佳县病险淤地坝除险加固探析

磨占尚 马振明

（佳县水利局 陕西 佳县 719200）

1 概况

佳县位于陕西省北部，为南北狭长的带状形，总面积2028km2，境内地形复杂，梁峁起伏，沟道纵横。全县划为三个类型区，即生沙区，面积617km2；黄河丘陵沟壑区，面积1060km2；黄河沿岸土石山区，面积180km。全县共有8镇12个乡653个行政村28万人。属温带大陆性气候，多年平均降水量395mm，主要集中在七、八、九3个月，占年降雨量的62%。全县主要河流有佳芦河、盐沟河、车会河等8条大河流，共同特征是常流量小，洪峰高历时短，流量季节性变化较大，年内水位变幅明显，水色浑浊含沙量高。县域经济主要靠农业、林业、牧业等，人均收入1100元。

2 佳县水土流失及淤地坝建设现状

2.1 佳县水土流失状况及特点

佳县是黄河中游54个水土流失重点县之一，属陕西省水土流失极强地区，土壤侵蚀模数变幅在1万t/km2～3万t/km2之间，多年平均侵蚀模数为2.26万t/km2，多年平均输沙量为4502万t，占榆林地区入黄河沙的8.8%。

佳县水土流失的成因，一是因为恶劣的自然、气候和地质环境；二是人为的破坏，包括历史形成的广种薄收，无科学的耕种，不合理的开发建设等。水土流失主要特点是：地表土壤及其母质，基岩受水、风、冻融和重力等多种外力的作用下，产生了侵蚀物质的质、数和位置的变化，搬用和堆积形成各式各样的自然状态。其中水力侵蚀危害最为严重，尤以雨滴击溅侵蚀，层状侵蚀，细沟状面蚀和浅沟、切沟、冲沟、山洪等侵蚀为最，一经暴雨出现，全部泥沙输入黄河。

2.2 佳县淤地坝建设

建国以来，佳县以淤地坝建设为龙头，使得全县水土保持工作取得巨大成绩。全县淤地坝建设项目从上世纪五十年代开始，六十年代未和七十年代形成了群众性的打坝高潮，特别是七十年代，水力冲填筑坝的先进施工方法推广后，大大加快了淤地坝建设进展。八十年代未和九十年代初，新建了治沟骨干坝工程，沟道内坝址上游基本得到控制，近几年开始以流域坝系治理为主。截止2013年，全县建设淤地坝4526座，其中骨干坝18座，大型坝380座，中型坝2524座，小型坝1064座，设施面积49858亩，有效面积40280亩，全县总计治理面积113398亩。这些淤地坝在促进当地农业生产、服务于社会经济中发挥了重要作用，深受群众欢迎。

3 淤地坝现状评价及存在问题

3.1 工程布局评价

佳县4500座淤地坝大部分建于农业学大寨的20世纪七十年代。从各个区域各级沟道的布设来看，总体遵循的是：大沟配置大坝，支沟配置中坝，小沟配置小坝。由于当时是群众性的建坝，沟道内基本是荒无一生，在布置密度上比较稀，各单坝控制面积较大。从建坝的次序看，当时建坝是从上游开始治理，一直往下布局，个别有条件的地方建一座控制性的大坝。淤地坝建成后上游有旱涝保收的高产田，下游大部分有四季常流的泉水，给当地群众生活灌溉用水提供了有利条件。

3.2 工程运行评价

经过近六十年的运行，大部分淤地坝库容已淤满，淤地面积基本种植收益，投入生产，但是由于过去建坝时大部分未经勘测设计，加之当时技术条件和管理因素制约，使得大部分淤地坝未经业务部门设计，多数坝未配套放水建筑物，只是淤积后开设个临时性溢洪道，淤积初期，还可运行，集体保护责任基本完善。后来由于体制改革，使得大部分淤地坝承包到户，就形成了有人种植收益，无人管理养护的局面，日久天长，使得多数淤地坝沦为病险坝，有的坝体冲垮，有的溢洪道冲垮降低，形成沟道位移等。

3.3 存在主要问题

目前淤地坝的病险问题主要集中在中型以上，都是早期建设，技术指标或结构尺寸不满足相应的技术规范要求，防洪标准低，泄洪能力差，加之主要建筑物出现程度不等的严重损毁，垮坝洪水影响范围内有村庄、学校、道路等基础设施，安全隐患较大。同时，近年来，淤地坝国家投入资金较少，群众无力承担，维修管护不到位，日积月累，导致全县病险坝数量较多，除险加固任务重。

4 除险加固方案

4.1 指导思想

根据佳县各地淤地坝的沟道特征，水土流失特点和淤地坝工程现状，分析淤地坝特征和规律，按照拦泥、淤地、发展农业经济的总体要求，确定淤地坝除险加固措施，总的指导思想是以防治水土流失、减少入河泥沙、提高水资源为目标，以病险建设为重点，巩固现有淤地坝建设成果，完善病险淤地坝结构，最大限度的发挥现有淤地坝的防洪、拦泥蓄水、淤地等效益，为当地生态安全和粮食安全创造条件，为建设社会主义新农村奠定良好的基础环境。

4.2 任务及原则

本次规划维修加固大小淤地坝787座，其中大型坝67座，中型坝663座，小型坝57座。除险加固的原则为，按照危害第一、病险第二的原则，对群众生命财产威胁大的，首先进行维修；除险加固中，以大中型坝为主，配套小型坝，上下淤兼顾，干支沟结合，提高防洪能力，保证坝体安全。做到拦、蓄、排、种、养相结合，最大限度地发挥淤地坝的种植和拦泥功能，以满足社会经济发展的需要，确保淤地坝除险加固工作顺利进行。

4.3 建设规模及布局

787座淤地坝除险加固总投资2.27亿元，计划分三年实施完成。除险加固完工后，可新增淤地面积8301亩，保护坝地35781亩，拦泥4282.7万m3。根据全县三个区的特征，风沙区秃尾河直流布局大型坝3座，中型坝67座，丘陵区佳芦河支流布局大型坝40座，中型坝219座，小型坝10座，丘陵区直入黄河支流布局大型坝24座，中型坝375座，小型坝47座，布局以大中小相结合，优先安排急需加固的病险淤地坝。

4.4 除险加固方案

依据设计洪水、泥沙产量、淤地坝病险情况及作用，对各病险坝进行对症下药、因地制宜、科学除险。根据佳县不同类型区的水文、气候、泥沙特点，针对现有病险坝存在的问题，结合全县病险坝建设与社会经济发展特点，确定病险坝除险加固的具体措施。对水毁坝体采取填筑、夯实、加固的方式，进行除险加固；对配套不完善的病险坝，通过改建、扩建的方式，完善淤地坝设施，确保其安全运行；对已经淤满的坝体，通过加高等方式，促使其继续发挥作用；对排水不畅或无排水的淤地坝，要综合考虑，通过增加溢洪道等方式，提高其运行能力。总之，要通过除险加固，提高淤地坝的防洪、拦沙能力和水资源利用率，使病险坝的拦、蓄、种等效益得到充分发挥。下面以龙王庙沟淤地坝除险加固进行举例说明。

龙王庙沟淤地坝位于佳县县城南部55km的康家港乡，坝高20m，坝顶高程894.0m（假定高程120.0m），坝顶长 109m，坝顶宽5m，坝基宽99m，迎水坡坡比1∶2.4，背水坡坡比1∶2.3。截止2006年底水库淤积泥沙33万m3。存在病险问题为：一是该库无排沙设施，上游来沙全部拦截，使得水库淤积严重。二是大坝无防护、排水措施，背水坡出现渗水、流泥现象。三是大坝无放水洞、溢洪道毁坏。四是大坝无安全监测设施。

龙王庙沟淤地病险问题具有代表性，反应了佳县所有淤地坝的病险问题。针对淤地坝存在的主要安全隐患及存在问题，确定本次除险加固工程的内容如下：

（1）大坝加固培厚，使其满足渗流及抗滑安全性。

根据大坝坝顶高程计算结果，坝顶加高至898.70m高程。改造坝顶道路，设计标准为四级道路，路面采用20cm厚的泥结石路面，下部铺设20cm厚的碎石垫层路基，上游侧设M7.5浆砌石路沿，下游侧设M7.5浆砌石坝顶排水沟。对迎水坡进行整修改造处理。填土培厚清除表层0.5m左右的松动浮土，对上游坝坡采用0.3m厚浆砌石内嵌干砌石护坡，下部铺设0.2m厚的砂砾料垫层。对背水坡采用种植植物防护，下游坝坡及两侧岸坡设置纵向排水沟。坝坡、岸坡、马道排水沟均采用浆砌石结构，并设置浆砌石矩形排水沟。下游坝坡脚设置排水棱体。

（2）新建放水设施。

新建放水建筑物由放水卧管、输水涵管及输水明渠的组成。卧管采用台阶式取水方式，其断面最小尺寸宽×高为1.0m×0.6m，卧管共设14级，每级高差0.5m，采用C20钢筋砼结构。各级放水孔孔口尺寸均为φ0.3m的圆孔。卧管采用预制圆台体封盖。为便于卧管放水孔操作运行，卧管顶部至右岸坝肩回填一条宽1.5m的运行管理便道。涵管全长60m，设计坡比为0.02。卧管底部接φ1m预制钢筋混凝土涵管，涵管按明流设计。为防止沿卧管发生集中渗流，卧管在坝轴线上游部分设置两道截水环，截水环间距10m。涵管末端接混凝土消力池，消力池宽3m，长3m，高度为2.5m。消力池后接输水明渠，渠道下游段设退水渠。渠道与用水沟渠衔接。

（3）溢洪道加固设计

溢洪道按5级建筑物设计，洪水标准按20年一遇洪水设计、200年一遇洪水校核。考虑原溢洪槽未衬砌，淤积、分化严重，除险加固设计将在原溢洪道位置新建正向开敞式溢洪道。溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段及尾渠段等部分组成，总长度100.728m。加固改造溢洪道泄槽采用梯形断面，底宽4m，侧墙坡比为1∶0.5，纵向采用两级坡。第一级坡坡比i=0.2，总长13.56m；一二级陡坡之间设渐变段，渐变段转角为15.26°，控制半径为30m，长度为7.53m；第二级坡坡比i=0.5，总长20.4m；二级陡坡末端接挖深式消力池；泄槽段采用M7.5浆砌石和C20钢筋砼结构，即内壁为0.15m厚C20钢筋砼结构，外侧为0.3m厚浆砌石结构。

（4）为了及时准确的掌握大坝水库上下游水位情况，本次除险加固设计中，设置2组水尺。同时为了及时监测坝体及坝基的渗流量情况，在大坝下游侧设置量水堰。

5 结语

佳县病险淤地坝除险加固后，经济效益显著，坝地种植面积可稳定在35781亩，每年可净收入1013万元。拦蓄泥沙4282万t，根据上游减少的下泄泥沙量替代下游河道的清淤和加堤费用计算，则拦泥效益可达1.84亿元，因此，应集聚各方资金，尽快启动予以实施。陕西水利