陈石畔小流域坝系建设布局探析

申雷

（横山县水土保持监督站陕西横山719100）

陈石畔小流域坝系建设布局探析

申雷

（横山县水土保持监督站陕西横山719100）

本文通过分析无定河陈石畔小流域的情况和沟道工程运行现状，对坝系的防洪能力、保收能力和存在问题进行了探讨，提出了陈石畔小流域沟道工程建设应以骨干工程为中心，配套中小型淤地坝的布设方案，可供情况相近流域治理时借鉴。

淤地坝；建设；方设计分析；方案

1 概况

陈石畔流域位于横山县南部，属无定河二级支流，全流域总面积96.8km2，属典型的黄土丘陵沟壑区。主沟道长12.2km，沟内有大小支沟共146条，平均沟道比降在1.3%～4.4%之间，沟壑密度5.2km/km2。沟谷形状多呈“梯”型和“V”型两种。该流域多年平均侵蚀模数为1.2万t/km2·a，年均输沙量86.0万T，水土流失相当严重。流域内涉及艾好峁乡和韩岔乡的8个行政村,共有人口5400人，人均基本农田0.06hm2。

2 水土流失及沟道建设现状

2.1 水土流失治理状况

陈石畔流域自上个世纪五十年代就开始了水土流失治理工作，截止2002年，累计治理面积2565hm2，治理度为26.5%，建成各类淤地坝13座，其中骨干工程和大型淤地坝5座，中型淤地坝3座，小型淤地坝5座，总库容1336.7万m3，拦泥库容1134.0万m3，已淤库容1100万m3，已淤地119.1hm2。初步形成了防洪、拦泥、蓄水、生产相结合的利用格局，并取得了显著的经济、生态、社会效益。

2.2 坝系防洪能力分析

陈石畔流域现状坝系的防洪能力主要取决于骨干工程，而该流域目前仅有新建1座骨干工程，且位于主沟道中上游，其防洪能力仅为骨干工程以上的控制面积。该坝原建于1984年，现泥面至坝顶4.0m，总库容890万m3，拦泥库容810万m3，现有空库容只能抵御5年一遇一次洪水总量。因此必须在该坝上游兴建控制性骨干工程，以减轻该坝的洪水泥沙压力，同时对该坝进行加高加固，使该坝能够安全运行。

2.3 坝系防洪保收能力分析

根据流域现状坝系工程的类型及数量，计算现状坝系工程全面发挥效益时达到的设计淤积面积在不同设计暴雨频率条件下的淹水深度和泥沙淤积厚度与坝地种植农作物耐淹水深及泥沙淤积允许厚度进行比较，进而推算坝系工程在设计频率10%条件下防洪保收能力。防洪保收能力计算结果见表2-1。

从表2-1可以看出，该流域现状坝系全部不保收，因此需进一步加强坝系工程建设。

3 沟道工程存在的主要问题

3.1 坝系工程布局不合理

（1）缺乏控制性骨干工程。截止目前，流域内仅有1座骨干工程和4座大型淤地坝，骨干工程控制面积较大，分布在流域主沟的中上游，工程运行负担太重，其余4座大型淤地坝均分布在骨干坝下游的四条支沟内，多年的运行已全部淤满，失去了防洪能力，整条坝系处于不稳定状态。

（2）工程数量少。平均7.4km2只有一座沟道工程，坝系的水沙资源没有得到充分的利用，直接影响着流域水沙的有效拦蓄和坝系相对稳定的形成。

（3）分布不均匀，流域内淤地坝分布比较分散，呈零星分布，没有形成完整的坝系体系。

（4）类型不配套。由于工程数量少，形成了“各自为战”的布设形式，大、中、小淤地坝相互关联性小，缺乏相互的调蓄和保护，坝系的综合效益无法得到很好的发挥。

表2 -1现状坝系防洪保收能力分析（P=10%）

3.2 坝系工程防洪能力不足

根据现状分析，现有的1座新建骨干坝分布在流域的中上游，坝控面积40.0km2，虽空库容较大，但控制面积太大，其防洪问题令人担忧。流域内其它工程基本上丧失了防洪能力。因此，陈石畔流域补充完善坝系结构已迫在眉睫。

3.3 淤积严重

流域内大多淤地坝已淤满，失去了滞洪能力，病险严重。其坝地的保收能力低，需增大布坝密度或加高加固坝体。

3.4 工程拦蓄能力差

流域内较大支沟是流域洪水的主要来源区，现有的中小型工程均已淤满，失去了拦蓄泥沙的能力，使现有的骨干工程负担大大加重，需在适当位置增设骨干工程。

4 坝系布局建设方案

为了有效的控制泥沙，提高流域坝系的整体防洪拦蓄能力，确保坝系安全运行，需要对陈石畔流域坝系工程进行补充完善。

4.1 建设总目标

针对目前坝系工程运行中存在的突出问题，结合流域坝系建设和经济开发的特点，确定本项坝系建设的总体目标为：完善坝系结构，提高坝系防洪能力和水沙资源的利用率，建设稳产高产的基本农田，促进退耕还林还草，在较短的时间内，尽快建立一个高标准的相对稳定的坝系示范工程。4.2坝系布局方案

针对陈石畔流域沟道现状坝系存在的问题，结合流域内的水沙分布特点、建坝条件及坝系布设原则，该流域坝系总体布局初拟两种布局方案。

方案一：控制支沟，发展生产。

基于陈石畔流域面积较大，沟道现状坝数量少，坡面治理程度差，洪水泥沙多的情况，为满足建设目标，在主沟兴建大路峁、周家峁和佛店石骨干坝，改建新建骨干坝，各大支沟兴建控制性骨干工程，将现有的四座大型淤地坝改建为骨干坝，在面积较小的支沟布设中小型淤地坝，对已淤满的坝进行加高加固，充分利用大路峁坝和新建骨干坝拦蓄主沟道上游的常流水和峰则峁坝、沙山坝拦蓄支沟的常流水，采取自上游到下游分期分段建坝，由沟头到沟口，逐级治理，逐步形成坝系，从而尽快达到最大限度拦蓄泥沙和发展生产、种植利用的目的。本方案建设骨干工程18座，其中新建13座，改建5座，骨干工程控制面积85.4km2，占流域总面积的88.2%；中型淤地坝35座，新建33座，加固2座；小型淤地坝34座，总库容达4357.4万m3，拦泥库容3236.4万m3，可淤地512.2hm2。

方案二：全拦全蓄，实现生态建设与经济建设相结合的目标。

为使陈石畔流域尽快形成完整的相对稳定的坝系，力争确保洪水泥不出沟，使生态建设与经济建设相结合。经实地勘测，根据现状坝系沟道地形地质条件及交通要求，在流域主沟道合适位置布设控制性骨干工程6座，（其中新建骨干坝为改建），较大支沟布设骨干工程9座。将现有的西沟、堡山、南沟、席老庄四座大型淤地坝改建为骨干工程，使骨干工程总数达到19座。初步形成以骨干工程为骨架的防洪、拦泥体系。这样，流域内全部洪水泥沙被得到有效的控制，主沟道15L/S和支沟5L/S的常流水被拦蓄，年蓄常流量达46万m3，有效的水资源得到充分利用。同时结合骨干坝，在其上游适当位置合理配置中型淤地坝32座，其中现状加固3座，小型30座，加固旧坝5座，使坝系的布局和结构趋于合理。全流域累计建设大、中、小型淤地坝81座，总库容达4609.0万m3，拦泥库容3391.3万m3，滞洪库容1217.7万m3，淤地面积可达538.6hm2。工程建成后，全流域的防洪标准提高到200年一遇洪水以上，骨干坝坝地面积与控制面达1/18，在10年～20年一遇洪水条件下可实现防洪保收，实现了坝系相对稳定的目标。

4.3 方案比较

4.3.1 拟选方案相对稳定分析

方案一：骨干工程控制面积85.4km2，占流域总面积的88.2%，淤地面积占流域坝控面积的6.0%，全流域坝系相对稳定系数1/16，流域坝系防洪能力为200年一遇洪水标准，在设计频率为10%的洪水条件下，坝地防洪保收能力能达100%；在设计频率5%的洪水条件下，坝地防洪保收率达90%；在设计频率3.3%洪水条件下，坝地保收率为67%；在2%洪水条件下保收率达44%，泥沙拦蓄率为88%。

方案二：骨干工程控制全流域总面积96.8km2，淤地面积占流域坝控面积的5.6%，坝地相对稳定系数1/18。流域坝系防洪能力为200年一遇洪水标准，在设计频率为10%的洪水条件下坝地全部保收；在设计频率5%的洪水条件下坝地保收率为80%；在设计频率为3.3%的洪水条件下坝地保收率为42%；在设计频率2%的洪水条件下坝地保收率为26%；流域内流失泥沙全部被有效的控制。

4.3.2 拟选方案的投资、效益及经济评价

方案一：坝系工程估算投资3618.6万元，其中骨干工程投资1640万元，淤地坝投资1978.6万元，工程累计静态净效益7250万元。经济评价静态累计净效益7250万元，动态I=7%时，经济净现值3550万元，内部回收率10.1%，效益费用比1.7，投资回收年限13年。

方案二：坝系工程估算总投资3304.6万元，其中骨干工程投资1544万元，淤地坝投资1760.6万元。经济评价静态累计净效益7340万元，动态I=7%时，累计净效益3666万元，内部回收率12.8%，效益费用比2.0，投资回收年限9年。

4.4 布局方案选择

综合分析陈石畔流域坝系布局两方案，方案一投资大，累计净效益小，投资回收年限长，坝系控制面积小，不利于有效拦泥蓄洪；方案二投资小，骨干工程控制面积大，流域内所有洪水泥沙全被拦蓄控制，相对稳定系数大。通过方案比较，确定方案二为该流域坝系建设总体布局方案。

4.5 建设规模

骨干工程：新建以防洪为主的骨干坝14座，改建骨干坝5座，新增总库容2499.7万m3，新增滞洪库容740.5万m3，淤地面积增加409.0hm2。共需移动土方178.9万m3，石方1.77万m3，砼306m3。

淤地坝：流域内新建中型淤地坝32座，总库容668.8万m3，拦泥库容435.3万m3，可淤地97.3hm2，小型淤地坝30座，总库容103.8m3，可淤地32.3hm2。淤地坝共移动土方180.4万m3，石方1.77万m3，砼420m3。

5 结语

通过新增骨干工程19座，其中改建5座，新增中型淤地坝32座，加固3座，骨干工程控制面积达全流域总面积，工程建设总库容可达到4609.0万m3；工程建成后，流域内坝系可达到相对稳定，坝系整体防洪能力可达到200年一遇洪水标准以上。工程建成后可淤坝地538.6hm2，将促进坡耕地退耕还林还草，改善农业生产条件，减少水土流失，改善生态环境，为使该项目顺利实施并尽快实现坝系相对稳定，建议如下：

（1）坝系建成后，防洪能力将随着时间的推移而逐年下降，需要不断地加高坝体或增设溢洪道，以保证坝系设计防洪能力。建议主管部门应建立坝系动态监测系统，适时进行加高或改建。

（2）坝系建设方案，从长期控制洪水泥沙，实现坝系相对稳定的角度，宜采用坝体和放水工程“两大件”结构，因此工程建设有淹没损失，建议在国家投资允许的条件下予以考虑。

（3）由于骨干工程属于大型公益性建设项目，投资较大，年投入的防汛和后期维修加高费用较高，建议按照国家对公益性建设项目管理的有关规定，根据工程的隶属关系，从地方财政中予以定额补助。陕西水利

（责任编辑：畅妮）

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