水土保持中淤地坝建设的相关要点探讨

李跟彩

（甘谷县水土保持站，甘肃甘谷 741200）

0 引言

水土流失严重是当下自然生态环境面临的重要威胁，不仅会直接破坏生态环境，更会对人类的生活、耕作、饮水等造成不利影响。黄土高原地区高度重视水土流失现象的治理，其中建设与管理淤地坝正是极为常见而重要的手段。就目前来看，大量淤地坝工程项目的建设能否发挥相应的作用，关键在于淤地坝建设的质量与效果能否达到预期。

1 淤地坝及其水土保持作用

淤地坝是为了拦泥淤地而修建的坝工建筑物。黄土高原地区存在较为严重的水土流失以及泥淤地现象，严重影响地方农业发展，也会造成较为严重的用水不足问题以及生态环境破坏问题。为了改善泥淤地范围不断扩大、水土流失愈发严重的问题，早在20世纪50年代政府部门就积极带领地方群众探索淤地坝建设策略与方法，通过大量淤地坝将泥淤拦阻成坝地，起到了多方面的积极作用。

1.1 拦蓄入黄河泥沙

黄河中游地区的大量沟壑中的泥沙会流入黄河，这也是黄河水看起来十分浑浊的重要原因。通过修建和管理淤地坝的方式，能很好地从源头上对泥沙进入黄河的通道进行封堵，有效减少流入黄河的泥沙量。这不仅能从源头上为黄河治理提供支持，更能为黄土高原地区水土流失问题的解决创造有利条件。

1.2 扩大耕地面积

黄土高原地区可用的农业土地有限，而通过建设淤地坝形成的坝地能在一定程度上扩大耕地面积。淤地坝所淤积的泥土来自上游小流域坡面上流失掉的表土层，其中蕴含着极为丰富的有机质与水分，是十分适合农业种植耕作的土壤。淤地坝淤积形成的坝地作为农业耕作地块具有良好的抗旱增产性能，稳产、高产效果明显。

1.3 防洪减灾

淤地坝的修建与运行，能通过小流域的方式实现梯级建设，同时会配套相应的治沟骨干工程，能起到良好的削峰、滞洪功能，从而起到防洪减灾作用。

1.4 涵养水源

人畜饮水问题一直是黄土高原地区的重要问题。修建和运行淤地坝工程，不仅能通过滞洪的方式将部分洪水转化为地下水或者排放到下游河道，还能在前期运行时作为水源工程，从而起到涵养水源、满足人畜饮水需求、改善流域内水荒现象的作用。

1.5 调整土地利用结构

淤地坝的建设与运行能起到较为良好的生态环境保护与修复作用，逐步改善黄土高原地区水土流失严重的问题，扩大可用耕地面积，协调农林牧用地矛盾的同时增加植被覆盖范围。

2 水土保持中淤地坝建设管理的常见问题分析

2.1 坝系规划布局不合理

淤地坝的建设并非单一工程，而是涉及大量项目。只有根据地方实际情况，合理规划坝系布局，协调不同坝体之间的职能作用与关系，才能从宏观层面保障淤地坝建设管理的有效性。但是目前部分地区对淤地坝的建设缺乏良好的宏观规划，并没有从整体上对流域治理进行统一规划，对坝间距、坝体功能之间的协调不到位，导致整体的流域治理、水土保持效果达不到预期，同时单个坝体的运行效果也会受到影响。

2.2 设计标准有待提升

当前，不少淤地坝的建设都存在设计标准偏低的情况。淤地坝的设计往往是以10 年一遇暴雨洪水进行设计，相较于水库50年一遇洪水设计明显标准要低得多，而且不少中小型淤地坝在设计阶段对溢洪道考虑不足，导致洪水漫顶垮坝的概率有所增加，对淤地坝的运行管理而言有着巨大风险与威胁。而且部分地区的淤地坝建设时间较早，当时缺乏规范的校核标准甚至不需要进行校核，更进一步加剧了淤地坝设计标准偏低的问题。另外，防洪骨干工程的缺失也是部分淤地坝设计存在的问题，并没有根据实际需求合理设计拦洪库容，导致淤地坝在运行过程中可能会被冲毁。

2.3 施工质量偏低

施工质量不高是部分淤地坝工程建设存在的问题，尤其是部分早期建设的坝体这一问题更为严重。在施工组织管理水平不高、施工人员队伍整体素养偏低、施工过程中没有完全按照技术规范进行操作、施工监管不到位等因素的影响下，部分淤地坝的建设质量难以令人满意，再加上早期淤地坝建设管理相关规范不够完善，导致质量偏低的淤地坝工程在运行使用过程中存在较大风险。

2.4 坝体维护管理水平低

淤地坝在长期运行使用的过程中需要得到良好而有效的维护管理，才能减少病害、防止安全事故发生，确保淤地坝的职能作用得到充分发挥。但是目前淤地坝维护管理水平并不高，主要表现为日常管理经费欠缺、缺乏高素质的专业维护管理队伍、维护管理制度不够完善、日常检修维护工作落实不到位等，导致坝系工程病险严重。

3 水土保持中提高淤地坝建设管理质量的要点

3.1 全面加强坝系规划布局

淤地坝的建设需要从宏观、全局角度切入，对区域地质条件、农业耕作条件等进行综合分析，进而加强坝系规划布局，确保淤地坝工程项目的建设完全符合地方水土保持、流域治理要求，同时确保淤地坝工程本身的合理性与有效性。新建淤地坝以及拦沙工程时，需要做好全面规划，明确小流域坝系规划的重要地位，根据小流域地区经济社会发展情况以及基础条件变化情况，合理选定淤地坝建坝地址。严格按照标准选定淤地坝选址条件，确保坝址必须具备布设“三大件”的工程条件，同时在规定允许范围内尽可能延长设计淤积年限，从设计阶段保障显影的拦泥淤地效益。根据地方水文气象条件进行水文计算，结合地势、地质条件，能为淤地坝系的规划布局提供重要依据。收集整合地方水文站的降雨资料以及洪水泥沙资料、水文手册、梯田林草对设计洪水的影响等重要资料，然后根据相关规范与标准进行水文计算，在不考虑上游小型坝、谷坊等影响的情况下得到设计洪水的洪峰模数、洪量模数、输沙模数等。其中，设计洪峰流量的计算需要根据实际情况合理应用推理公式法、检查洪水法等，基于24 h暴雨量对变差系数、离差系数、模比系数等加以确定，通过合理的方法进行准确计算。设计洪量的计算需要以24 h设计雨量为基础，结合相关资料进行频次剖析计算或直接根据洪量径流系数加以计算即可。洪水过程线的计算一般可采取概化三角形方法，通过推导的方式求得小流域环境下的对应结果。输沙量的计算需要根据输沙模数、侵害模数等对悬移质和推移质进行分别计算。另外还需要从全局层面对坝系中各单坝的建设时序进行合理调整，综合考量包括建成速度、工程预算、工程综合效益等在内的各项因素，通过合理的时序进一步提升坝系规划与建设的质量及效率。

3.2 规范和践行设计标准

对淤地坝设计标准加以规范和践行，能从设计层面为淤地坝建设质量以及运行水平奠定必要根基，有效解决因设计不符合标准或者设计标准偏低而导致的各种问题。在确定淤地坝建设位置后，需要对相应的工程形式、枢纽布设等进行设计，制定具体的修筑方案。

3.2.1 明确库容

对淤地坝的拦泥库容与滞洪库容进行分别计算。其中拦泥库容的计算与确定需要基于相关规范和公式，滞洪库容的计算与确定则需要采取调洪演算方式，并且应当对溢洪道入口底高程、断面尺寸进行合理设计与校核。

3.2.2 明确坝高与坝体断面尺寸

考虑拦泥坝高、滞洪坝高以及安全超高等因素，对淤地坝的坝高进行确定。而在确定坝高后，则可进一步对坝体断面尺寸进行计算。其中坝顶宽度需要根据坝高以及是否有交通要求加以确定。如果有交通要求需要按照相关规定确定具体的坝顶宽，如果没有交通要求，则需根据坝体类型以及坝高确定对应的坝顶宽。对坝高超过30 m与坝高未超过30 m两种情况的水坠坝，分别将坝顶宽设置为5 m与4 m；对坝高为10～20 m、20～30 m、30～40 m的碾压坝，需分别将对应的坝顶宽设置为2～3 m、3～4 m、4～5 m。坡率的确定同样与坝高息息相关。针对水坠坝，其坡高分别为10～20 m、20～30 m、30～40 m时，对应坡率分别为2.00～2.50、2.25～2.75、2.50～3.00；针对碾压坝，其坡高分别为10～20 m、20～30 m、30～40 m时，对应坡率分别为上游1.50和下游1.25、上游2.00和下游1.50、上游2.50和下游2.00。坝底宽的确定需要综合考虑坝顶宽、坡率、坝高、马道等因素，其计算方法为顶宽和上下游坡率之和与坝高的乘积和马道数与马道宽度的乘积相加之和。

3.2.3 放水工程设计

淤地坝工程往往需包含放水涵管，从而根据实际需要对洪水进行排放处理。放水涵管通常包含三大部分，其一为引水设备，即将淤地坝的水引入涵管并排放的设备；其二为坝底涵管，设置在坝底的涵管能将引水设备引来的洪水排送到指定位置；其三为出口段，该部分能将涵管中的水排出。设计淤地坝时需要对放水涵管的长度、涵管高程、出入口地点、管轴线与坝轴线关系等加以确定，以便后续施工能按照相应规范进行操作。对放水涵管的设计流量进行计算，通常按照3日排空10年一遇的一次洪水总量作为标准，至于放水孔的流量计算则需在此基础上加大20%～30%流量。

3.2.4 设计溢洪道

溢洪道是淤地坝的重要建筑物，其造价往往较高，需要在设计阶段加强设计。溢洪道设计需要对具体的位置、形式、出入口连接形式等加以确定，同时要对其入口段、斜坡段、消力池的水力进行分别计算，而且计算后需要进行校核。

3.3 全面加强施工管理

为了保障淤地坝施工质量，必须以提高施工人员队伍整体素养为基础，合理编制施工方案，加强施工管理和监督，确保各个施工流程均能按照规范和标准推进。

3.3.1 施工前准备

施工前相关部门与人员需要对设计图纸加以熟悉，做好现场勘验工作，并制定施工组织计划，确保路、电、水、通信等畅通，根据需要准备好施工机械与物资，对施工场地与料场进行提前布置，明确监理工程师、施工技术人员等的职责。

3.3.2 施工放样

正式施工前需进行施工放样，按照先整体后局部、先控制后细部的顺序进行操作，合理布设施工控制网点，对设计控制桩的位置以及高程加以确定，将坝体轴线设置为主导控制线，对各建筑物的断面、坡比、高程等进行测放。

3.3.3 地基处理

对地基进行处理，能为淤地坝工程的高质量、高效率施工奠定良好根基。针对沟底淤泥层地基、沟底有堆积物地基、沟岸黄土台地较厚的地基、岩石不透水地基、黄土或粘土地基、有泉水和渗水地基等，应当采取不同的方式进行有效处理，确保地基稳固可靠。

3.3.4 清基与削坡

对坝基范围内的基础进行清理，通常需要清理0.5 m以上，而且清基后应进行回填处理。如果土坝与两岸山坡有所结合，需要进行削坡处理，确保削坡后的土质岸坡的坡度不超过1∶1，碾压坝的坡度不超过1∶1.5，岩石岸坡的坡度不超过1∶0.5。

3.3.5 坝体填筑

坝体填筑是淤地坝施工的重点部分，需要先对坝基与岸坡的结合槽进行回填处理，通过分层回填并夯实的方式确保回填质量。然后可进行施工布局，将生活区、料场、加工场等进行合理布局，同时修建好相应的道路。对坝体进行全断面水平填筑，只有必要时才采取前后段或左右段分段施工的方式。坝体水平填筑过程中需将接头表土清除掉，确保结合部坡度不超过1∶3，填筑时夯实以防止出现软弱通道，对施工接缝进行认真处理。坝体填筑时需要对涂料含水量进行严格控制，根据不同土料自身特性控制含水量即可，譬如沙壤土含水量最好为9%～15%，其他土壤含水量最好为16%～20%。之后需要进行铺土与碾压，完成坝体填筑施工。坝体填筑过程中需对摆脱边坡进行严格控制，通过预留沉降高度等方式确保坝坡比符合设计要求。

3.3.6 放水工程与溢洪道施工

对引水工程与溢洪道进行施工通常使用钢筋混凝土，须确保钢筋、混凝土的特性符合施工要求，通过实验的方式确定混凝土配合比与水灰比。施工过程中拌和混凝土需要根据试验结果严格控制配料，根据现场条件采取机械拌和或人工拌和方式。对钢筋进行调直、去锈、焊接、绑扎等加工处理，设置好相应的模板后，便可进行混凝土浇筑处理。浇筑混凝土后需做好相应养护工作，降低混凝土开裂等问题的发生概率。

3.4 做好坝体运行维护管理工作

全面做好坝体运行维护管理工作，是淤地坝建设管理的重要部分，直接关系到淤地坝的作用与效果能否得到充分发挥。在淤地坝系规划阶段，就需要对相应的淤地坝建设与管护职责加以明确。制定相应的管护制度和方案，投入足够资金支持管护工作开展，加强管护人员队伍培养和管理，严格按照规范定期对淤地坝进行检查和维护，尽可能保障坝体长期处于良好运行状态并发挥其作用。

4 结语

综上可知，新时期淤地坝建设与管护变得越来越重要，直接关系到水土流失治理、农业发展乃至社会和谐。地方政府在积极建设淤地坝工程项目的过程中，一定要以提高工程建设质量、发挥淤地坝职能作用为要点，根据水土保持工作的需要加强淤地坝建设管理，全方位推进水土流失治理进程。