横山县元坪流域示范坝系建设方案探析

申雷（横山县水土保持监督站陕西横山719100）

横山县元坪流域示范坝系建设方案探析

申雷
（横山县水土保持监督站陕西横山719100）

本文在分析元坪流域沟道特征、水土流失规律、建坝资源、沟道工程运行现状及存在问题的基础上，对元坪流域坝系的工程布局、建设方案、防洪能力进行了的探讨和比选优化，提出了最佳的元坪流域坝系建设方案，以供情况相近流域治理时借鉴。

淤地坝；建设方案；设计分析

1　概况

元坪流域位于陕西省榆林市横山县南部，距县城约10km，属无定河一级支流芦河的一级支沟，流域面积131.4km2，相对高差369m，为黄土丘陵沟壑第Ⅰ副区，流域地形支离破碎，水土流失十分严重，年侵蚀模数为13000t/km2。涉及艾好峁、赵石畔、横山镇三个乡（镇）的9个行政村，总人口9816人。虽然该流域水土保持建设取得了一定的经济社会效益。但该流域坝系结构尚不完善，绝大多数淤地坝已淤满，坝系防洪标准较低，直接威胁已成坝地的安全生产，因此，加快坝系建设，提高坝系防洪能力，迫在眉睫，势在必行。

2　流域水文特性

2.1气象

元坪流域属北温带干旱半干旱大陆性季风气候，多年平均气温8.6℃，极端最高气温38.4℃，极端最低气温-29℃，≥10℃的积温为3084.3℃，无霜期145天，年蒸发量2088mm，封冻日在11月下旬，封冻期一般为4个月。流域降水特点为年际变化大，年内分布不均，且多以暴雨形式出现，多年平均降水量397.8mm。

2.2水文

元坪流域径流受降水特点的影响，也呈现出年际变化大，年内分配不均，且多以洪水形式出现的特点。据观测，流域最大年径流量达532.1万m3，最小年径流量仅126.1万m3，多年平均年径流量为303.4万m3。多年平均汛期（6月～9月）径流量为197.2万m3，占多年平均径流量的64.9%。频率为p的曲线模比系数Kp、洪峰模数和洪量模数见表2-1。

2.3泥沙

元坪流域的多年平均侵蚀模数为1.3万 t/km2·a，多年平均输沙量为170.82万t。

表2-1　元坪流域不同重现期kp值

3　坝系布设方案优化

3.1方案

根据流域地形、沟道工程现状和水沙资源情况，元坪流域总体布局思路是：上游各支沟全拦全蓄，各大支沟在全拦全蓄的同时，在其干沟范围内实现上拦、中蓄、下灌的目标。按照这个思路，提出以下两个方案：

方案一：采取各大支沟、主沟道上游全拦全蓄布设方案。各大支沟及主沟上游均采用全拦全蓄，共布设30座骨干坝，其中现状骨干坝4座，新建骨干坝22座、配套加固骨干坝4座，除主沟的4座骨干坝是由坝体和溢洪道“两大件”组成外，其它26座骨干坝均是由坝体和放水工程组成；新布设中型淤地坝51座，其中新建40座，旧坝加固11座；小型淤地坝50座，其中新建45座，旧坝加固5座。工程总数达到165个。

方案二：采取各大支沟全拦全蓄、扩大主沟道种植体系的方案。方案二和方案一布设工程总数相同，红石峁沟、冯石畔沟、南沟、冯西山沟、园则沟、西沟、三皇庙等支沟的布局方案和方案一也相似。为了利用杨庄科现有坝地7.6hm2，将杨庄科坝增设溢洪道，将主沟道种植体系扩大为8个坝，杨庄科坝以上的剩余面积全拦全蓄。由于杨庄科增设了溢洪道，加大了主沟道泄洪压力，下游几个坝经过调洪演算，滞洪库容和溢洪道断面需要加大，增加了工程的投资；同时由于加高坝体，古石公路20km需要改道，投资至少60万元，居民搬迁费需216万元。

3.2方案比选

两个布局方案虽然工程数量和分布位置基本一致，但骨干坝全拦全蓄面积有所不同，分别为111.1km2和107.5km2，由于其枢纽结构的不同，两者的运用方式和水沙的控制能力存在较大的差异。现从以下几个方面进行方案比选。

建设条件比选：方案一上游区及各支沟采用了“全拦全蓄”布局模式，提高了水沙的拦蓄能力，骨干坝均由坝体和放水工程“两大件”组成，全拦全蓄控制流域面积111.1km2，水沙控制程度达到了84.55%，蓄水减沙效益比较显著，优点在于淹没损失小，后期坝地面积有所增加，有利于尽快形成相对稳定坝系；但缺点是杨庄科现有坝地不能及时利用。而方案二的优点在于杨庄科现有坝地可以马上利用，能尽快利用现有坝地资源发挥种植效益，近期效益显著，符合部分群众的切身利益；缺点是整个流域骨干坝控制面积减小为107.5km2，蓄水拦沙效益降低，因此还增加了主沟道的泄洪压力，主沟道工程建设加高坝体，将淹没古石公路、学校和80户左右的居民，直接经济损失276万元，并且增加了下游各单项工程的投资。从工程建设条件来看，方案一优于方案二。

拦沙能力比选：方案一实施后，127座工程的拦泥库容为2321.6万m3，在工程建成第10年，可拦泥726.93万m3，在工程全部达到淤积年限后，可拦泥2321.6万m3。方案二实施后，127座工程的拦泥库容为2226.31万m3，在工程建成第10年，可拦泥725.43万m3，在工程全部达到淤积年限后，可拦泥2226.31万m3。从拦沙能力比较结果来看，方案一优于方案二。

表4-1　元坪流域沟道坝系工程建设规模表

坝系防洪保收能力比选：方案一和方案二实施后，坝系的整体防洪能力一样，保收能力方案一为94.2%，方案二为95.8%，从坝系防洪保收能力分析来看，方案二优于方案一。

经济效益分析比选：

方案一：工程规划总库容3453.79万m3，拦泥库容2321.6万m3，可淤地544.2hm2。工程总投资4036.11万元，搬迁修路费用为30万元，净现值3433.18万元，效益费用比1.88，内部收益率16.7%。

方案二：工程总库容3358.5万m3，拦泥库容2226.31万m3，可淤地530.7hm2。工程总投资4255.63万元，淹没损失费276万元，净现值3041万元，效益费用比1.69，内部收益率14.7%。方案一优于方案二。

3.3方案选择

两个方案通过从建设条件、水沙控制程度、防洪保收能力、经济效益等方面综合比选，同时充分考虑到地方政府、水利水保业务部门和群众的意见，为确保坝系建设方案的顺利实施，确定方案一为本工程建设方案。

元坪流域在规划的127座淤地坝工程，有17座是在原淤泥面上新建，整个坝系建设规模如表4-1所示。

4　结语

通过分析元坪流域水土保持情况，确定元坪流域坝系建设以骨干坝为主体，适度建设中小型淤地坝，最大限度利用水沙资源，充分发挥投资效益。通过坝系建设方案的比选和可行性分析，确定以下建设方案：流域共布设骨干坝30座，建设中型淤地坝51座，建设期末流域内工程总量达到165座，流域总滞洪库容达到1698.29万m3，新增滞洪库容926.19万m3，新增拦泥库容2061.8万m3。陕西水利

（责任编辑：畅妮）

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