陜西黃土高原地區淤地壩蓄水問題探討

呂薛鋒,王 程

（陜西省水土保持勘測規劃研究所（陜西省水土保持生態環境監測中心）,陜西 西安 710199）

1 引言

淤地壩是黃土高原地區防治水土流失最有效的措施。淤地壩攔泥淤地,變害為利,既可以增加耕地面積,又能提高農業抗旱能力,是勞動人民智慧的結晶。陜西省目前共建成淤地壩3.39 萬座,占全國數量的一半以上,位居全國第一[1]。在長期的水土保持工程管理實踐中,淤地壩能否蓄水成為討論的焦點,尤其是陜北黃土丘陵溝壑區,常年受到干旱缺雨的影響,水資源十分缺乏。能否將淤地壩當成小型水庫蓄水使用,蓄水后怎么管理？這些問題都值得進行探討。

2 淤地壩與小（2）型水庫的區別與聯系

2.1 兩者定義

淤地壩：一般認為最早的淤地壩是由山體滑塌自然形成的,人們稱之為天然聚湫。現在定義為在多泥沙的溝道修建的以控制侵蝕、攔泥淤地、減少洪水和泥沙災害為主要目的的工程設施,庫容不大于500 萬m3,壩高不超過30 m[2]。

小（2）型水庫：《史記·夏本紀》記載大禹治水活動,“行山表木,定高山大川。……左準繩,右規矩,載四時,以開九州,通九道,陂九澤,度九山。”這其中“陂九澤”,就是用堤壩工程把湖澤和低洼地方圍起來,這就是原始的水庫工程。現在按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL 252-2017）》劃分,根據其工程規模、效益和在經濟社會中的重要性,小（2）型水庫被劃分為五等建筑物,庫容大于或等于10 萬m3小于 100萬m3,壩高不高于30 m[3]。

2.2 組成結構

淤地壩（指治溝骨干工程）由三大件組成,壩體、溢洪道、放水建筑物,水庫同樣由三大件組成,壩體、溢洪道、放水建筑物。溢洪道和放水建筑物功能基本上都一樣,只是水庫有長期引水的需求,淤地壩要求7 d內放空壩內蓄水,蓄渾排清。兩者從組成結構上看,并無區別,但從具體細節構造分析有所不同。淤地壩壩頂大多數未硬化,少數由現澆混凝土、磚鋪裝等進行硬化。水庫壩頂一般用現澆混凝土硬化,壩頂上游側設置防浪墻,墻頂一般高出壩頂1.2 m～1.5 m。防浪墻堅固不透水,用漿砌石或混凝土建造,其基礎牢固埋入壩內,并與大壩的防滲體緊密連接。水庫壩基處理需滿足滲透穩定,控制滲流量、靜力和動力穩定、允許沉降量和不均勻沉降量等,保證壩的安全運行。淤地壩的壩基處理相對水庫較為簡單,不涉及復雜的防滲處理。表1是選取同樣壩高10 m～20 m,對淤地壩、水庫壩體結構對比。

表1 淤地壩、水庫壩體結構對比

續表1

2.3 設計、施工要求

淤地壩、小（2）型水庫設計資質均為水利水電工程設計丙級以上資質。淤地壩、小（2）型水庫施工資質要求,均為水利水電工程施工總承包叁級（含叁級）以上資質。

淤地壩,一般黃土、類黃土都可作為碾壓筑壩土料,其有機質含量不超過2%,水溶鹽成分不超過5%。壩體干容重按最優含水率控制,不得低于1.55 t/m3。水墜壩,用水力沖擊土體,使之成為較高濃度的液態泥漿,輸入筑有人工碾壓邊梗的壩面沖填畦內,經自重脫水固結而成的土壩[6]。水庫均質壩,一般由具有粘性的壤土組成,壓實后的防滲體防滲系數不大于1×10-4cm/s,壓實度為95%～97%。黃土質地屬于壤土,使用黃土類筑壩,破壞其原狀結構,壓實后不再具有濕陷性。淤地壩、水庫均質壩體施工主要材料相同,施工方式基本相同,水庫對壩體壓實度、防滲要求更為嚴格。淤地壩壩高超過15 m時,應在下游坡每隔10 m左右設置一條馬道,馬道寬度1.0 m～1.5 m。水庫均質壩沿上下游壩坡每隔10 m設置馬道,馬道設置在邊坡處,其寬度不小于1.5 m～2.0 m。

2.4 運行管理

淤地壩水毀情況71%都與壩體相關[7],小型水庫,水毀部位48%與壩體相關[8],可見壩體施工質量決定著淤地壩、小型水庫的運行安全。

淤地壩管理較為粗放,壩頂亦可作為連通溝壑兩岸道路來使用,設計時也有此要求。甘肅省定西縣90%以上淤地壩成為交通道路的重要組成部分[9]。淤地壩壩頂作為道路使用時,按照道路標準要求進行設計。水庫一般不考慮壩頂用作道路,管理較為封閉。水庫有專職安全監測部門,安全監測的項目,主要包括壩面垂直位移和水平位移,滲流量及滲水的渾濁度,上、下游水位。淤地壩無此項監測內容,只有工程檢查觀測要求。淤地壩由地方水行政部門管理,水庫防汛由應急管理部門負責管理。

3 結論

淤地壩不宜長期蓄水,長期蓄水不符合規范要求。水利部關于進一步加強黃土高原地區淤地壩工程安全運用管理的意見水保[2019]109號,明確指出“汛期所有淤地壩工程必須空庫運行,嚴禁蓄水運用”。這就要求,在工程實踐中,汛期淤地壩不能蓄水,這是條紅線。若確實有需求的,改變其功能的,淤地壩（碾壓型式筑壩）,必須經專家論證,提高工程建設和防洪標準,除險加固,增加安全監測內容,必須進行穩定分析計算,安全評估后,嚴格履行報批和驗收程序,辦理淤地壩工程銷號手續,方可允許蓄水。蓄水后按照小型水庫模式運行管理。運行管理中重視蓄水后對岸坡穩定性的影響,避免產生大的塌岸、滑坡等,影響壩的運行安全。由于水墜壩和小（2）型水庫施工方式、施工材料有質的區別,因此水墜壩不宜作為水庫蓄水使用。