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淤地坝

在水土流失严重地区,沟道上修建用以滞洪、拦泥和淤地的工程建筑。它是小流域综合治理的主要治沟工程措施。中国的淤地坝与美国、日本等国的留淤坝和拦沙坝性质相近,但国外主要用于防洪拦沙,并非淤地种植。中国筑坝淤地约有三、四百年历史,陕西、山西两省的黄土丘陵区,到20世纪末叶还保留着数百年前人工修成的坝地,仍在种植利用。

在水土流失严重地区,沟道上修建用以滞洪、拦泥和淤地的工程建筑。它是小流域综合治理的主要治沟工程措施。中国的淤地坝与美国、日本等国的留淤坝和拦沙坝性质相近,但国外主要用于防洪拦沙,并非淤地种植。中国筑坝淤地约有三、四百年历史,陕西、山西两省的黄土丘陵区,到20世纪末叶还保留着数百年前人工修成的坝地,仍在种植利用。1950年以来,淤地坝大规模发展,主要分布于水土流失严重的黄土高原,以陕西、山西两省最多。截止1989年,黄河中上游地区共淤成坝地约370万亩。坝高一般在5~30米以上,最大坝高达50米以上,单坝淤地面积从几亩到几百亩。

工程结构

大、中型淤地坝(坝高≥20米)一般由坝体、溢洪道和泄(清)水洞三部分组成,小型淤地坝可由坝体和泄水洞或溢洪道两部分构成。坝址应选择在沟道库容大或淤地面积大、沟谷较窄的地方布设坝体,溢洪道和泄水洞应建在基岩或较坚硬的土基上,以免冲刷坝体。坝体多为均质土坝,也有少量土石混合坝、塑性心墙坝和砌石拱坝。在常流水沟道建坝,因前期蓄水和滞洪时间较长,坝体应设反滤体;无常流水沟道可不设反滤体。泄水洞多为卧管(或竖井)和无压涵洞。溢洪道多采用开敞式宽顶堰或侧堰溢流,用陡坡或多级跌水消能;如基岩条件好,可开凿排洪渠自由泄流;条件合适时还可采用过水土坝(坝面砌护)溢流。

坝体设计

坝体设计主要确定合适的坝高、坝坡及反滤体高度,即坝高=拦泥坝高+滞洪坝高+安全超高。拦泥坝高根据流域年产沙量、拦泥库容和淤地面积综合确定,滞洪坝高由设计洪水的调洪演算确定。坝高大于30米的淤地坝,必须通过渗透计算和抗滑稳定分析确定坝坡比。采用水坠施工的淤地坝,为防止施工期坝体滑坡,设计坝坡应较辗压坝坡略缓。坝高小于30米的淤地坝,其坝坡比和坝顶宽可参照有关淤地坝设计标准或当地筑坝经验而定。

坝系规划

单个淤地坝易受洪水威胁,难于种植利用。在一条小流域的干、支、毛沟上分别建若干坝,按其用途分为生产坝、滞洪坝、拦泥坝和控制坝,其合理布设即成坝系。坝系兼有防洪、拦泥淤地、灌溉和种植的作用,可充分利用水沙资源,发挥坝系群体的调控能力。坝系应全面规划,分期施工,逐个淤积利用。集水面积大的流域,一般自上而下修坝,加快淤积利用,由支沟到干沟逐渐形成坝系。集水面积小的流域,为确保及时淤成坝地,可由下向上建坝。

调洪演算

坝系应进行洪水调节。上游无控制坝的沟道,因小坝的滞洪库容小,下游建坝时可不考虑上游的滞洪作用,按单坝计算调洪。如上游有控制坝或较大淤地坝,下游建坝应考虑区间洪水和上游坝泄洪量进行调洪。一般单坝的泄洪流量由下式计算:

qm=Qm(1—V/W)

式中:qm为溢洪道的泄洪流量(立方米/秒),Qm为坝址以上流域面积的设计洪峰流量(立方米/秒),V为最大滞洪库容(立方米),W为设计一次洪水总量(立方米)。

施工方法

淤地坝可用碾压法或水坠法修筑。由于黄土高原筑坝土料丰富,且黄土有易于湿化、崩解、脱水固结快的特点,适于水坠施工建坝。其特点是工效高,投资少,1970年以来在黄土高原广泛应用。用人工造泥建坝,每个工日可冲填土方8~14立方米,比碾压坝提高工效3~6倍,节省投资60%。若用水枪冲土造泥,每工可冲填土方50~100立方米。水坠坝的关键是控制泥浆浓度和冲填进度,防止施工期坝体鼓肚或滑坡。坝体泥浆脱水固结后,质量均匀密实,可达设计要求。

拦泥增产效益

淤地坝建成淤满后;要作好坝地的防洪、排涝、除盐碱、灌溉工作,以提高坝地的利用率和保收率。坝地土壤肥沃,抗旱能力强,一般亩产量可达200~350千克,是坡耕地产量的4~10倍。淤地坝的拦泥效益与坝高和库容有关,坝高小于30米的平均每亩坝地拦泥3000~4000吨。如陕北无定河流域到1981年共建成淤地坝9000多座,后10年平均每年拦泥1.2亿吨,占流域年产沙量的44%。1970~1979年,黄河中游淤地坝年拦蓄泥沙2.303亿吨。