山丘区小型水库坝坡冲刷原因及措施

陈会胜，赵玉承，庄新乐

（1.莒县水利局，山东 莒县 276500；2.山东滨海水利工程有限公司，山东 莒县 276500；3.莒县水利建筑安装队，山东 莒县 276500）

莒县现有小型水库212座，其中小（1）型水库21座，小（2）型水库 191座，总库容 8274 万 m3，兴利库容4868万m3。2018年莒县年降水量达1060mm，局地短时强降雨2.5h达到199mm，遭受了自1974年、1998年以来最强降雨袭击，水库安全运行受到了极大的考验，部分自建库以来从未溢洪的小型水库出现溢洪现象，个别小型水库出现背水坡水冲沟、局部滑坡等轻微险情。针对这一情况，进行了认真的分析研究，及时制定维修养护方案，对水毁工程进行维修养护，取得了较好的效果。

1 山坡洪水冲刷坝坡原因

1.1 山坡洪水汇集坝顶，造成背水坡滑坡

山丘区小型水库两侧坝端多连接至两岸山坡，两岸山坡高程较高，部分坝段还作为交通道路连接两岸山坡，路长坡陡，遇到强降雨，两岸山坡雨水通过两岸道路短时间汇流到大坝坝顶上，冲刷坝坡；由于大坝坝顶路面平整，山坡洪水汇集到大坝坝顶后水流放缓，洪水中携带的泥沙沉积在大坝坝顶，致洪水水面抬升漫过坝顶路沿石，洪水散排（无组织排水）冲刷背水坡，造成背水坡坡面水冲沟，严重时发生滑坡现象。

1.2 雨水入渗冲刷，造成土石坝滑坡

产生土石坝滑坡的基本因素，实质上是滑动力的增加与抗滑力的不足。汛期雨水长期入渗，土壤含水量饱和，致使坝体或坝基内孔隙水压力改变，改变了坝体抗滑力与滑动力的平衡，滑动力增加，抗滑力下降；遭遇短时强降雨，坝顶水流漫过路沿石直接冲刷坝坡，形成水冲沟，严重地导致坝体失稳滑坡。

1.3 水库背水坡横向排水沟设置不合理

水库大坝坝顶排水口设计时，一般均未充分考虑坝端两岸山坡汇水量，排水口对应排水沟间隔50m设置一处，间隔较大，在瞬时大量山洪汇聚坝顶的情况下，造成坝顶排水不畅，水面抬升漫过路沿石冲刷坝坡。

1.4 草皮护坡质量较差，造成水冲沟

小型水库除险加固工程实施时，背水坡一般采用当地砾石、粗砂石、壤土等散状材料压实填筑，土质情况差、土壤贫瘠，不利于草皮生长。莒县春旱、冬寒、土质差等原因，导致小型水库背水坡草皮生长缓慢、质量较差。背水坡草皮质量差，不能有效地固土、防冲刷，遇到水流冲刷坝体时，极易形成水冲沟，严重时可能发生坝体滑坡。

2 主要措施

2.1 采取工程措施，阻断坝端山坡洪水

一是对左右两侧坝端防汛路整修硬化，采用C25混凝土路面，增加左右两侧坝端的抗冲刷能力，防止雨水对坡面冲刷，减少来水中泥沙含量。

二是在路两侧设置排水沟，将可能汇入大坝坝顶的洪水向两侧排水沟分流，减少坝顶来水量。排水沟采用M10浆砌毛石砌筑，内侧采用粗料石镶面，排水沟沟底、沟顶均采用M15水泥砂浆抹面，排水沟尺寸为0.6m×0.6m（宽×深）。

三是在防汛路路面选择合适的位置设置截水沟，将两侧山体汇集的雨水通过截水沟向两侧排水沟内分流，尽可能地减少坝顶来水量。截水沟顶部设雨水篦子，下部采用M10浆砌毛石砌筑。这样通过防汛路硬化、路两侧设置排水沟、路面设置截水沟挡水坎等工程措施，实现了对山洪的有效拦截、层层分流，有效地减小了大坝坝顶的来水量，防止泥沙沉积坝顶，降低了背水坡出现冲沟、滑坡的可能性。

2.2 增加背水坡横向排水沟数量，加大排水能力

《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）中规定横向排水沟可50～100m设置一条；根据莒县山丘区小型水库实际情况，充分考虑山坡洪水来水量，应加大背水坡横向排水沟密度，将横向排水沟间距可调整为20～30m，同时增加排水沟宽度，增大排水沟排水能力，确保山洪能够及时下泄，保证坝体安全。

2.3 抬高坝顶路沿石高度，加大挡水能力

坝顶路沿石主要作用是将坝顶洪水流约束导入排水沟内，使坝顶排水由散排（无组织排水）变为集中排水（有组织排水），防止水流冲刷坝坡。在项目实施中，将水库坝顶路沿石外露面高度由5cm加大到8cm，同时对坝肩培土加固，增加路沿石的稳定性，增大路沿石拦截洪水能力。

3 结语

山丘区小型水库大坝坝顶多连接两岸山坡，遭遇短时强降雨山坡易形成较大水流直接汇流至大坝坝顶，易造成泥沙淤积、水面抬升漫过坝顶路沿石，导致雨水散排（无组织排水）冲刷背水坡，对水库背坡坝体造成冲刷、滑坡等危害，影响水库大坝安全运行。莒县针对山坡洪水的处理方案较好地解决了这一难题，值得在山丘区小型水库除险加固、维修养护等工程中推广应用。