狀曹畔中型淤地壩，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?，F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沙區的過渡地帶，支毛溝較少，地形較緩，該支溝已沒有建設淤地壩的條件，因此，本次壩系建設將該壩按照中型淤地壩對待，加固配套該壩。

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

3.1.2 壩系建設規模

壩系建成后，流域溝道工程數量最終達到36座，包括骨干壩10座（其中新建5座，加固2座，現狀3座），中型淤地壩16座（其中新建10座，加固4座，現狀2座），小型淤地壩10座（其中新建8座，現狀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，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上，在主溝道紅石峽骨干壩上游布設龍王骨干壩，紅石峽骨干壩的面積調整為4.22km2，上游的張溝中型淤地壩維持現狀，其它壩址位置均不改變的壩系布局。這種壩系布局的優點是各壩系單元骨干壩控制區間面積相當，控制水沙能力均衡，同時龍王骨干壩以壩頂代路給當地群眾通行帶來便利。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 壩系建設規模

壩系建成后，流域溝道工程數量最終達到37座，包括骨干壩11座（其中新建6座，加固2座，現狀3座），中型淤地壩16座（其中新建10座，加固3座，現狀3座），小型淤地壩10座（其中新建8座，現狀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，這樣的分析結果其防洪能力是偏安全的；②預測骨干壩淤積采用流域多年平均侵蝕模數。

從各時段末防洪能力計算結果表可以看出：方案二比方案一的剩余庫容大，但是在設計年限內均可防御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年以后對小流域內個別骨干壩應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計淤積年限內的設計淤積庫容。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。

在設計淤積年限內，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，通過計算壩內淹水深度和淤積厚度，若在10年一遇洪水標準的情況下小于0.8m和0.3m時，認為該壩系（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%。

從投資主要指標對比分析，方案一優于方案二。

5 結語

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