杜慧慧 貴晉

摘 要 淤地壩作為黃土高原最主要的溝道治理措施，在黃土高原水土保持生態(tài)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。受地形條件限制，除險加固時部分需增設(shè)溢洪道的淤地壩存在開挖工程量大、占地矛盾難協(xié)調(diào)等問題。采用封閉式溢洪道可以減少工程開挖量，解決砌石或混凝土防凍問題，改善受力條件，減小工程結(jié)構(gòu)斷面尺寸等。因此筆者就封閉式溢洪道方案在淤地壩除險加固中的運用進行分析。

關(guān)鍵詞 淤地壩;除險加固;封閉式溢洪道

水土流失和干旱少雨是黃土高原地區(qū)作物種植的兩大制約性因素。人們通過興修水利、種植耐旱作物以及采取抗旱保墑的耕作技術(shù)以應(yīng)對干旱少雨的制約。淤地壩作為黃土高原地區(qū)水土流失治理的重要工程措施，兼具淤地造田之效，是一種獨具特色、因地制宜的土地利用方式。

1大中型淤地壩除險加固的必要性

淤地壩在攔蓄洪水泥沙，減輕下游危害，淤泥造田，促進增地增產(chǎn)增收，攔蓄洪水徑流，發(fā)展灌溉，補充地下水，以壩代路、改善交通狀況等方面發(fā)揮了重要作用。但隨著使用時間的延長，加之管理不善，有不少的淤地壩存在安全隱患，急需除險加固。淤地壩病險的原因主要有：①部分已經(jīng)淤滿。②設(shè)計理念落后。③威脅下游安全[1]。

2封閉式溢洪道可行性分析

鑒于增設(shè)溢洪道存在的問題，對部分布設(shè)正常溢洪道有困難的淤地壩在確定除險加固方案時可考慮布設(shè)封閉式溢洪道。①減少工程開挖量。②解決砌石或混凝土防凍問題。甘肅省淤地壩主要分布在西北寒冷地區(qū)，部分地區(qū)最大凍土深甚至達到1.5m以上，考慮砌石或混凝土防凍問題，需要增加墊層的厚度、寬度及長度等。如果采用封閉式溢洪道，溢洪道施工后土方回填，則墊層可以減小或者取消。③改善受力條件。溢洪道由開敞式改為封閉式后，溢洪道箱涵為整體結(jié)構(gòu)，全部埋于地下，兩側(cè)受力基本對稱，受力條件得到改善。④便于后續(xù)設(shè)計。溢洪道由開敞式改為封閉式后，溢洪道形式基本固定，可以根據(jù)不同的設(shè)計寬度和過水流量，將溢洪道斷面尺寸分為幾種模式固定下來，有利于形成標準圖集，便于后續(xù)設(shè)計[2]。

3淤地壩除險加固采用封閉式溢洪道方案

3.1 工程概況

口子灘骨干壩原設(shè)計壩控面積 3.15km2，總庫容 50.62萬m3，其中攔泥庫容19.99萬m3 ，滯洪庫容 30.63萬m3 ;由黃土均質(zhì)壩和涵臥管兩大件組成。壩高18.7m，壩頂長105m，壩頂寬4m，迎水坡比為1：2，背水坡坡比為1：1.5。壩頂高程2386.20m，攔泥高程為2379.81m，滯洪高程為2384.64m，壩軸線處溝底高程為2367.50m，淤積年限15年。口子灘骨干壩存在的主要問題是：a.由于口子灘骨干壩下游有花兒岔小學和村莊，影響下游安全且無溢洪道;b.由于死庫容水位較高，外坡浸潤線較高，壩坡有滲漏。通過分析論證，其存在的問題合乎實際，將口子灘骨干壩確定為病險淤地壩是合適的。

3.2 除險加固方案比選

泄水建筑物的型式主要有開敞式溢洪道和涵洞式溢洪道兩種，它們的共同之處在于主要功能都是宣泄規(guī)劃庫容所不能容納的洪水，保證壩體安全;不同之處在于開敞式溢洪道布設(shè)高程較高，斷面面積較大，避免開挖而形成高邊坡。

（1）結(jié)構(gòu)尺寸。通過以上方案比選可知，開敞式溢洪道的斷面尺寸最小為4.12m×2.5m（安全超高取 0.5m）;涵洞式溢洪道的斷面尺寸為 2.0m×2.5m（側(cè)墻高確定為 2.5m）。

（2）地形地質(zhì)情況?？谧訛┕歉蓧螇误w范圍地質(zhì)屬臨洮沉積構(gòu)造體系，溝床及溝槽兩岸為黃土，且土層厚達 10m 以上，無不良地質(zhì)現(xiàn)象存在;地形對稱、垂直節(jié)理發(fā)育明顯。左右岸壩肩均連接村社交通要道，左岸邊有學校，右岸村道以上為村林場，且涵臥管布設(shè)于右岸。此外，由于右岸背水坡低洼處距壩頂高差達 7m，如果在 2482.64m 高程處布設(shè)開敞式溢洪道，則會造成背水坡腳外形成填方，導致基礎(chǔ)不穩(wěn)。根據(jù)以上布設(shè)要求和地質(zhì)地形特點，口子灘骨干壩溢洪道布設(shè)位置不宜選在左岸。但根據(jù)實際地形，在右岸距臥管通氣孔 17m 的范圍內(nèi)為原溝道岸坡，基礎(chǔ)穩(wěn)固，在高程 2381.20m 處適合布置涵洞式溢洪道。

（3）施工難度。相比泄洪洞，開敞式溢洪道布設(shè)位置高，壩體以外基礎(chǔ)懸空，穩(wěn)定性差，開挖斷面大，結(jié)構(gòu)支模、拆模難度大，危險系數(shù)高，回填難度大，施工困難多，會造成林場部分林木損毀，并阻斷主要交通道路。

（4）運行管理。如果采用開敞式溢洪道，由于兩岸岸坡滲水嚴重，極易發(fā)生凍脹破壞;淤地壩的主要作用之一為溝通兩岸交通，如果不架設(shè)工作橋，便會阻斷交通，造成群眾出行困難;因此，當采用開敞式溢洪道，將不利于該壩的運行和管理。

（5）工程量對比。經(jīng)估算，開敞式溢洪道總工程量為 21275.45m3 ，總投資 138.35元;泄洪洞總工程量為 19430.17m3 ，總投資 135 萬元。因此，在流量相同的條件下，通過對布設(shè)高程、斷面結(jié)構(gòu)尺寸、地質(zhì)地形、施工難度、運行管理、抗凍張能力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、工程量等因素及條件的對比分析，溢洪道型式可確定為涵洞式溢洪道（泄洪洞）;布設(shè)位置宜選擇在右岸岸坡，且軸線距通氣孔 11.5m 處，與壩軸線夾角 56°。

3.3 除險加固方案

根據(jù)病險認定報告和確認時的實際病險情況，確定了口子灘骨干壩除險加固初步設(shè)計方案，該除險加固方案具體為：①按照 200 年一遇校核洪水標準，在右岸壩肩增設(shè)溢洪道;②拆除消力池出口損毀扭面，用漿砌石重新砌筑;③在壩體背水坡與岸坡結(jié)合處設(shè)置 U 型斷面的排水溝，將壩面來水引至壩腳以外。泄洪洞布設(shè)位置、兩岸基本情況、低凹地、原涵臥管布設(shè)位置25等情況。

總之，文章結(jié)合工程實例，就溢洪道布設(shè)方案進行了詳細地探討，期望能夠?qū)ν愋凸こ唐鸬浇梃b作用。

參考文獻

[1] 莊碩.猴山水庫溢洪道設(shè)計方案比選研究[J].東北水利水電，2020，38（1）：7-9.

[2] 袁斌.水庫溢洪道方案比選與試驗?zāi)M研究[J].中國水能及電氣化，2020，（1）：34-38，25.