溢洪道在病險(xiǎn)淤地壩除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

董俊天

（甘肅省定西市安定區(qū)水土保持局，甘肅 定西 743000）

安定區(qū)位于甘肅省中部，屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)，溝壑縱橫，梁峁起伏，植被稀疏，生態(tài)脆弱。全區(qū)總土地面積3 638 km2，有大小支毛溝2.4萬余條，平均溝壑密度2.4 km/km2。水土流失面積占總土地面積的91%，多年平均土壤侵蝕模數(shù)為5 640 t/km2，徑流模數(shù)為2萬m3/km2。年降水量380 mm左右，蒸發(fā)量達(dá)1 500 mm以上。干旱少雨，水土流失嚴(yán)重，是制約該區(qū)生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸因素。目前，全區(qū)共建成各類淤地壩155座，其中骨干壩81座，中型壩37座，小型壩37座，以單壩布設(shè)的31座，以壩系布設(shè)的124座，分布在全區(qū)12個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的20多條流域。2011—2013年先后有18座病險(xiǎn)淤地壩被列入除險(xiǎn)加固項(xiàng)目進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，安全隱患得到基本排除，骨干工程與淤地壩相間分布，形成了比較完整的溝道水土保持綜合防護(hù)體系。這些淤地壩的建成運(yùn)行，極大地改善了項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村基礎(chǔ)條件，尤其是在滯洪、攔泥、淤地、抗旱、行路、經(jīng)營(yíng)等方面發(fā)揮了十分重要的作用，對(duì)安定區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展起到了保障和支撐作用。

1 淤地壩工程病險(xiǎn)分析

安定區(qū)現(xiàn)有155座淤地壩，大部分為20世紀(jì)80～90年代建成，多數(shù)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，加之多年運(yùn)行，防洪能力逐年下降，不同程度地出現(xiàn)涵管水毀破裂、臥管基礎(chǔ)塌陷、壩體滲水嚴(yán)重等安全隱患。目前安定區(qū)超過設(shè)計(jì)淤積年限的淤地壩有67座（其中骨干壩34座，中小型壩33座），達(dá)到設(shè)計(jì)淤積年限的僅有3座（中小型壩），還有29座淤地壩（22座骨干壩，5座中型壩，2座小型壩）存在著較大安全隱患。針對(duì)各類淤地壩出現(xiàn)的老化、病險(xiǎn)、損毀及危害等，經(jīng)過2009年黃土高原淤地壩安全大檢查專項(xiàng)行動(dòng)及近年來汛前、汛中和汛后對(duì)全區(qū)各類淤地壩進(jìn)行的多次檢查摸排，依據(jù)存在問題，以淤積狀況、壩坡及放水建筑物的損毀程度進(jìn)行了歸類，將田家河等47座骨干壩按相關(guān)條件劃歸為3～5類病險(xiǎn)壩。

目前，安定區(qū)淤地壩工程壩體的病險(xiǎn)主要有4種類型：一是已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)淤積高程的壩體；二是背水坡滑坡或壩體下半部嚴(yán)重滲水的壩體；三是水毀決口或穿洞的壩體；四是裂縫壩體。對(duì)整個(gè)淤地壩工程安全運(yùn)行損害最為嚴(yán)重的為已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)淤積高程的壩體。

2 主要措施

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

按照水土保持規(guī)范（GB/T 16453-2008）關(guān)于淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)與淤積年限的分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程現(xiàn)有庫(kù)容，重新確定淤地壩的類型，即將達(dá)到或超過設(shè)計(jì)淤積高程的骨干工程可降為中型淤地壩工程，同時(shí)將防汛標(biāo)準(zhǔn)由原設(shè)計(jì)的200 a一遇洪水調(diào)整為100 a一遇。如果上游還有骨干壩，應(yīng)將上游骨干壩的泄洪流量考慮在內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，再參照水庫(kù)溢洪道計(jì)算的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)洪演算，以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 溢洪道布設(shè)原則

根據(jù)溢洪道（洞）底高程按寧低勿高的布設(shè)原則，一般應(yīng)布設(shè)在原工程設(shè)計(jì)淤積高程?，F(xiàn)淤積高程已超過設(shè)計(jì)淤積高程的，溢洪道底可比現(xiàn)有淤積高程降低1 m布設(shè)。溢洪道（洞）應(yīng)盡可能布設(shè)在原狀地基上，對(duì)局部無法回避的軟弱地基，可采用開挖回填混凝土等強(qiáng)化措施處理。要準(zhǔn)確制定溢洪道斷面尺寸，以減緩淤積速度，延長(zhǎng)工程使用壽命，確保工程安全運(yùn)行。

2.3 溢洪道結(jié)構(gòu)選擇

淤地壩工程在安定區(qū)最直接的效益是以壩帶路，改善了交通條件。同時(shí)考慮到岸坡塌方堵塞威脅、凍脹等因素，在溢洪道結(jié)構(gòu)選擇中，壩體內(nèi)基本采用城門洞式以代替車橋，充分利用拱型結(jié)構(gòu)只受壓而不受拉的特點(diǎn)，最大限度發(fā)揮混凝土抗壓強(qiáng)度高的作用。壩體外采用矩形箱型結(jié)構(gòu)。一般溢洪道平段與陡坡段之間采用消力池連接。其作用一是解決溢洪道轉(zhuǎn)彎時(shí)水流不穩(wěn)定的問題。二是阻止因地形限制轉(zhuǎn)彎時(shí)改變水流方向。三是消除溢洪道的降水過程。陡坡段開始時(shí)的水深，既是消力池的躍后水深，又是陡坡段的正常水深，這樣直接省去了陡坡段內(nèi)的降水或擁水曲線的過程。陡坡段的墻高為均勻等高，即等于其正常水深加安全超高。

2.4 尾水處理

溢洪道尾水處理多采取挑流鼻坎形式進(jìn)行消能，對(duì)挑流鼻坎的基礎(chǔ)開挖及護(hù)砌形式，要充分考慮到溝道下切影響和回流水對(duì)陡坡末端的影響。一般在其水躍長(zhǎng)度加5～10 m處設(shè)一溝道防沖墻，在防沖墻與挑流鼻坎之間填充1.0 m的塊石，保護(hù)挑流鼻坎基礎(chǔ)不被損壞。為解決挑鼻底部弧形因積水造成腐蝕和冬季凍脹破壞的問題，需在弧形頂點(diǎn)預(yù)埋排水管，延伸至挑鼻下游2 m之外，弧形頂點(diǎn)至挑鼻末尾留出0.1 m×0.1 m×L m（寬×平均深×長(zhǎng)，L為挑鼻底部弧形段弧長(zhǎng)的1/2，且從頂點(diǎn)到出口成正坡）的水槽，以排除挑流鼻坎內(nèi)積水。