淤地坝

第4章淤地坝

4.1 概述

淤地坝是指在沟道中修建的具有缓洪、拦泥、淤地、发展生产等功能的水土保持工程，一般由坝体、放水建筑物和溢洪道三部分组成，距今已有400多年[1]。根据淤地坝的规模、功能和作用的不同，淤地坝运行有单坝运行和坝系运行两种方式，骨干坝在其中发挥着主导和控制作用。

4.1.1 淤地坝的发展[1～5]

淤地坝诞生历史悠久，是现代坝工建设领域取得的一项具有重大意义的技术成就。实践证明，淤地坝在拦泥淤地、防洪减蚀、改变农业生产条件、促进土地利用结构调整、控制入河泥沙等方面发挥着重要作用。

淤地坝的发展历史大致可分为三个阶段：

（1）早期人工修筑阶段（1569年～1949年）；

（2）试建阶段（1949年～1985年）；

（3）兴建治沟骨干工程阶段（1986年～现在）。

最早的淤地坝不是人工修筑，而是地震和地下水等作用，造成沟坡发生大体积的滑坡或塌坑，堵塞河道，形成天然坝库。明代隆庆三年（公元1569年），陕西省子洲县境内的黄土洼，因沟壑两岸山体发生大规模滑坡，堵塞河道，形成天然聚湫，聚水拦泥，后经过人工修整，形成高为62m，集水面积为2.72km2的淤地坝，见图4.1。它长期拦蓄洪水泥沙，淤地53hm2，坝地土地肥沃，连年丰收。人工修筑淤地坝的记载最早见于明代万历年间（公元1573 ~1619年）的山西省《汾西县志》，距今已有400多年。早在清代嘉庆之前（公元1796年），淤地坝开始引起官方的重视，并由山西省西部地区向周边地区及陕西省北部区域推广。1945年黄河水利委员会批准关中保持试验区在西安市荆峪沟流域修建淤地坝一座，是黄河水利委员会在黄土高原修建的第一座淤地坝。

从1949年开始在陕西省米脂县试修淤地坝。1952年绥德水保站成立以后，以绥德、蜜汁、佳县、吴堡四县为重点试建区，积极宣传推广修建淤地坝，两年内修建淤地坝214座，一般坝高5～10m。1953年～1957年在晋、陕、蒙得到了大面积推广，筑坝技术也得到了普及。仅榆林地区先后修建淤地坝9210座，其中百万方以上29座，并举办淤地坝技术培训班，边试建边示范，西峰水保站也

重点开展了塬面治理和沟壑治理的试办和推广，创建了南小河沟十八亩台沟壑土坝。

1986年以后，在认真总结筑坝经验教训以后，为提高防洪标准，仅国家纪委立项批准，开展在黄河中游地区进行了治沟骨干坝专项工程建设。骨干坝工程由于库容较大，不仅有拦泥库容，而且有防洪库容。2000年以后随着淤地坝工程的大量建设，已逐渐形成坝系。主要遵循“小多成群，骨干控制，上拦下保，综合利用”，实现其拦泥、淤地、防洪、保收等综合效益。

图4.1 陕西省子洲县境内天然形成最早的淤地坝

据2010年黄河流域水土保持公报，截至2008年年底，黄土高原地区已建成淤地坝91093座，其中骨干坝和大型淤地坝5509座，中型淤地坝11234座，小型淤地坝74350座。按区域分：多沙区占总数的93.4%，多沙粗沙区占总数的75.1%。截至2008年年底，黄河流域分省（区）淤地坝建设情况详见表4.1[17]。

表4.1 黄河流域分省（区）淤地坝建设情况

省（区）

淤地坝（座）

小计

骨干坝、

大型坝

中型坝小型坝

合计91093 5509 11234 74350 青海574 154 97 323 甘肃1465 508 372 585 宁夏1117 347 324 446 内蒙古2376 735 517 1124 陕西38951 2555 9045 27351 山西44575 1032 590 42953 河南2035 178 289 1568

4.1.2 淤地坝的作用

淤地坝属水土保持沟道治理工程，是黄土高原水土保持生态建设的关键性措施之一，其作用主要有以下几点[1～5][17]。

（1）拦泥保土，防洪减灾

拦蓄坡面下泄的洪水泥沙，削减洪峰，调节洪水径流，提高沟道工程防洪标准，减少洪水灾害，保持下游农田、城镇、村庄、道路、工况和群众生命财产安全。

（2）稳定岸坡，防止侵蚀

抬高侵蚀基点，固定河床，减少沟道比降，制止沟底下切；防止沟岸坍塌，稳定沟坡，防止和减缓沟道扩张与沟头前进。经过坝库调节之后的下泄洪水，冲蚀强度减小，降低了对下游沟道的侵蚀能力。

（3）淤地造田，改善农业生产条件

通过拦泥淤地，增加基本农田面积，发展农业生产，提高农民群众生活水平。坝路结合，便利了山区的道路交通，改善了当地群众的生产生活条件。

（4）滞洪蓄水，合理利用水资源

沟道坝系的形成可以抬高地下水位，增加沟道长流水。一些淤地坝前期利用库容蓄水，进行灌溉和发展养殖业，解决人畜饮水困难，使黄土高原地区有限的水资源得到充分利用。

（5）促进土地利用结构调整

淤地坝建设所新增的坝地、水地、是解决或部分解决人畜口粮的重要途径，是大面积植被被恢复的可靠保证。通过土地利用结构和产业结构调整，促进陡坡退耕还林还草，并能确保退得下、留得住、不反弹，改善当地生态环境，实现社会经济的可持续发展。

4.2 淤地坝设计

工程设计的依据是相应的设计规范。关于淤地坝我国水利行业现行的设计规范为《水土保持治沟骨干工程技术规范(SL289-2003)》[6]。在本节中，将主要依据《水土保持治沟骨干工程技术规范(SL289-2003)》，进行相关内容的介绍。4.2.1 枢纽布置设计

以淤地坝为主体的水利水电枢纽与一般土石坝枢纽类似，主体建筑物包括大坝、放水建筑物、溢洪道等。枢纽布置设计就是优化选择这些建筑物的位置，在适应当地地形、地质、水文、水工、施工等具体条件的情况下，达到既安全又经

济的目的。

淤地坝枢纽布置设计的一般原则为[6～7]：

（1）骨干坝坝址选择应符合以下要求：

1）坝轴线短工程量小宜采用直线。

2）应有宜于布设放水工程溢洪道的地形地质条件宜选择岩基或粘土基础

3）坝址附近应有较充足的筑坝土石料等建筑材料

4）坝址应避开较大弯道跌水泉眼断层滑坡体洞穴等坝肩不得有冲沟

（2）放水工程布设应符合以下要求

1）卧管布设应综合考虑坝址地形条件、运行管护方式和坝体加高要求等因素，选择岸坡稳定、开挖量少的位置

1）涵洞轴线布设应尽量与坝轴线垂直进口处应设消力池或消力井与卧管连接，涵洞的进口、出口均应伸出坝体以外，涵洞出口水流应采取妥善的消能措施，使消能后的水流与尾水渠或下游沟道衔接。

2）涵洞宜全部布设在岩基或均匀坚实的原状土基上。

（3）溢洪道布设应尽量利用开挖量少的有利地形，进口、出口附近的坝坡和岸坡应有可靠的防护措施和足够的稳定性，出口应采取妥善的消能措施，并使消能后的水流离开坝脚一定距离。

崔家河骨干坝的枢纽布置如图4.2所示[4]。

十八亩台骨干坝的枢纽布置如图4.3所示[8]。

4.2.2 筑坝材料及填筑标准[6]

对于筑坝土石料提出的一般要求是：

1）具有与使用目的相适应的工程性质，例如，坝壳料需有较高的强度，防渗料具有足够的防渗性能。

2）土石料的工程性质在长期内保持稳定。

3）具有良好的的压实性能，例如，填土压实后有较高的承载力；无影响压实的超径材料。

土料填筑标准如下：

（1）水坠坝土料选择与填筑标准

修建水坠坝的土料（黄土、类黄土）应符合表4.2规定：

边埂应采用分层碾压施工，设计干容重不应低于1.5t/m3。对于冲填泥浆的起始含水量应按照40%～50%控制，相应稳定含水量应控制在20%～24%，设计干容重不应低于1.5t/m3。