子长县红石峁沟淤地坝溃坝影响分析

王慧琴 苗 磊

（1.宁强县水土保持站 陕西 宁强 724400；2.陕西水环境工程勘测设计研究院 陕西 西安 710018；3.西安理工大学 陕西 西安 710048）

规划在子长县修建的红石峁水库工程，位于子长县城西北约7.5km处的红石峁沟口，是一座以县城和工程园区供水为主，兼顾拦沙、防洪等任务的中型水库。红石峁沟流域为子长县规划的水源保护区，多年来一直进行水土保持综合治理，流域规划（或建成）有淤地坝及水土保持生态工程。但是由于水库工程与淤地坝设计标准不同，因此在水库设计过程中应考虑上游淤地坝的溃坝泥沙影响。

1 流域概况

清涧河系黄河右岸的一级支流，发源于子长县李家岔乡周家崄村，流经子长、清涧、延川三县，于延川县土岗乡雷家岔村汇入黄河，流域面积4078km2，河流全长169.9km，河道平均比降4.8‰。子长县城以上为上游段，子长县城至延川县城为中游段，延川县城以下为下游段。清涧河在清涧县城以上称秀延河，清涧县城以下始称清涧河。

红石峁沟系秀延河左岸一级支流，位于东经 109°26′～109°35′，北纬 37°10′～37°27′之间，发源于陕西省子长县栾家坪乡王家渠村卧虎山梁东麓，自西北流向东南，沿途经过栾家坪乡庄科台、齐家河、张家坪等村，于栾家坪乡政府上游约1km处的红石峁村附近汇入秀延河。流域面积77.0km2，河道长15.3km，河道平均比降10.8‰，主要支流有石梁山沟、石子沟、黑马山沟、马家坪沟、廖齐沟、郭家河、郝家河等。整个流域地形西北高东南低，由西北向东南倾斜，高程在1000m～1400m，上游分水岭最高点卧虎山梁海拔1458m。

红石峁沟流域处于暖温带半干旱季风气候区，植被呈现出森林灌丛草原景色，主要为人工乔木林和灌木林。该流域是子长县规划的水源保护区，多年来一直进行着水土保持综合治理，近年来随着国家退耕还林政策和黄河流域水土保持生态工程的实施，流域内植被有较大幅度的增加。红石峁沟流域内无大中型水利水电工程，人类活动影响较小。秀延河子长县城以上流域水系见图1。

图1 秀延河流域水系示意图

2 淤地坝概况

红石峁沟流域是子长县规划的水源保护区，多年来一直进行着水土保持综合治理，其淤地坝建设已列入国家《黄土高原地区水土保持淤地坝规划》。根据《黄河水土保持生态工程陕西省延安市子长县红石峁小流域坝系可行性研究报告》（黄河上中游管理局规划设计研究院，2004年12月），红石峁小流域规划建设淤地坝系水土保持生态工程，建设规模为新建骨干坝14座、修建加固骨干坝2座，新建中型淤地坝23座、加固中型淤地坝4座，新建小型淤地坝19座，总库容2697.6万m3，拦泥库容1649.2万m3。2005年3月，黄河水利委员会以黄规计〔2005〕20号文批复一期建设规模为新建骨干坝11座、加固骨干坝1座，新建中型淤地坝19座、加固中型淤地坝4座，新建小型淤地坝14座，总库容2206.40万m3，拦泥库容1340.20万m3；其余坝系作为二期建设。目前，一期坝系建设正在建设之中，已建成骨干坝6座、中型淤地坝6座，在建骨干坝1座、中型淤地坝9座，计划到2010年全部建设完成。在红石峁沟口计划建设红石峁水库对县城进行供水，由于景家坪（G17）骨干坝位于拟建红石峁水库库区，故不再安排建设。子长县红石峁小流域坝系工程布置见表1。

表1 红石峁沟小流域骨干坝基本情况统计表

表2 韭园沟淤地坝溃坝泥沙情况调查

规划在红石峁沟口建设的红石峁水库工程，水库总库容1806万m3，其中滞洪库容 406万m3，兴利库容500万m3，死库容900万m3。水库正常蓄水位1117.88m，死水位1111.79m，设计洪水位1118.37m，校核洪水位1121.92m。水库枢纽工程由大坝、泄洪洞、放水建筑物、注水建筑物等四部分组成。根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（SL252-2000），本工程相应主要建筑物大坝、泄洪洞、输水建筑物为3级，临时建筑物为4级。水库枢纽工程的防洪标准按50年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，相应的洪峰流量分别为748m3/s和1620m3/s。而水库上游骨干坝的设计标准为20年～30年一遇洪水设计，200年～300年一遇洪水校核，当红石峁水库坝址以上流域发生超过300年一遇洪水时，上游的骨干坝就可能发生洪水漫顶而引起溃坝，骨干坝中淤积的泥沙将会随着洪水下泄，加大了洪水过程的洪水总量，故在设计中需要考虑骨干坝溃坝带来的溃坝泥沙影响。

3 历史陕北淤地坝冲毁情况调查

1977年、1978年两年，陕北局部地方发生了几次大规模暴雨，冲毁了不少淤地坝。1978年底黄委会和陕西省组织有关专家调查了陕北部分地区的暴雨冲毁淤地坝的情况。根据该次调查，子长县原有土坝2164座，冲毁了930座，在冲毁的淤地坝中全部冲毁的339座站总数量上的43%，根据现场查勘，“漫顶”垮坝，土方冲失量约在40%～60%，大多数淤地坝坝地泥沙冲失轻微，一般是在坝地形成冲沟，冲失坝地仅占10%左右。

其中对陕北韭园沟流域在“77.8.5”中水毁垮坝情况进行调查，韭园沟截止1976年底，全流域共打坝库333座，其中小水库16座，可蓄水400万m3；淤地坝317座，可淤地4161亩，已淤地2868亩，1977年6月～8月降暴雨6次，淤地坝水毁情况严重。为分析淤地坝垮坝后泥沙下泄情况，调查沟道内泥沙进出情况见表2。

根据上述统计资料，韭园沟坝系淤地坝虽然水毁严重，但是有冲有淤，冲淤相抵后的净冲刷量为240万m3，仅占到流域内总淤积量的42%。这其中的泥沙冲刷量还包括坝系下游受青年、红旗两水库垮坝的影响。

4 红石峁水库上游淤地坝溃坝泥沙计算

依据陕北淤地坝溃坝调查资料，按照不利工况进行考虑，估算子长县淤地坝溃坝后泥沙下泄量按照20%进行考虑。

根据《黄河水土保持生态工程陕西省延安市子长县红石峁小流域坝系可行性研究报告》（黄河上中游管理局规划设计研究院，2004年12月），红石峁流域畔坡塌（G13）、道园树坪（G19）、老石壳（G16）骨干坝坝址以上流域面积为67.88km2，畔坡塌（G13）、老石壳（G16）骨干坝坝址以上流域面积为58.26km2。本次采用天然输沙模数为11792t/km2，考虑到淤地坝的减淤作用，红石峁水库30年运行期限内，畔坡塌（G13）、道园树坪（G19）、老石壳（G16） 骨干坝淤积泥沙约 2401.3万 t，合1778.8万m3。畔坡塌（G13）、老石壳（G16）骨干坝淤积泥沙约2061.0万t，合1526.7万m3。根据调查资料对于淤地坝系，暴雨造成的溃坝仅有20%左右的泥沙被冲向下游。按此推算，考虑淤地坝溃坝影响，畔坡塌（G13）、道园树坪（G19）、老石壳（G16）骨干坝溃坝泥沙量约为480.3 万 t，合 355.8 万m3。畔坡塌（G13）、老石壳（G16）骨干坝溃坝泥沙量约为412.2万t，合305.3万m3。

[1]陕西水环境工程勘测设计研究院.陕西省子长县红石峁水库工程可行性报告[R].西安；2010.

[2]黄委会黄河中游治理局.黄河中游水土保持治沟工程论证及经验汇编[R].西安；1986.