新时期淤地坝规划设计中的若干技术问题探讨--中国期刊网

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新时期淤地坝规划设计中的若干技术问题探讨

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：常斌

[导读] 摘要：我国是处在现代化进程中的发展中国家，如何合理有效地利用水土资源，预防洪水灾害，从地域和时空上调蓄自然来水，以满足中国的可持续发展的需要已是迫不及待的任务。

        陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安 710001
        摘要：我国是处在现代化进程中的发展中国家，如何合理有效地利用水土资源，预防洪水灾害，从地域和时空上调蓄自然来水，以满足中国的可持续发展的需要已是迫不及待的任务。黄土高原在建设淤地坝, 是一项非常浩大和复杂的工程。因此 ,如何科学合理地规划、设计和建设淤地坝，保证其安全运行和工程效益的发挥, 避免和解决过去淤地坝建设中存在的诸如部分坝系工程布局不合理、部分淤地坝设计标准偏低和设施不配套、重建轻管和综合效益偏低等问题, 本文将对新时期黄土高原淤地坝规划设计中的若干技术问题进行探讨。
        关键词：淤地坝；技术思想；规划设计
        黄土高原水土流失治理的重点在多沙粗沙区，淤地坝是实现治理目标的关键措施。然而淤地坝的规划设计是一项复杂工程，传统方法规划设计淤地坝不但费时、费力且精度低、成本高。一方面坝系整体调洪、数量的确定技术难度大，另一方面，小流域坝系中单坝的设计必须综合考虑上下游坝的防洪标准、枢纽组成、建设顺序、淤积年限等情况，才能保证坝系的安全和稳定。研究系统对了解和掌握小流域淤地坝的运行规律，实现淤地坝设计系统的数字化，具有十分重要的意义。
        一、新时期淤地坝建设的技术思想
        新时期大规模建设淤地坝,必须坚持 “生态效益、经济效益和社会效益相统一” 的原则,以流域为系统,充分体现全局观点, 兼顾当地和下游地区利益, 科学有效地发挥拦沙、保水和淤地等综合功能, 改善生态环境, 有效减少入黄泥沙,为确保黄河安澜和全面建设小康社会做出贡献为此, 本文提出了新时期在黄土高原建设生态型、节水型淤地坝的技术思想。
        1、生态型——生态良好。淤地坝建设既应着眼于减少水土流失和拦沙造地形成稳产高产田, 又要与黄土高原生态建设密切结合,促进坡地退耕还林还草。根据当地气候、地形、土壤和水资源等条件, 因地制宜地进行林草建设。充分发挥生态自我修复能力,使生态形态达到同类气候地形土壤条件下的良好水平。在坝地的利用方面,合理使用化肥和农药,尽可能多使用天然肥料和生物治虫, 化肥、农药的土壤残留和随水排除的部分应达到国家标准对生态系统恢复过程中出现的一些不利变化, 如一些地方出现野兔大量繁殖造成树苗大量损坏等问题, 应在科学论证的基础上采取适当的人工干预措施。在淤地坝建设过程中严格遵守水土保持等相关的规范标准。
        2、节水型——节约和高效利用水资源针对黄土高原的实际情况和全流域水土资源合理高效利用的需求, 淤地坝建设必须考虑完备的排水设施,做到拦沙排水,除有解决人畜饮水任务的淤地坝外,每年汛后必须排尽积水,减少无效蒸发。新淤成的坝地,必须形成有效的排水系统,防止盐碱化和沼泽化。在坝地上进行农牧业生产, 尽可能采用旱作方式,若进行灌溉,应大力推广节水灌溉措施。以坝系控制的流域为单元计算,当地水资源利用系数应控制在合适的范围内。
        二、淤地坝单坝设计中的技术问题
        1、淤地坝洪水设计标准和不达标淤地坝的处理标准。淤地坝、治沟骨干工程和小型水利水电工程设计标准的现行规范规定,治沟骨干工程等级划分及设计标准与小型水利水电工程设计标准一致。与治沟骨干工程相比,淤地坝的设计标准并不低。从标准上看, 除总库容 50～100 万 m3 的淤地坝设计标准高于同样总库容治沟骨干工程需进一步研究外, 基本上是合理的。目前已建成的淤地坝和治沟骨干工程中 , 有相当数量达不到规范要求的标准。分析原因主要有 :(1)规范标准颁布实施前修建的部分工程在设计施工时就没有达到现在规范要求的标准 ;(2)即使在设计施工时达到了规范的要求, 由于淤地坝和治沟骨干工程是以拦沙为主 , 经过几年的淤积达到设计淤积高程后 , 还会继续淤高, 原设计的滞洪库容减少, 也就达不到规范的要求。

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有相当多淤地坝的坝地已与坝顶淤平 , 溢洪道的规模又很小或者没有溢洪道 , 其防洪标准很低。如何分析和解决这一问题 , 面临两方面的约束。一方面如果对全部已建成使用的淤地坝和治沟骨干工程按设计标准复核并要求完全达标的话 , 投资大难以实现 ;另一方面如果对全部已建成使用、防洪不达标的淤地坝和治沟骨干工程不予处理的话 , 将面临很大的垮坝或局部破坏的风险。因此, 根据淤地坝的工作特性、综合考虑投资与风险、基本符合现行规范 , 建议按下述原则处理:(1)复核时对总库容的理解, 不采用设计时淤沙库容加滞洪库容, 而采用实际剩余库容 ;(2)对于实际剩余库容小于50 万m3 的治沟骨干工程降级按一般淤地坝对待;(3)一般淤地坝的防洪校核标准不得低于 20 年一遇洪水，当其防洪标准低于 30 年一遇洪水时应进行处理 , 低于20 年一遇洪水时必须进行处理。处理方式可因地制宜, 或增设溢洪道, 或加高坝体, 或改建竖井进水口增加泄洪能力 , 或对坝面进行过水保护 , 或同时采用多项措施。
        2、淤地坝是淤满再用还是随淤随用淤地坝是以拦沙和淤地为主要目的的工程。淤地过程少则几年多则十几年。目前绝大多数淤地坝都是淤满再用, 前期作为小水库。如果有解决人畜饮水问题的地方, 这样做是有益的。但由于淤积很快 , 作为水源并不稳定。对于大多数没有供水任务的淤地坝 , 前期作为小水库无效蒸发很大, 特别是黄河流域水资源已非常紧缺, 需要避免水资源的任何浪费。但解决这两个问题并不难, 第一个问题可用在坝底埋一直径 20cm 左右的排水管, 随淤随加高, 直到竖井排水洞的底部高程即可。农用的波纹管成本较低,可推广使用。坝底排水管的作用主要是排除汛后的积水,只要入冬封冻前排完即可,所以直径不需要太大。第二个问题可在坝地淤积到竖井排水洞的底部高程之前改种青饲料用于牛羊舍养, 同时加大竖井的排洪能力,对于上面提到的淤地坝, 如果竖井的排洪能力提高到 8m3 s, 排完一次设计洪水洪量的时间不到 1d ,这样种农作物就没有问题。
        3、水坠坝的快速施工。水坠法筑淤地坝,以其工效高、投资少、成本低、施工简单、施工场地要求低、便于群众掌握和应用等诸多优点,在我国淤地坝建设中被广泛采用。但是, 水坠法筑坝也存在一个明显的弱点,即在较高的冲填速度下, 坝体不能迅速脱水固结, 很容易造成滑坡、鼓肚等工程事故, 如果降低冲填速度, 势必会影响施工进度, 增加工程投资 , 更重要的是对于稍高一些的骨干淤地坝工程, 当度汛坝高较高时, 很难保证坝体安全度汛。如在黄土高原地区 ,对于中、重粉质壤土, 当无较好的排水措施时,坝体上升速度一般均不超过 0.2m d 。因此 , 对于骨干淤地坝工程,为加快施工进度, 必须在坝体中设置排水设施。根据水坠法筑坝材料的特点, 坝体排水可分为其一是表面排水, 适用于透水性较大的砂壤土和含粘量较少的粉质壤土 ,多采用埋管自流排水、虹吸排水、机械排水等方法;其二是深层排水,主要用于透水性较差的中、重粉质壤土 ,深层排水多采用砂井、砂沟、盲沟等形式 ,这种形式往往需要较多的砂砾料, 对于缺乏砂砾料的地区, 采用这些形式有一定的困难。近年来,随着新技术、新材料的出现 ,在一些试验坝中,已开始尝试采用土工布、波纹排水管等排水材料。
        长期的水土保持实践经验表明,淤地坝是黄土高原水土流失治理的关键措施, 大规模开展淤地坝建设,充分发挥拦沙、保水和淤地等综合功能,对促进当地农业增产、农民增收、农村经济发展, 巩固退耕还林成果 ,改善生态环境,有效减少入黄泥沙都有重大的现实意义。新时期淤地坝建设作为西部大开发生态环境建设和黄河流域综合治理的重要组成部分,涉及面广和影响因素复杂,是一项长期、艰巨、技术复合型的系统工程。
        参考文献：
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        [2] 罗靖，罗威．GIS与CAD相结合的方法探索[J]．四川建筑．2018，23(1)：16—18．
        [3] 朱红春，汤国安．基于DEM提取黄土丘陵区沟沿线[J]．水土保持通报．2019，23(5)：43-46