陕西黄土高原地区淤地坝蓄水问题探讨

吕薛锋,王 程

（陕西省水土保持勘测规划研究所（陕西省水土保持生态环境监测中心）,陕西 西安 710199）

1 引言

淤地坝是黄土高原地区防治水土流失最有效的措施。淤地坝拦泥淤地,变害为利,既可以增加耕地面积,又能提高农业抗旱能力,是劳动人民智慧的结晶。陕西省目前共建成淤地坝3.39 万座,占全国数量的一半以上,位居全国第一[1]。在长期的水土保持工程管理实践中,淤地坝能否蓄水成为讨论的焦点,尤其是陕北黄土丘陵沟壑区,常年受到干旱缺雨的影响,水资源十分缺乏。能否将淤地坝当成小型水库蓄水使用,蓄水后怎么管理？这些问题都值得进行探讨。

2 淤地坝与小（2）型水库的区别与联系

2.1 两者定义

淤地坝：一般认为最早的淤地坝是由山体滑塌自然形成的,人们称之为天然聚湫。现在定义为在多泥沙的沟道修建的以控制侵蚀、拦泥淤地、减少洪水和泥沙灾害为主要目的的工程设施,库容不大于500 万m3,坝高不超过30 m[2]。

小（2）型水库：《史记·夏本纪》记载大禹治水活动,“行山表木,定高山大川。……左准绳,右规矩,载四时,以开九州,通九道,陂九泽,度九山。”这其中“陂九泽”,就是用堤坝工程把湖泽和低洼地方围起来,这就是原始的水库工程。现在按照《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252-2017）》划分,根据其工程规模、效益和在经济社会中的重要性,小（2）型水库被划分为五等建筑物,库容大于或等于10 万m3小于 100万m3,坝高不高于30 m[3]。

2.2 组成结构

淤地坝（指治沟骨干工程）由三大件组成,坝体、溢洪道、放水建筑物,水库同样由三大件组成,坝体、溢洪道、放水建筑物。溢洪道和放水建筑物功能基本上都一样,只是水库有长期引水的需求,淤地坝要求7 d内放空坝内蓄水,蓄浑排清。两者从组成结构上看,并无区别,但从具体细节构造分析有所不同。淤地坝坝顶大多数未硬化,少数由现浇混凝土、砖铺装等进行硬化。水库坝顶一般用现浇混凝土硬化,坝顶上游侧设置防浪墙,墙顶一般高出坝顶1.2 m～1.5 m。防浪墙坚固不透水,用浆砌石或混凝土建造,其基础牢固埋入坝内,并与大坝的防渗体紧密连接。水库坝基处理需满足渗透稳定,控制渗流量、静力和动力稳定、允许沉降量和不均匀沉降量等,保证坝的安全运行。淤地坝的坝基处理相对水库较为简单,不涉及复杂的防渗处理。表1是选取同样坝高10 m～20 m,对淤地坝、水库坝体结构对比。

表1 淤地坝、水库坝体结构对比

续表1

2.3 设计、施工要求

淤地坝、小（2）型水库设计资质均为水利水电工程设计丙级以上资质。淤地坝、小（2）型水库施工资质要求,均为水利水电工程施工总承包叁级（含叁级）以上资质。

淤地坝,一般黄土、类黄土都可作为碾压筑坝土料,其有机质含量不超过2%,水溶盐成分不超过5%。坝体干容重按最优含水率控制,不得低于1.55 t/m3。水坠坝,用水力冲击土体,使之成为较高浓度的液态泥浆,输入筑有人工碾压边梗的坝面冲填畦内,经自重脱水固结而成的土坝[6]。水库均质坝,一般由具有粘性的壤土组成,压实后的防渗体防渗系数不大于1×10-4cm/s,压实度为95%～97%。黄土质地属于壤土,使用黄土类筑坝,破坏其原状结构,压实后不再具有湿陷性。淤地坝、水库均质坝体施工主要材料相同,施工方式基本相同,水库对坝体压实度、防渗要求更为严格。淤地坝坝高超过15 m时,应在下游坡每隔10 m左右设置一条马道,马道宽度1.0 m～1.5 m。水库均质坝沿上下游坝坡每隔10 m设置马道,马道设置在边坡处,其宽度不小于1.5 m～2.0 m。

2.4 运行管理

淤地坝水毁情况71%都与坝体相关[7],小型水库,水毁部位48%与坝体相关[8],可见坝体施工质量决定着淤地坝、小型水库的运行安全。

淤地坝管理较为粗放,坝顶亦可作为连通沟壑两岸道路来使用,设计时也有此要求。甘肃省定西县90%以上淤地坝成为交通道路的重要组成部分[9]。淤地坝坝顶作为道路使用时,按照道路标准要求进行设计。水库一般不考虑坝顶用作道路,管理较为封闭。水库有专职安全监测部门,安全监测的项目,主要包括坝面垂直位移和水平位移,渗流量及渗水的浑浊度,上、下游水位。淤地坝无此项监测内容,只有工程检查观测要求。淤地坝由地方水行政部门管理,水库防汛由应急管理部门负责管理。

3 结论

淤地坝不宜长期蓄水,长期蓄水不符合规范要求。水利部关于进一步加强黄土高原地区淤地坝工程安全运用管理的意见水保[2019]109号,明确指出“汛期所有淤地坝工程必须空库运行,严禁蓄水运用”。这就要求,在工程实践中,汛期淤地坝不能蓄水,这是条红线。若确实有需求的,改变其功能的,淤地坝（碾压型式筑坝）,必须经专家论证,提高工程建设和防洪标准,除险加固,增加安全监测内容,必须进行稳定分析计算,安全评估后,严格履行报批和验收程序,办理淤地坝工程销号手续,方可允许蓄水。蓄水后按照小型水库模式运行管理。运行管理中重视蓄水后对岸坡稳定性的影响,避免产生大的塌岸、滑坡等,影响坝的运行安全。由于水坠坝和小（2）型水库施工方式、施工材料有质的区别,因此水坠坝不宜作为水库蓄水使用。