安塞县周砭沟滩造地方案探讨

惠起萍

（安塞县水土保持工作队 陕西 安塞 717400）

1 概述

周砭沟滩造地工程位于延安市安塞县招安镇周砭村周砭小流域，属延河三级支流，黄土丘陵沟壑Ⅱ区。地貌由梁峁、沟坡、沟床三个单元组成，沟壑纵横，梁峁深切，地形破碎，地表出露层为砂岩，两岸覆盖黄土，主沟道呈“U”形。工程所在流域涉及周屯行政村周砭一个自然村，共有45户，140人，劳力45个，人均耕地3.6亩，人均基本农田1.8亩，人均生产粮200kg，天然林地600亩，人工林400亩，治理程度72%。

流域属温带干旱半干旱气候，其特征是四季分明，春季干燥多风，夏季炎热干旱，秋季秋高气爽，冬季寒冷少雨雪。多年平均气温8.8℃，绝对最高气温36.8℃，年均无霜期157天，多年平均降水量531.3mm，其中汛期6月份～9月份降雨量占全年降雨量的75%以上，最大年降雨量793.9mm（1964年），沟道有常流水，多年平均侵蚀模数为1.2万t/km2·a。

工程所在流域形状接近树叶形，地势大致由西向东倾斜，地质构造属鄂尔多斯台地，坝址河床处岩石出露，岩性属砂岩，有利于坝基防渗。沟道两岸结构完整，上部覆盖着深厚的黄土，高约100m，为沟壑纵横、支离破碎的黄土丘陵梁、峁、沟地形，土质主要为轻粉质壤土。为巩固流域退耕还林和封育治理的成果，使该村人均基本口粮田达到2.5亩，拟在周砭小流域内填沟造地。

2 水文计算

2.1 设计标准及工程组成

按照《国标》规定，确定周砭填沟造地工程设计标准为：设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准50年一遇。根据周砭沟滩造地工程的运作条件，以及对枢纽布设要求，结合工程实际，确定工程枢纽组成为两大件，由坝体和溢洪道组成。

2.2 设计洪峰流量及洪水总量的计算

该工程位于黄土丘陵沟壑Ⅱ区，坝址以上流域总面积2.15km2。依据《延安地区水文手册》，考虑到沟口位于村庄上游附近，林木被破坏，植被稀疏，按黄土丘陵沟壑Ⅱ区进行水文计算，黄土丘陵沟壑Ⅱ区由《延安市治沟骨干工程水文计算定型设计》查得设计与校核洪峰流量与洪水总量为：Q20=48.25m3/s，Q50=64.00m3/s，W20=10.52万 m3，W50=15.37万 m3。

2.3 调洪演算

该工程为填沟造地工程，经实地勘测，初拟设计田面高为11m。根据实际情况，采取溢洪道底高程比设计田面低3m，为陡坡式溢洪道，即在相应坝高8m处，按《技术手册》P43～P49介绍方法进行调洪演算。

（1）根据坝地生产允许的洪水深0.7m～1.2m，本工程能满足坝地生产，故取H2'=0.7m，由 H～V曲线得：H滞=11.7m，V9.7=2.2万 m3，则V滞=V11.7－V拦=2.2－0=2.2万m3。

（2）按20年一遇洪水，求排洪渠设计流量Q排。

由表1试算知Q排=21.8m3/s。

（3）求溢洪道宽度B：由公式B=Q排/MH13/2

其中M为流量系数，一般为1.55～1.60，本工程取M=1.60，则B=21.8/1.6×33/2=2.62m，为施工方便，本工程取溢洪道宽为2.6m。

（4）求溢洪道设计下泄流量Q设泄。设滞洪坝高为11.7m，查得相应滞洪库容为2.2万m3,计算 Q设泄=MB（H2'+H1）3/2=1.6×2×3.73/2=29.61m3/s。根据20年一遇的设计洪水Q20、W20及Q排，求出滞洪库容V滞，看与假设的坝高H12相应的滞洪库容是否相等。若不相等，重新假设H2'，重复上述计算，直至相等为止。

与滞洪坝高相应的库容2.23万m3基本相等，故溢洪道的设计流量Q设泄=29.61m3/s。

3 工程设计

经实地勘测，结合地形条件，初拟本工程建设方案为：新建土坝沟滩造地工程；开挖田间排洪渠工程；新建溢洪道工程。

3.1 土坝工程设计

坝高确定：H设=H拦+H+△H，经调洪知：H拦=11m，H校=1.2m。取安全超高△H=0.8m。H设=11+1.2+0.8=13.0m。

坝体断面尺寸：坝高13m，坝顶宽3m，初拟碾压填筑坝体，根据《规范》要求，拟定坝体内坡比1∶2，外坡比1∶1.5。

填平坝内主沟道工程：根据沟道比降设计田面高程，主沟道长750m，在170m处退台高2.5m；320m处退台高 3.5m；460m处退台高3m；605m处退台高4m；用土填平沟道，可造地80亩。根据《国标》有关规定和地形条件拟定，每台田坎的边埂采用机械碾压，边埂宽为3m，外坡比1∶0.3；每台田边设蓄水埂，采用人工夯实填筑，高出田面0.5m，顶宽0.5m，坡比1∶1。

表1 排洪渠设计流量计算表

填平左1#支沟道工程：根据沟道现状，拟填平沟掌，并开挖排洪渠。拟填平沟掌沟宽2m～20m，深5m～8m。拟沿左岸开挖排洪渠长110m，采用梯形断面，边坡系数m=1，底宽0.6m，高1m。渠底比降1∶300。

3.2 排洪渠设计

根据地形条件，拟在沟道右岸开挖排洪渠，排洪渠总长770m，其中有石基渠长250m，为矩形断面；有土基渠长520m，断面为梯形土渠，边坡系数为m=1，渠底比降1/50。经调洪演算得Q排=21.80m3/s，采用明渠均匀流公式试算得排洪渠底宽1.5m，水深1m，取安全超高0.5m，渠深为1.5m，其中淤泥面以下挖深1m，淤泥面以上筑堤高0.5m，堤顶宽3.0m，外坡比1：1。经实地勘测，拟在新造的基本口粮田上游设防洪堤与排洪渠边埂相连。防洪堤高为12m，碾压施工，顶宽3m，上游坡比1∶2，下游坡比1∶1.5。

3.3 溢洪道工程设计

根据实地勘测，溢洪道设在右岸，全长45m，为陡坡式溢洪道。由调洪演算得，溢洪道宽2.6m，设计下泄流量29.61m3/s，相应堰上水深3.7m；最大下泄流量35.81m3/s，相应堰上水深4.2m。按设计流量设计，按校核流量校核。

由调洪演算知，设计堰上水深3.7m，堰长按水力学要求计算，即2.5H＜δ＜10H，本工程取 δ=2.8×3.7=10.36m，取δ=10m。陡坡段根据地形条件，初拟堰后陡坡段为矩形断面，渠宽为2.6m，比降1/7.5。根据公式：Ln=[P2+（P/i）2]1/2=[42+（4/1/7.5）2]1/2=30.26m。

临界水深hk与正常水深ho的计算：已知：B=2.6m，Q泄=29.61m3/s，i=1/7.5，故陡坡段进口水深等于堰后临界水深hk。

与Q设泄=29.61m3/s基本相等，即ho=1.11m。ho

溢洪道由渐变段、宽顶堰、陡坡段三部分组成，均采用M10浆砌石砌筑而成。为了使宽顶堰与上游坝地排洪渠更好地连接，进口渐变段拟为八字墙扭面形式，长为5m；进口断面与排洪渠相同，为梯形断面，底宽1.5m，边坡系数为m=1，渠深1.5m，衬厚0.5m。进口设做一深1.0m，宽0.5m的齿墙。出口断面与宽顶堰相同，侧墙断面结构形式均与宽顶堰相同。宽顶堰断面拟为矩形，由调洪演算得知堰上水深为3.7m，，本工程取δ=10m，宽顶堰高为堰上水深加安全超高，取安全超高为0.5m，则宽顶堰高为3.7+0.5=4.2m，渠底宽2.6m，宽顶堰侧墙顶宽0.5m，侧墙底宽2.3m，基础厚0.5m，基础外伸0.2m。进出口处设深0.5m，宽0.5m的齿墙。根据水力计算确定，陡坡段起始侧墙高和宽顶堰相同，侧墙结构尺寸也相同，陡坡段末端水深1.27m，安全超高0.33m，则末端侧墙高为1.6m，侧墙为重力式挡土墙，顶宽0.5m，底宽 1.2m，基础厚 0.5m，外伸 0.2m,每隔10m设一齿墙，齿墙宽0.5m，伸入基础0.5m。出口为整体岩石，故不做消能设施。

4 结语

通过分析计算，周砭小流域沟滩造地工程坝高13m，顶宽3m，坝顶长55m。内坡1∶2，外坡为 1∶1.5，拦泥坝高 11m，淤地面积125亩。溢洪道长45m，堰和陡坡段宽均为2.6m。工程实施后，可新增利用基本口粮田125亩，按亩产500kg计算，每年可净收入43750元，为当地农业生产创造了良好的条件，促使当地农民改变了过去广种薄收的习惯，提高了劳动生产率，有力促进了农村经济的发展。同时，还可促进流域退耕还林和封育治理的开展，明显改善当地的小气候。陕西水利