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，境內地形復雜，梁峁起伏，溝道縱橫。全縣劃為三個類型區，即生沙區，面積617km2；黃河丘陵溝壑區，面積1060km2；黃河沿岸土石山區，面積180km。全縣共有8鎮12個鄉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，流量季節性變化較大，年內水位變幅明顯，水色渾濁含沙量高。縣域經濟主要靠農業、林業、牧業等，人均收入1100元。

2 佳縣水土流失及淤地壩建設現狀

2.1 佳縣水土流失狀況及特點

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

佳縣水土流失的成因，一是因為惡劣的自然、氣候和地質環境；二是人為的破壞，包括歷史形成的廣種薄收，無科學的耕種，不合理的開發建設等。水土流失主要特點是：地表土壤及其母質，基巖受水、風、凍融和重力等多種外力的作用下，產生了侵蝕物質的質、數和位置的變化，搬用和堆積形成各式各樣的自然狀態。其中水力侵蝕危害最為嚴重，尤以雨滴擊濺侵蝕，層狀侵蝕，細溝狀面蝕和淺溝、切溝、沖溝、山洪等侵蝕為最，一經暴雨出現，全部泥沙輸入黃河。

2.2 佳縣淤地壩建設

建國以來，佳縣以淤地壩建設為龍頭，使得全縣水土保持工作取得巨大成績。全縣淤地壩建設項目從上世紀五十年代開始，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施工方法推廣后，大大加快了淤地壩建設進展。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，設施面積49858畝，有效面積40280畝，全縣總計治理面積113398畝。這些淤地壩在促進當地農業生產、服務于社會經濟中發揮了重要作用，深受群眾歡迎。

3 淤地壩現狀評價及存在問題

3.1 工程布局評價

佳縣4500座淤地壩大部分建于農業學大寨的20世紀七十年代。從各個區域各級溝道的布設來看，總體遵循的是：大溝配置大壩，支溝配置中壩，小溝配置小壩。由于當時是群眾性的建壩，溝道內基本是荒無一生，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田，下游大部分有四季常流的泉水，給當地群眾生活灌溉用水提供了有利條件。

3.2 工程運行評價

經過近六十年的運行，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，但是由于過去建壩時大部分未經勘測設計，加之當時技術條件和管理因素制約，使得大部分淤地壩未經業務部門設計，多數壩未配套放水建筑物，只是淤積后開設個臨時性溢洪道，淤積初期，還可運行，集體保護責任基本完善。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，無人管理養護的局面，日久天長，使得多數淤地壩淪為病險壩，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，技術指標或結構尺寸不滿足相應的技術規范要求，防洪標準低，泄洪能力差，加之主要建筑物出現程度不等的嚴重損毀，垮壩洪水影響范圍內有村莊、學校、道路等基礎設施，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，維修管護不到位，日積月累，導致全縣病險壩數量較多，除險加固任務重。

4 除險加固方案

4.1 指導思想

根據佳縣各地淤地壩的溝道特征，水土流失特點和淤地壩工程現狀，分析淤地壩特征和規律，按照攔泥、淤地、發展農業經濟的總體要求，確定淤地壩除險加固措施，總的指導思想是以防治水土流失、減少入河泥沙、提高水資源為目標，以病險建設為重點，鞏固現有淤地壩建設成果，完善病險淤地壩結構，最大限度的發揮現有淤地壩的防洪、攔泥蓄水、淤地等效益，為當地生態安全和糧食安全創造條件，為建設社會主義新農村奠定良好的基礎環境。

4.2 任務及原則

本次規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，對群眾生命財產威脅大的，首先進行維修；除險加固中，以大中型壩為主，配套小型壩，上下淤兼顧，干支溝結合，提高防洪能力，保證壩體安全。做到攔、蓄、排、種、養相結合，最大限度地發揮淤地壩的種植和攔泥功能，以滿足社會經濟發展的需要，確保淤地壩除險加固工作順利進行。

4.3 建設規模及布局

787座淤地壩除險加固總投資2.27億元，計劃分三年實施完成。除險加固完工后，可新增淤地面積8301畝，保護壩地35781畝，攔泥4282.7萬m3。根據全縣三個區的特征，風沙區禿尾河直流布局大型壩3座，中型壩67座，丘陵區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，布局以大中小相結合，優先安排急需加固的病險淤地壩。

4.4 除險加固方案

依據設計洪水、泥沙產量、淤地壩病險情況及作用，對各病險壩進行對癥下藥、因地制宜、科學除險。根據佳縣不同類型區的水文、氣候、泥沙特點，針對現有病險壩存在的問題，結合全縣病險壩建設與社會經濟發展特點，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、加固的方式，進行除險加固；對配套不完善的病險壩，通過改建、擴建的方式，完善淤地壩設施，確保其安全運行；對已經淤滿的壩體，通過加高等方式，促使其繼續發揮作用；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，提高其運行能力。總之，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揮。下面以龍王廟溝淤地壩除險加固進行舉例說明。

龍王廟溝淤地壩位于佳縣縣城南部55km的康家港鄉，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：一是該庫無排沙設施，上游來沙全部攔截，使得水庫淤積嚴重。二是大壩無防護、排水措施，背水坡出現滲水、流泥現象。三是大壩無放水洞、溢洪道毀壞。四是大壩無安全監測設施。

龍王廟溝淤地病險問題具有代表性，反應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容如下：

（1）大壩加固培厚，使其滿足滲流及抗滑安全性。

根據大壩壩頂高程計算結果，壩頂加高至898.70m高程。改造壩頂道路，設計標準為四級道路，路面采用20cm厚的泥結石路面，下部鋪設20cm厚的碎石墊層路基，上游側設M7.5漿砌石路沿，下游側設M7.5漿砌石壩頂排水溝。對迎水坡進行整修改造處理。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厚漿砌石內嵌干砌石護坡，下部鋪設0.2m厚的砂礫料墊層。對背水坡采用種植植物防護，下游壩坡及兩側岸坡設置縱向排水溝。壩坡、岸坡、馬道排水溝均采用漿砌石結構，并設置漿砌石矩形排水溝。下游壩坡腳設置排水棱體。

（2）新建放水設施。

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14級，每級高差0.5m，采用C20鋼筋砼結構。各級放水孔孔口尺寸均為φ0.3m的圓孔。臥管采用預制圓臺體封蓋。為便于臥管放水孔操作運行，臥管頂部至右岸壩肩回填一條寬1.5m的運行管理便道。涵管全長60m，設計坡比為0.02。臥管底部接φ1m預制鋼筋混凝土涵管，涵管按明流設計。為防止沿臥管發生集中滲流，臥管在壩軸線上游部分設置兩道截水環，截水環間距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，渠道下游段設退水渠。渠道與用水溝渠銜接。

（3）溢洪道加固設計

溢洪道按5級建筑物設計，洪水標準按20年一遇洪水設計、200年一遇洪水校核。考慮原溢洪槽未襯砌，淤積、分化嚴重，除險加固設計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；一二級陡坡之間設漸變段，漸變段轉角為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鋼筋砼結構，即內壁為0.15m厚C20鋼筋砼結構，外側為0.3m厚漿砌石結構。

（4）為了及時準確的掌握大壩水庫上下游水位情況，本次除險加固設計中，設置2組水尺。同時為了及時監測壩體及壩基的滲流量情況，在大壩下游側設置量水堰。

5 結語

佳縣病險淤地壩除險加固后，經濟效益顯著，壩地種植面積可穩定在35781畝，每年可凈收入1013萬元。攔蓄泥沙4282萬t，根據上游減少的下泄泥沙量替代下游河道的清淤和加堤費用計算，則攔泥效益可達1.84億元，因此，應集聚各方資金，盡快啟動予以實施。陜西水利