北苏丹小型土石坝工程勘察设计的几点经验

王立朝 陈建昌

自2010年10月河北天和咨询有限公司进驻北苏丹以来，先后考察了北苏丹境内20余项水利工程，并完成了北苏丹集雨工程8座大坝的初步设计及施工图设计任务。工程遍及北苏丹全境，解决了数万人旱季饮水困难的现状，保证了北苏丹偏远地区畜牧业健康发展，同时也促进了地区和平与稳定。

1. 基本情况

北苏丹位于非洲东北部，红海西岸，南北长约1360km，东西长约1510km。北邻埃及，西接利比亚、乍得、中非共和国，南毗南苏丹，东壤埃塞俄比亚、厄立特里亚，为非洲第三大国。

北苏丹全国气候差异很大，自北向南由热带沙漠气候向热带草原气候过渡，最热季节气温可达50℃，全国年平均气温21℃，全境终年炎热，长年干旱，降雨量自北向南由20mm递增至1000mm以上，年平均降雨量不足100mm。自西向东以欧拜伊德—迈丹尼—加达里夫为降雨分界，以南地区降雨相对丰富，年均降雨量大于500mm，多年平均蒸发量约在 2000mm，80%降雨集中在 6～9月份，地面植被覆盖率较高，以小灌木林为主。分界线以北降雨迅速减少，分界线以北150km处降雨量即减小到150mm以下，雨季植被覆盖率较高，以矮草为主，雨季过后草木迅速枯竭退化，大部分地区变为裸露砂土。

北苏丹境内地势南高北低，西高东低，尼罗河贯穿北苏丹南北，大多数河流均由南向北流，地形相对比较平坦，东部及南部地区地表以第四纪全新世新近沉积（冲、洪积、坡积地层）的黏性土为主，呈黑褐色，具有高塑性、高膨胀性。分布厚度在几米至几十米不等，地表植被覆盖率较高。其他地区地表以砂土为主，基岩埋深较浅，地表植被稀少，水土流失严重。

2. 勘察设计的主要措施和成绩

北苏丹境内大中型建筑工程的勘察设计依靠美国USTM及英国BS相关规范，施工技术主要依赖德国相关方面的规范。由于北苏丹小型土石坝工程（也称“集雨工程”）多位于偏远地区，并且工程规模较小，官方同意采用中国相关规范勘察、设计和施工。

自2010年我公司进驻北苏丹以来，参观考察了20余项水利工程，包括水库、蓄水池、电站及灌区等，对北苏丹境内工程概况有了准确把握，做到了知己知彼。通过前期的总结与积累，我公司承担并完成了北苏丹集雨工程Um Badir、Lagadab、AbuHadeed、AbuRajala、EIRosairies、Aggaga、Tundrah、Malwea等8项工程的勘察设计工作。其中前4座大坝已经实施并完成，UmBadir大坝因为布置紧凑、结构简单、效益明显、经济实用得到了业主及周边居民的一致好评。

3. 勘察设计经验和建议

3.1 入乡随俗、尊重当地文化

在北苏丹进行水利工程勘察设计首先要了解当地风俗人情，做到入乡随俗。北苏丹境内超过80%的居民信奉伊斯兰教，都是虔诚的穆斯林，他们淳朴善良、热心好客、乐于助人。在北苏丹境内与人交往首先要了解当地的风土人情，尊重他们的信仰，尊重他们的人格，共同进餐要尊重当地人饮食习惯，日常行为要尊重当地人生活习惯，良好的交际可以帮助化解多种困难。

3.2 注重工程的实用性

北苏丹集雨工程采用中国规范进行设计，但是由于国内规范的局限性，造成个别工程不能满足规范要求，例如供水保证率的选取，应该根据地形条件及降雨条件确定，尽可能提高蓄水量。由于北苏丹境内多为游牧居民，人口转移流动较大，无法确切计算需水量，因此在地形、地质、降雨等条件容许的范围内应尽量提高蓄水量。同时还要考虑当地蓄水水库运行的现状，由于雨季第一场雨往往带有大量泥沙，第二场雨泥沙含量将会大减，为保证水库库容，当地人都会在水库上设置放空洞，用于宣泄第一场雨水。国内通常采用死水位确定放空洞高程，而死水位对于苏丹土石坝工程没有意义，通过计算的死库容往往比较大，使得水库放空洞高程较高，失去放空的作用，因此须根据工程实际情况灵活应用。

3.3 重视地质勘察

北苏丹境内尤其是首都喀土穆以南地区，超过80%的地表土为高膨胀土，其中南科尔多凡州部分地区土壤膨胀系数最高达180%，雨后地面能升高300～400mm，渗透系数均为弱渗透性，可作为库区防渗体使用，但当坝基部位出现膨胀土时需要特别注意，当覆盖层较薄时尽量全部清除换填满足设计要求的土，分布较深时须采取必要处理措施。由于膨胀土具有较好防渗性，因此该区域内库区渗漏性较弱，有利于水库蓄水。喀土穆以北地区地表覆盖层多为砂土，黏粒含量一般小于10%，渗透系数相对较大，设计中要注意对坝基及坝体渗漏的控制，新建水库要加强对库区渗漏的勘察分析。