淤地壩加固除險必要性與對策研究

姚彥龍

（山西省孝義市水利水保局，山西 孝義 032300）

我國絕大部分中小型淤地壩，修建于20世紀(jì)60～70年代，運行時間已40～50年，多數(shù)工程已經(jīng)淤滿，單壩的防洪能力和持續(xù)攔泥能力下降，加之當(dāng)時的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，無系統(tǒng)的排洪設(shè)施。壩地建設(shè)一方面治理了水土流失,攔截地表徑流，提高了糧食產(chǎn)量，保證了群眾及牲畜度災(zāi)的糧食和飼草料。但是由于人工筑壩標(biāo)準(zhǔn)低，缺乏科學(xué)合理規(guī)劃，遇暴雨，土壩往往被連續(xù)沖垮造成更大的水土流失。后經(jīng)水利水保技術(shù)人員的總結(jié)，以小流域單元進行全面規(guī)劃，至上而下機械筑壩。按10年一遇洪水設(shè)計，20年一遇洪水校核。設(shè)有壩體和壩體兩端自然溢流口。許多工程年久失修，遇到較大洪水時存在垮壩的隱患，存在不同程度的毀損，致使相當(dāng)數(shù)量的溝道工程帶病運行，險情加劇。由于這些淤地壩有相當(dāng)一部分的壩址位置較好，交通方便，也是當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)、生活基地,如不配套加固，勢必影響工程的安全和效益的發(fā)揮,甚至影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展。因此，合理制定加固配套方案，挖掘現(xiàn)有工程潛力，鞏固治理成果，是當(dāng)前溝道工程建設(shè)中迫切需要解決的一個問題。

1 必要性

淤地壩是治理水土流失的重要工程措施，數(shù)量眾多的淤地壩對減少入黃泥沙、控制水土流失、鞏固退耕還林成果、改善生態(tài)環(huán)境、促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用。當(dāng)下，大中型水庫的除險加固已基本完成，但實際上多數(shù)淤地壩在汛期，為攔截泥沙是要蓄水的，起著與小型水庫同樣的作用。由于淤地壩建設(shè)時，未按小型水庫對待，設(shè)計不充分，投資偏少，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，又缺少必要的管護，今后幾年還將對小型水庫進行除險加固，雖然淤地壩建設(shè)的目的是攔蓄泥沙，損壞嚴(yán)重。但是，由于我省絕大多數(shù)淤地壩建成時間早、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、工程質(zhì)量差、壩體設(shè)施不配套、病險壩數(shù)量多，迫切需要除險加固。大部分淤地壩由群眾施工，缺少必要的技術(shù)指導(dǎo)和監(jiān)管，壩體填筑不密實，沉陷裂縫多施工質(zhì)量比較差。主要問題有：一方面有的淤地壩下游有居民和重要交通、通訊設(shè)施，防汛責(zé)任重、壓力大；另一方面與水庫、河道相比，各級對淤地壩的安全運用和度汛重視不夠，對可能出現(xiàn)的問題以及所造成的嚴(yán)重后果估計不足，應(yīng)急預(yù)案不具體，搶險料物和隊伍落實難度大；三是日常管護不到位。淤地壩建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，壩體單薄、壩坡過陡及壩高不夠；個別淤地壩沒有開挖溢洪道，抗洪及泄洪能力不足；淤地壩泄水管開裂、錯縫；淤地壩溢洪道沒有襯砌，岸坡坍塌、淤堵；四是防汛形勢嚴(yán)峻。由于沒有管護經(jīng)費，不能進行正常的維護和管理，一旦發(fā)生水毀和損壞，得不到及時維修，進一步加劇了安全隱患。一旦遭遇大的降雨，其安全令人擔(dān)憂。值得高興的是，前不久國家召開了水利工作會議，把小型水庫除險加固擺上了重要地位，我們期盼著國家將淤地壩列入小型水庫除險加固規(guī)劃，及早安排實施，實現(xiàn)淤地壩的正常運行。目前大中型水庫的除險加固工作已經(jīng)基本結(jié)束，今后還將完成小型水庫的除險加固，中型以上淤地壩在庫容上相當(dāng)于?。?）類水庫，攔蓄洪水大的能力偏低，一旦遇到大的降雨，山洪突泄，超過淤地壩的攔蓄能力，將造成嚴(yán)重的后果，因此淤地壩安全運用問題不容忽視。

2 加固配除險方案

2.1 加高大壩

適當(dāng)加高大壩,可以較大地增加調(diào)蓄能力，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。淤地壩淤滿后，應(yīng)從長遠和當(dāng)前的生產(chǎn)需要考慮，一般情況下壩地已開始耕種，壩前不蓄水，也可通過一次規(guī)劃設(shè)計，分期加高壩體，按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定土壩加高高度，達到最終壩高。為節(jié)省工作量，宜采用壩前加高的方式。加高高度應(yīng)根據(jù)攔泥和滯洪庫容要求設(shè)計。經(jīng)過近20年的實踐，總結(jié)出了土壩的三種加高形式，壩前式加高、騎馬式加高和壩后加高。加高方法可采用碾壓施工，也可采用水力沖填施工。當(dāng)壩前淤土為沙性或輕、中粉質(zhì)壤土?xí)r,土體的脫水固結(jié)性能較好，可不設(shè)蓋重體。反之，當(dāng)壩前淤土粘粒含量大于20%，脫水固結(jié)速度較慢時，合理設(shè)計蓋重土體的厚度和長度。如果地形條件限制不宜從壩前淤土上加高時，則需設(shè)置蓋重體，并通過圓弧分析法進行抗滑穩(wěn)定性計算，校核新老壩體接觸面及壩基淤土的穩(wěn)定性，也可選擇騎馬式和壩后貼坡式加高壩體。一般來說，加壩高度亦受限制，壩后貼坡式加高土方量大不經(jīng)濟，而對于騎馬式則是在老壩體上把壩由緩變陡而加高，需要驗算新老壩體接觸面和原有淤地壩淤面的抗滑穩(wěn)定性。

2.2 拓寬、加深溢洪道

在地形條件許可的情況下，投資可能大一些，但施工不受已建工程制約。在地形、地質(zhì)條件許可而且增加開挖量不大的情況下，將原溢洪道拓寬，開挖工程量不大，也可考慮增設(shè)溢洪道，投資也比較少，但不應(yīng)增加泄流量過大，以免加重下游河道的負擔(dān)。為了提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，而不降低堰頂高程，這是增加下泄流量、提高防洪標(biāo)準(zhǔn)的措施之一，如單純依靠加高大壩，可能會帶來很多問題，如庫區(qū)移民和其他建筑物改建等。同時，可滿足淤地壩防洪標(biāo)準(zhǔn)提高的要求，加大泄洪洞也有困難。此時采用適當(dāng)加高大壩與增設(shè)新溢洪道相結(jié)合的辦法。

3 注意問題

3.1 壩基處理

進行舊壩加高配套時，使壩基產(chǎn)生局部塑性破壞和大壩整體滑坡。往往是修建在原淤地壩的淤面上，這種壩基一般屬于軟土地基。軟土地基作為壩基可能會出現(xiàn)以下問題，由于強度低，使壩體出現(xiàn)較大的縱橫裂縫，破壞整體性。透水性小，出現(xiàn)較大沉降和不均勻沉陷，固結(jié)緩慢，竣工后壩的沉降將持續(xù)很長時間。因為靈敏度高，施工期由于擾動會使壩基軟土強度迅速降低，導(dǎo)致剪切破壞。

3.2 溢洪道設(shè)計

主要是設(shè)計的溢洪道其進出口段離壩身太近。由于急流的摻氣和脈動現(xiàn)象十分顯著，且砌護厚度與邊坡砌護高度都不能適應(yīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求，有些非巖基上的溢洪道設(shè)計時，常會產(chǎn)生劇烈的震動。有些溢洪道采用低標(biāo)號的漿砌石或砼砌護，使工程安全受到影響。進口段如未進行有效的護砌，底部幾乎沒有反濾排水設(shè)施，極易發(fā)生滑塌，由于彎道流態(tài)、流勢劇烈變化，容易導(dǎo)致兩岸產(chǎn)生水面差，泄洪時一旦發(fā)生沖蝕現(xiàn)象。在布置溢洪道陡坡段有彎道時，凹岸水面壅高，并在下游銜接的平直段內(nèi)產(chǎn)生折沖水流，大大影響泄流能力和消能效果。

結(jié)論

由于壩地效益高，建議進行必要的技術(shù)改造，建設(shè)溝道控制性工程，確保壩地的安全穩(wěn)定運行。根據(jù)流域的實際和水土保持生態(tài)建設(shè)及經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展的需要，推動大規(guī)模淤地壩建設(shè)的開展已成為必然，淤地壩可攔沙蓄水淤地，有效利用水土資源，建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)基本農(nóng)田，鞏固退耕還林還草成果，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造條件，為全面建設(shè)小康社會提供支撐和保障。

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