坝系工程除险加固中溢洪道布设遇到的问题

王 统，董俊天

(定西市安定区水土保持局，甘肃 定西 743000)

坝系工程除险加固中溢洪道布设遇到的问题

王 统，董俊天

(定西市安定区水土保持局，甘肃 定西 743000)

溢洪道；坝系；除险加固；安定区

甘肃省定西市安定区目前有各类淤地坝155座，经水利部复核认定为病险淤地坝的有51座。计划利用3～6年时间，完成辖区内所有病险坝除险加固任务。但是，随着淤地坝除险加固项目的实施，遇到了一些急需解决的问题，如已达到或超过设计淤积高程、背水坡滑坡或坝体下部严重渗水、水毁决口或穿洞、坝体有裂缝等，这些情况可以结合实际采取相应的措施处理，但实际淤积量超过设计淤积库容或下游有重要设施的工程处理起来就非常棘手。详细探讨了溢洪道布设遇到的问题并提出了建议。

安定区位于甘肃省中部，是定西市委、市政府所在地，总面积3 638 km2。属黄土丘陵沟壑区，区内沟壑纵横，梁峁起伏，植被稀疏，生态脆弱。全区有大小支毛沟2.4万余条，平均沟壑密度2.4 km/km2。水土流失面积占总土地面积的91%，多年平均土壤侵蚀模数5 640 t/(km2·a)。年均降水量380 mm，年均蒸发量高达1 500 mm以上。干旱少雨和水土流失是制约区域生态建设和经济社会发展的瓶颈因素。截至目前，全区共建成各类淤地坝155座，其中骨干坝81座、中型坝37座、小型坝37座，分布在全区12个乡(镇)的20多条小流域。淤地坝数量约占全省的1/10，占全市的近一半。在工程布局上主要有两大类，一是以单坝布设的31座，这些工程大多数建于20世纪八九十年代，目前多数已达到或超过设计淤积年限。二是以坝系布设的124座，形成了花岔、官兴岔、石门、九华沟、称钩河、李家河等6条坝系工程。骨干工程与其他淤地坝相间分布，形成了比较完整的沟道水土保持综合防护体系。淤地坝的建设，极大地改善了项目区农业和农村基础条件，尤其是在滞洪、拦泥、淤地、抗旱、交通等方面发挥了十分重要的保障和支撑作用。但是，各类淤地坝出现的老化、病险、损毁及隐患等情况也日益凸显。目前，已超过设计淤积年限的有91座(其中骨干坝45座、中小型坝46座)，达到设计淤积年限的有13座(其中骨干坝3座、中小型坝10座)。经水利部复核认定为病险淤地坝的有51座。2011年以来，先后有35座病险淤地坝被列入除险加固和抗旱水源维修工程，29座已完成了应急维修和除险加固，安全隐患基本得到排除，有6座正在组织实施中。计划利用3～6年时间，完成辖区内所有病险坝除险加固任务。但是，随着淤地坝除险加固项目的实施,也遇到了一些突出的问题，急需进一步探讨和解决。

1 淤地坝病险情况及相应的处理方法

目前，安定区淤地坝工程的病险情况主要有如下几种：已达到或超过设计淤积高程；背水坡滑坡或坝体下部严重渗水；水毁决口或穿洞；坝体有裂缝；坝下游有重要设施等。针对现有淤地坝工程普遍存在的坝坡过陡、背水坡脚反滤体损坏、坝体干容重降低等问题，采取增设反滤体并将背水坡下部坝坡放缓的方案，即在现有滑坡面或有渗水的区域布设网状微孔波纹管，在波纹管上盖土并放缓坝坡，增强坝体抵抗力。针对土坝决口或穿洞的问题，若确定为水毁决口，则施工要求同土坝施工要求；若确定为填筑穿洞，则必须将坝体全部挖开后施工。针对上下游的横向裂缝和沿坝轴线方向的纵向裂缝，多采用开挖回填与灌浆结合的方式处理横向裂缝，而纵向裂缝只可采用开挖回填方式处理。针对明渠存在的问题，如常见的严重断裂，采用涵管替代明渠方式处理。

2 溢洪道布设存在的问题

一般的病险情况，结合实际可以采取有效措施进行处理，而针对实际淤积量超过设计淤积库容或下游有重要设施的工程，多采用增设溢洪道的方法来处理，但在具体实施中，困难重重。①无地形条件布设溢洪道。截至目前，安定区已建成的淤地坝，无论是单坝，还是坝系，多无条件布设溢洪道，主要原因是：在前期规划设计时，依据相关技术规范，只布设了坝体和放水建筑物“两大件”，无溢洪道设施；在前期规划坝址比选中，只考虑了库容、坝体工程量大小、放水建筑物基础地形，没有考虑溢洪道布设的地形条件，导致目前加设溢洪道时无科学合理的地形条件；即使当时坝址选择时，有布设溢洪道的条件，但在施工过程中，考虑施工方便，降低施工成本，破坏了后期增设溢洪道的地形。②调洪演算与实际不相符。坝系工程在前期规划过程中，以相关技术规范为依据，以单坝为单元，孤立地进行坝高和总库容的计算，没有考虑上游工程的泄水量，也就是在调洪演算中，出现串联的骨干坝时，只考虑单坝控制流域范围内的洪水总量，没有考虑上游骨干坝的泄水量，一旦出现局部强降雨，不但单坝的安全没有保障，而且还会造成连环垮坝安全事故。③无法确定溢洪道的断面尺寸。根据水利部办公厅文件(办水保〔2015〕90号)要求，下游有重要设施时，包括下游有骨干坝时，必须增设溢洪道。但是在坝系工程单坝规划设计中，依据《水土保持综合治理技术规范 沟壑治理技术》(GB/T 16453.3—2008)进行总库容计算时，已经满足校核频率的要求，导致除险加固设计中，若采用原设计淤积库容，则经过调洪演算确定的最大下泄流量为零，溢洪道断面尺寸无法确定，这是除险加固设计时遇到的最关键的问题。

3 建 议

3.1 以泄洪洞替代溢洪道

针对实际情况确需增设泄洪建筑物，但又无地形条件开设溢洪道的淤地坝工程，在除险加固时根据工程的实际地形条件，以泄洪洞代替溢洪道，降低泄洪建筑物进口高程，确保工程安全运行。

3.2 上下通盘考虑增设泄洪设施

针对坝系工程在前期规划过程中，没有考虑上游工程的泄水量，也就是在调洪演算中，出现串联的骨干坝时，只考虑单坝控制流域范围内的洪水总量，没有考虑上游骨干坝的泄水量的情况，需要按从上到下的顺序逐坝进行调洪演算，确定最大下泄流量，从而进一步确定增设溢洪道或泄洪洞的断面尺寸，以确保工程安全运行。

3.3 通过扩大校核频率下的洪水总量确定泄洪建筑物尺寸

当前各地普遍采用抬高设计淤积高程的方法确定泄洪建筑物尺寸，即针对因按原设计进行调洪演算无法确定泄洪建筑物尺寸的问题，设计时抬高了原设计淤积高程，减少滞洪库容，再计算下泄流量，从而来确定泄洪建筑物尺寸，但是这种方法实际存在很大的缺陷。在设计时若以抬高设计淤积高程来确定泄洪建筑物尺寸，则没有从根本上解决问题，这对消除安全隐患是短期的，一旦实际淤积高程达到除险加固时确定的高程，则淤地坝的安全隐患与在没有增设溢洪道之前的安全隐患是一样的，也就是说以抬高设计淤积高程的方式来确定泄洪建筑物尺寸的方法进行除险加固，无法从根本上消除隐患。

针对以上存在的缺陷，建议采取扩大校核频率下的洪水总量即给校核频率下的洪水总量乘以安全系数(一般取1.1～1.4)的方法来解决，再进行调洪演算来确定泄洪建筑物尺寸，而无须抬高设计淤积高程。对上游有串联坝的情况，还应提前考虑上游工程的下泄量，同时兼顾建筑物布设时的地形条件及经济安全等多方面因素，这样才能通过除险加固，从根本上消除安全隐患，确保工程的安全运行。

王统(1963—)，男，甘肃定西市人，工程师，从事水土保持管理与工程建设工作；通信作者董俊天(1969—)，男，甘肃定西市人，高级工程师，从事水土保持淤地坝建设管理与研究工作。

2017-06-08

(责任编辑 孙占锋)

S157.31;TV640.32

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1000-0941(2017)11-0028-02