橫山縣元坪流域示范壩系建設方案探析

申雷（橫山縣水土保持監督站陜西橫山719100）

橫山縣元坪流域示范壩系建設方案探析

申雷
（橫山縣水土保持監督站陜西橫山719100）

本文在分析元坪流域溝道特征、水土流失規律、建壩資源、溝道工程運行現狀及存在問題的基礎上，對元坪流域壩系的工程布局、建設方案、防洪能力進行了的探討和比選優化，提出了最佳的元坪流域壩系建設方案，以供情況相近流域治理時借鑒。

淤地壩；建設方案；設計分析

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，屬無定河一級支流蘆河的一級支溝，流域面積131.4km2，相對高差369m，為黃土丘陵溝壑第Ⅰ副區，流域地形支離破碎，水土流失十分嚴重，年侵蝕模數為13000t/km2。涉及艾好峁、趙石畔、橫山鎮三個鄉（鎮）的9個行政村，總人口9816人。雖然該流域水土保持建設取得了一定的經濟社會效益。但該流域壩系結構尚不完善，絕大多數淤地壩已淤滿，壩系防洪標準較低，直接威脅已成壩地的安全生產，因此，加快壩系建設，提高壩系防洪能力，迫在眉睫，勢在必行。

2　流域水文特性

2.1氣象

元坪流域屬北溫帶干旱半干旱大陸性季風氣候，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℃，無霜期145天，年蒸發量2088mm，封凍日在11月下旬，封凍期一般為4個月。流域降水特點為年際變化大，年內分布不均，且多以暴雨形式出現，多年平均降水量397.8mm。

2.2水文

元坪流域徑流受降水特點的影響，也呈現出年際變化大，年內分配不均，且多以洪水形式出現的特點。據觀測，流域最大年徑流量達532.1萬m3，最小年徑流量僅126.1萬m3，多年平均年徑流量為303.4萬m3。多年平均汛期（6月～9月）徑流量為197.2萬m3，占多年平均徑流量的64.9%。頻率為p的曲線模比系數Kp、洪峰模數和洪量模數見表2-1。

2.3泥沙

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

表2-1　元坪流域不同重現期kp值

3　壩系布設方案優化

3.1方案

根據流域地形、溝道工程現狀和水沙資源情況，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，在其干溝范圍內實現上攔、中蓄、下灌的目標。按照這個思路，提出以下兩個方案：

方案一：采取各大支溝、主溝道上游全攔全蓄布設方案。各大支溝及主溝上游均采用全攔全蓄，共布設30座骨干壩，其中現狀骨干壩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。工程總數達到165個。

方案二：采取各大支溝全攔全蓄、擴大主溝道種植體系的方案。方案二和方案一布設工程總數相同，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。為了利用楊莊科現有壩地7.6hm2，將楊莊科壩增設溢洪道，將主溝道種植體系擴大為8個壩，楊莊科壩以上的剩余面積全攔全蓄。由于楊莊科增設了溢洪道，加大了主溝道泄洪壓力，下游幾個壩經過調洪演算，滯洪庫容和溢洪道斷面需要加大，增加了工程的投資；同時由于加高壩體，古石公路20km需要改道，投資至少60萬元，居民搬遷費需216萬元。

3.2方案比選

兩個布局方案雖然工程數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，由于其樞紐結構的不同，兩者的運用方式和水沙的控制能力存在較大的差異。現從以下幾個方面進行方案比選。

建設條件比選：方案一上游區及各支溝采用了“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，水沙控制程度達到了84.55%，蓄水減沙效益比較顯著，優點在于淹沒損失小，后期壩地面積有所增加，有利于盡快形成相對穩定壩系；但缺點是楊莊科現有壩地不能及時利用。而方案二的優點在于楊莊科現有壩地可以馬上利用，能盡快利用現有壩地資源發揮種植效益，近期效益顯著，符合部分群眾的切身利益；缺點是整個流域骨干壩控制面積減小為107.5km2，蓄水攔沙效益降低，因此還增加了主溝道的泄洪壓力，主溝道工程建設加高壩體，將淹沒古石公路、學校和80戶左右的居民，直接經濟損失276萬元，并且增加了下游各單項工程的投資。從工程建設條件來看，方案一優于方案二。

攔沙能力比選：方案一實施后，127座工程的攔泥庫容為2321.6萬m3，在工程建成第10年，可攔泥726.93萬m3，在工程全部達到淤積年限后，可攔泥2321.6萬m3。方案二實施后，127座工程的攔泥庫容為2226.31萬m3，在工程建成第10年，可攔泥725.43萬m3，在工程全部達到淤積年限后，可攔泥2226.31萬m3。從攔沙能力比較結果來看，方案一優于方案二。

表4-1　元坪流域溝道壩系工程建設規模表

壩系防洪保收能力比選：方案一和方案二實施后，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看，方案二優于方案一。

經濟效益分析比選：

方案一：工程規劃總庫容3453.79萬m3，攔泥庫容2321.6萬m3，可淤地544.2hm2。工程總投資4036.11萬元，搬遷修路費用為30萬元，凈現值3433.18萬元，效益費用比1.88，內部收益率16.7%。

方案二：工程總庫容3358.5萬m3，攔泥庫容2226.31萬m3，可淤地530.7hm2。工程總投資4255.63萬元，淹沒損失費276萬元，凈現值3041萬元，效益費用比1.69，內部收益率14.7%。方案一優于方案二。

3.3方案選擇

兩個方案通過從建設條件、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，確定方案一為本工程建設方案。

元坪流域在規劃的127座淤地壩工程，有17座是在原淤泥面上新建，整個壩系建設規模如表4-1所示。

4　結語

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

（責任編輯：暢妮）

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