横山县病险淤地坝除险加固探讨

横山县病险淤地坝除险加固探讨
摘要：通过分析横山县水土流失和病险淤地坝建设情况，对淤地坝的病险问题进行了探讨，提出了科学可行的除险加固建设方案，以保障淤地坝安全运行，可供情况相近地区行参考
关键词：病险淤地坝除险加固方案
1概况
横山县位于毛乌素沙漠南缘，陕西省北部，无定河中游。

全县辖10镇8乡358个行政村，总人口35.5万人，其中农业人口33万人，总土地面积4333平方公里。

人口密度80人/ km2，有农耕地155万亩，农业人均4.7亩。

年均降水量约为400mm，且多数集中在7、8、9三个月。

全年无霜期为145天。

横山县属黄土丘陵沟壑区第一副区，境内水土流失严重，生态环境脆弱，全县有水土流失面积3380 km2，占总面积的78%。

冲沟发育在1000m以上的沟道11782条，500—1000m长的沟道有3万多条，沟道总长达2.5万km，沟壑密度为3—6km ／km2，水蚀作用强烈，年均输沙模数7810.5t／km2，每年输入黄河的泥沙量高达3300多万t。

建国以来，横山县共建成各类淤地坝2350座，其中骨干坝91座，大型淤地坝228座，中型淤地坝1014座，小型淤地坝1017座，已淤坝地8万亩，形成了赵石畔等7条比较完整的流域坝系，收到了明显的生态、经济和社会效益，为当地群众脱贫致富注入了新的活力。

2淤地坝病险主要问题
根据调查统计，目前，横山县共有199座淤地坝存在病险问题，极大地威胁到下游群众的生命财产安全。

其病险问题主要反映在以下几个方面：
2.1缺乏统一规划，工程布局不合理。

横山县淤地坝主要分布在闭流区。

受当时建设条件所限和生产需要，没有一个整体规划方案和建设体系，使得坝系建设布局极不合理。

单坝控制面积过大，防洪标准极低，库容低。

很多坝当时是为了解决交通问题修建的，没有考虑建设泄水设施和防洪安全问题。

只有小型淤地坝的库容，而控制面积却在十几个平方公里，更有甚者坝控面积达三四十平方公里，却无任何泄水设施，安全隐患极大。

2.2设计标准低，经过若干年运行，均成病坝。

由于横山县大部分淤地坝修建于上个世纪六七十年代，受当时条件所限，许多淤地坝没泄水设施，缺乏控制性工程。

经过几十年的淤积，有的已经淤满，有的坝系功能降低，要从新打坝进行调控，病险问题加重。

2.3工程运行管护不到位。

横山县淤地坝均由所在行政村进行管护，由于缺少资金，有的坝已淤满，长期失修，坝体不同程度都有所损坏，又无泄水设施，有加坝条件的没有加，无加坝条件的等着溃坝，因此形成各类病险坝。

淤积成的坝地村上通过承包的形式在种植，形成有人种无人管护，维修无资金，加重了坝体的病害。

3淤地坝除险加固措施
3.1指导思想。

以“十七大”精神为指导，以控制水土流失，减少入黄泥沙，巩固现有淤地坝淤地成果，发展基本农田，确保粮食安全，改善丘陵沟壑地区群众生产生活条件，促进区域经济发展和巩固生态环境建设成果，为建设小康社会创造良好的环境为总体目标。

3.2除险加固规划原则。

以丘陵山区为主，突出贫困地区；按照“危害第一，病险程度第二”的原则，突出重点，统筹兼顾，优先安排急需加固的病险淤地坝工程；坚持以大、中、小型淤地坝相结合，促进流域防洪、拦泥、淤地、生产协调发展；坚持统一规划、分步实施、分期加高。

3.3 除险加固方案。

依据横山县199座病险坝设计洪水、流域产沙量、淤地坝病险情况及作用、沟道形状和坝系现状等，按流域统筹考虑，优化布局。

主要采取坝体加高加固，建筑物配套加固和对淤地坝进行改建、扩建、合并等方法。

坝体加高加固方案：对淤满的坝若有加高条件的进行加高，对水毁坝体进行补修，对单薄坝体进行加固，对无加坝条件的采取修建泄水设施。

无定河及闭流区是涧地区，其中的淤地坝几乎无加坝条件，只能修补、加固坝体，做泄水设施。

建筑物配套方案：对缺少泄水涵洞、溢洪道、排洪渠等设施的进行增建，对建筑物毁坏的进行补修。

横山的病险淤地坝都没泄水设施，配套方案主要采取修泄水涵洞后接陡坡段加消能送至沟底。

改建扩建方案：为了提高整个坝系的防洪能力，而将其原有中小型淤地坝改建扩建成骨干坝或中型坝，上游新建或扩建为骨干坝后发挥上拦下保作用，可保证下游防洪保收。

在扩建方案中，在病险骨干坝榆树湾、伙场洼下游修建一座宋家峁骨干坝，旨在抬高两坝下游泥面，防止坝外沟底流泥，保护坝体及泄水工程的安全。

合并方案：对一些病险严重且坝间距小，不必加高的坝，可采用加高下坝，二坝合一的措施。

4除险加固设计
4. 1 除险加固设计标准.根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003）和《水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术》（GB/T16453-1996）中有关要求，结合横山县实际，确定各类淤地坝工程设计
洪水标准及淤积年限。

见下表：
淤地坝工程设计标准
坝型单位小型
淤地坝中型
淤地坝大型淤地坝
大（二）型大（一）型
总库容万m3 ＜10 10-50 50-<100 100-<500
洪水重现期设计年10-20 20-30 20-30 30-50
校核年30 50 200-300 300-500
淤积年限（年）年 5 5-10 10-20 20-30
介于横山病险淤地坝无加高坝条件或加高很小，故加固工程设计洪水重现期取下限。

4.2坝体设计。

坝体设计包括坝高、库容、坝体断面尺寸的确定。

(1)坝高确定：对于扩建坝，是通过水文计算、实测库容来确定。

对于加固坝，分两种情况。

有加高条件的，且加高后库容能够满足设计要求的，通过水文计算、实测库容来确定坝高；有加高条件的，但加高后库容不能够满足设计要求的，原有坝高加上加高的部分为设计坝高。

无加高条件的，现有坝高为加固后坝高。

坝高H由拦泥坝高,滞洪坝高和安全超高三部分组成。

即：H=h拦+h滞+h安
1）h拦拦泥坝高由库容曲线查得。

2）h滞滞洪坝高由校核一次洪水总量确定，滞洪坝高为设计淤积面以上一次校核洪水深度，由洪量模数乘以相应的坝控面积可得校核洪水总量，由坝高与库容曲线查得。

3）h安安全超高按下表确定。

土坝安全超高表
坝高（m） 10-20 ＞20
安全超高（m） 1.0-1.5 1.5-2.0
(2)库容确定：主要采取实测法。

对于扩建坝采用实测法。

对于加固坝采用实测与利用地形图推算相结合的办法，对淤积面以下部分通过测量坝高，泥面宽度、长度、比降、坝外沟道形状以及库区1：10000地形图来推算已淤库容；对淤积面以上部分采取实测的办法确定。

(3)坝体断面尺寸选取：坝顶宽根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》、《陕西省水土保持治沟骨干工程技术手册》的规定。

坝高30m以下采用4m，30m以上采用5m。

坝高与坝顶宽度关系见下表。

坝顶宽度的确定
坝高
项目10--20 20—30 30—40
碾压法 3 3.0—4.0 4.0—5.0
有交通要求按实际情况确定
坝坡根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》、《陕西省水土保持治沟骨干工程技术手册》的规定，坝坡应根据坝型、坝高、坝基地质条件、筑坝土料性质、施工方法、运用条件等选取。

当坝高超过15m时，应设置马道，马道宽度取1.5m。

一般在马道处变坝坡，上陡下缓，相差一个级别。

坝高与坝坡比关系见下表。

土坝坝坡比
施工法坝坡类别坝高
10-20 20-30 30-40
碾压施工上游边坡 1.50-2.00 2.00-2.50 2.50-3.00
下游边坡 1.25-1.50 1.50-2.00 2.00-2.50
4.3放水工程设计。

放水工程均由输水涵管、明渠、陡槽组成，采用钢筋砼
结构，其设计流量按4—7日内泄完30年一遇洪水总量确定。

计算消力池的设计流量时，应考虑由于水位变化而导致的放水孔调节，比正常运用时的流量加大20%。

4.4溢洪道设计。

横山病险淤地坝泄水方案主要采取大库容小流量，即坝区库容要大，能满足一次校核洪水总量，泄水设施断面小，流量小。

泄水方式主要采取坝下涵洞，后接陡坡及消能设施，将洪水送至沟底。

涵洞、陡坡及消能的水力计算同放水工程中的涵管、陡坡、消能的计算方法。

5结语
修建淤地坝不仅可以提高粮食生产，减少入黄泥沙，还可以解决周围村庄的人畜饮水问题，方便村民出行。

针对目前横山县病险淤地坝存在的问题，提出了坝体加高加固，建筑物配套加固和对淤地坝进行改建、扩建、合并等除险加固方案，并根据这些病坝情况，提出了除险加固中相关工程的设计计算方案，以供除险加固中借鉴.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。