延安市崖窑河骨干坝设计方案分析

摘要： 淤地坝是黄土高原地区治理水土流失的一项重要措施，是关键实用的水土保持工程措施。经过长期、大量的实践和生产建设，已经取得了令人瞩目的成就。本文以延安市崖窑河骨干坝为例，通过对该骨干坝设计方案的分析，并对该淤地坝的基础效益、经济效益、生态效益和社会效益进行分析，以期可以对黄土高原地区小流域治理起到一定的帮助作用。

关键词： 骨干坝；设计方案；分析；效益

中图分类号：TV64 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）17-0066-02

0 引言

治理黄土高原地区的水土流失，有效措施是修建淤地坝。淤地坝的拦沙蓄水淤地的作用和效益都很明显，尤其是采用小流域为单元，结合退耕还林、封山禁牧等措施，利于实施水土保持综合治理规划，有利于土地利用结构和组织劳力，也符合水土流失的规律[1]。

1 工程概况

崖窑河骨干坝作为延安市安塞县的一个新建项目，坐落在河流上游的主沟道。该坝建成后能够拦蓄泥沙，兼具蓄水功能，解决附近居民的饮用水问题。

崖窑河骨干坝由坝体、溢洪道和放水工程组成，其中坝控面积为5.26km2，总库容97.46万m3，拦泥库容70.13万m3，坝高21.50m，设计坝顶长28.65m，滞洪库容27.33万m3，淤积面积105.6亩。沟底高1376.00m，淤泥面高？荦1392.30m，校核洪水位？荦1395.80m，安全超高1.7m，坝顶高？荦1397.50m。

2 自然、社经、水文情况

2.1 地理位置 该小流域属于黄河三级支流、延河二级支流、杏子河一级支流，坐落在延安市安塞县的西南，流域面积76.86 km2，流域内海拔1080m～1580m，流域出口距县城30公里，崖窑河骨干坝位于东径108°59′58.86″，北纬36°47′17.01″，坝控面积为5.26km2。

2.2 地质地貌 坝址处属于典型的黄土丘陵沟壑区第二副区，以红砂岩为主。受水、风、重力等长期侵蚀导致表层黄土不断被剥蚀，沟道及梁顶基岩出现部分，形成沟壑纵横、基岩出露的地貌景观。

崖窑河骨干工程坐落在主沟道的上游崖窑河自然村，沟道常年流水，坝沟底宽约16m，两岸岩石为直立陡崖，出露高度约15m，沟道上游部分沟段比较平缓。

2.3 土壤、植被覆盖 流域内土壤类型以黄绵土为主，约占耕作土壤的80%以上，肥力很低，有机质含量在0.5%～1%之间，PH值在8.0～8.6之间，呈微碱性。

坝址所在地植被稀疏，以经济林和人工草地为主，林草覆盖率约为40.6%。

2.4 社会经济 ①社经情况。崖窑河骨干坝隶属安塞县下属的九台村管辖，该村共有552人，人口密度31.36人/km2，人均土地318.84hm2，人均基本农田0.69亩，人均粮食产量900kg。以种植业为主，其次是畜牧业。②受益和淹没情况。由于崖窑河骨干坝隶属九台村管辖，工程只涉及1个行政村，直接受益范围限制在九台行政村。工程建设过程中不存在淹没问题。

2.5 气象、泥沙、水文 ①气象特征。该工程属于中温带半干旱大陆性季风气候区，干旱少雨，雨量不均，四季分明。年平均气温在8.8℃，蒸发量857.7mm，无霜时间157天，大风天数为26天。②降水。坝址处年均降水量为559mm。6～9月的汛期占全年降水量的80%，多以暴雨形式出现。③泥沙。该工程流域内土壤侵蚀模数年平均量为9000t/km2.a，产沙主要集中在汛期，年产沙69.17万t，占全年产沙总量的95%以上。

3 工程设计

根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》的划分，该工程为五级，洪水重现期为30年，校核为300年，淤积年限20年。

3.1 坝体设计

3.1.1 绘制坝高～库容～淤地面积曲线

根据下式计算各级水位下的库容：

3.1.3 确定坝高 坝高H是由拦泥坝高HL、滞洪坝高Hz和安全超高ΔH组成，

H=HL+HZ+ΔH（5）

查水位—库容曲线决定拦泥坝高，由查水位—库容曲线得，HL=16.30m，淤积高程设计为1392.30m。

调洪演算决定滞洪坝的高度。经调洪演算确定VZ=27.33万m3，查水位—库容曲线HZ=3.50m，滞洪水位高程1395.80m。

根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》的相关规定，安全超高为ΔH=1.70m，坝顶高程为1397.50m。

因此，坝高为

H=HL+Hz+ΔH=16.30+3.50+1.70=21.50m。

按3～5%的预留计算沉陷坝高，取值1.00m，则坝高为22.50m。

3.1.4 坝顶的宽度 按照“规范”[2]和已有实践经验，坝顶宽度为4.0m。

3.1.5 设计坝坡 上、下游坝坡马道的坡比为1：2.50，坝体铺底宽为110.50m。

3.2 溢洪道设计 ①溢流堰。经演算Q泄=83.81m3/s，滞洪水深H=3.50m，堰顶宽B=8m。堰顶长度3H

4 效益分析

4.1 基础效益。工程投入使用后，年拦截泥沙94.68万t，蓄洪水能力27.33万m3。

4.2 经济效益。经济效益涉及直接经济效益坝地的种植效益和间接经济效益拦泥和防洪效益。①坝地种植效益。工程达到淤积年限后，淤成105.6亩坝地，利用率按80%计算，坝地84.48亩，按市场当前价格，以30年的种植期计算，累计效益为63.36万元。②拦泥效益。工程20年可拦泥94.68万t，按照每拦截1t泥沙，可节省费用按3.75元计算，拦泥高达355.05万元。

4.3 生态效益 ①淤地坝降低洪水的含沙量，为下游提供灌溉水源，解决淤地坝的农田灌溉[3]。②通过拦截洪水，减轻洪水对沟道的冲刷，降低流入下游的泥沙[4]。③坝地拦蓄的是小流域坡面上流失的有机质，成为高产稳产的基本农田[5]。

4.4 社会效益 坝地建成后，营造了良好的生产条件，解决了居民用水问题，促进了经济的发展。

5 结语

5.1 分析 经过对工程进行可行性论证和效益评估，该工程建成后减少了入河泥沙和对下游河道的淤积，提高了生产和生活的环境，促进了区域经济的发展。

5.2 展望 从局部范围内解决水土流失问题，进而实现保持水土的目的。从长期意义来看，需要多方协调、共同努力才能从根本上治理延安的水土流失。

参考文献：

[1]崔云鹏，蒋定生.水土保持工程学[M].陕西人民出版社，1997.

[2]SL289—2003水土保持治沟骨干工程技术规范[S].

[3]张慧.淤地坝在水土保持生态工程藉河二期北山流域中的重要作用[J].科技创新导报，2008，（02）：110.

[4]邵治亮.陕北建设淤地坝的生态作用及发展对策[J].榆林学院学报，2004，14（3）：69-71.

[5]刘平乐，李江虹.淤地坝建设是我省黄土高原地区群众脱贫致富的有效途径[J].甘肃科技，2007，23（4）：15-16.