淤地坝建设安全运行管理基本知识

淤地坝建设安全运行管理基本知识淤地坝建设安全运行管理基本知识 淤地坝是黄土高原区人民群众在长期同水土流失斗争实践 中创造的一种行之有效的既能拦截泥沙 保持水土 又能淤地 造田 增产粮食的水土保持工程措施 已有几百年的发展历史 最初的淤地坝是自然形成的 距今已有 400 多年 明代隆庆三 年 公元 1569 年 陕西子洲县黄土洼 因自然滑坡 坍塌 形成天然聚湫 后经加工而形成高 60 米 淤地 800 余亩的淤地 坝 人工修筑淤地坝的历史记载 最早见于山西省 汾西县志 明代万历年间 公元 1573 年 1619 年 涧河沟渠下湿处 淤 漫成地易于收获高田 值旱可以抵租 向有勤民修筑 淤地坝 在清代已引起官方的重视 据 续行水金鉴 卷十一记载 清 乾隆八年 公元 1743 年 陕西监察御史胡定在奏折中呈 黄 河之沙多出自三门以上及山西中条山一代涧中 请令地方官于 涧口筑坝堰 水发 沙滞涧中 渐为平壤 可种秋麦 水利专 家李仪祉先生 在 1922 年所著 黄河之根本治法商榷 一文中 指出 皆渭沟洫可以容水 可以留淤 淤经渫取可以粪田 利 农兼以利水 予深赞斯说 又说 治水之法 有以水库节水 者 各国水事用之甚多 然用于黄河 则未见其当 以其挟沙 太多 水库之容量减缩太速也 然若分散之为沟洫 则不啻亿 千小水库 有其用而无其弊 且有粪田之利 何乐而不为也 1945 年黄委会批准关中水土保持试验区在西安市荆峪沟流域修 建淤地坝一座 是黄河水利委员会在黄土高原地区修建的第一 座淤地坝 淤地坝技术最显著的作用是蓄水拦沙 据黄河水利委员会 对 70 年代以来不同水土保持措施减少入黄泥沙研究资料分析 通过淤地坝建设减少的入黄泥沙量占各种措施拦沙总量的 61 淤地坝建设不仅大大减少了入黄泥沙量 而且所淤出的 土地比较肥沃 通过水利灌溉设施的配套建设 基本上可以成 为每亩年产 400 600kg 粮食的高标准农田 从根本上改变西部 地区过去到处开荒 广种薄收 对生态环境造成严重破坏的粗 放式种植方式 代之以精耕细作 少种多收 有利于生态环境 改善的集约化种植方式 以较少的土地生产出一定的粮食 保 证当地农民的基本口粮 为退耕还林 草 打下坚实的基础 真正 地实现 林草上山 米粮下川 1 黄土高原 第四纪以来由深厚黄土沉积物形成发育具有 特殊地貌类型的自然区域 2 黄土丘陵 以黄土高原侵蚀切割形成由梁 峁 丘陵和 沟谷组成的地形 3 水土保持 防治水土流失 保护 改良与合理利用水土 资源 维护和提高土地生产力 减轻洪水 干旱和风沙灾害 以利于充分发挥水 土资源的生态效益 经济效益和社会效益 建立良好生态环境 支撑可持续发展的生产活动和社会公益事 业 中华人民共和国水土保持法 定义水土保持 是指对自 然因素和人为活动造成水土流失所采取的预防和治理措施 4 土壤侵蚀强度 以单位面积和单位时段内发生的土壤侵 蚀量为指标划分的土壤侵蚀等级 通常用土壤侵蚀模数作为衡 量侵蚀强度的大小指标 分级标准如下 微度侵蚀 侵蚀模数 1000t km2 a 或年平均流失厚度 0 8mm 轻度侵蚀 侵蚀模数 1000 2500t km2 a 或年平均流失 厚度 0 8 2mm 中度侵蚀 侵蚀模数 2500 5000t km2 a 或年平均流失 厚度 2 4mm 强度侵蚀 侵蚀模数 5000 8000t km2 a 或年平均流失 厚度 4 6mm 极强度侵蚀 侵蚀模数 8000 15000t km2 a 或年平均流 失厚度 6 12mm 剧烈侵蚀 侵蚀模数 15000t km2 a 或年平均流失厚度 12mm 5 淤地坝 在多泥沙沟道修建的以控制沟道侵蚀 拦泥淤 地 减少洪水和泥沙灾害为主要目的沟道治理工程设施 其拦 泥淤成的地叫坝地 在流域沟道中 用于淤地生产的坝叫淤地 坝或生产坝 6 骨干坝 为提高小流域坝系的抗洪能力 减少水毁灾害 在沟道中修建的控制流域面积为 3 8km2 库容为 50 500 万 m3 的控制性缓洪拦泥淤地工程 骨干坝设计和校核洪水标准应 比照小水库的相应标准确定 应有坝体 放水工程和溢洪道 三大件 组成 其控制流域面积要按照流域水土流失强度确定 侵蚀模数大于 15000t km2 a 的 剧烈侵蚀区 单坝控制流域面 积不得超过 3 km2 侵蚀模数 8000 15000t km2 a 的 极强度 侵蚀区 单坝控制流域面积不得超过 5 km2 侵蚀模数小于 8000t km2 a 的 强度侵蚀区 单坝控制流域面积不得超过 8 km2 骨干坝等别划分及设计标准 7 中型淤地坝 一般指坝高 15 25m 库容为 10 50 万 m3 设计洪水标准 20 30 年一遇 校核标准 50 年一遇 淤地面 积 2 7h m2 控制流域面积为 1 3k m2 的缓洪拦泥淤地工程 设计淤积年限 5 10 年 少数 三大件 多数 二大件 8 小型淤地坝 一般指坝高 5 15m 库容为 1 10 万 m3 设计洪水标准 10 20 年一遇 校核标准 30 年一遇 淤地面 积 0 2 2h m2 控制流域面积 1k m2 以下的拦泥淤地工程 设 计淤积年限 5 年 一般 二大件 9 谷坊 横筑于易受侵蚀的小沟道或小溪中的小型固沟 拦泥 滞洪建筑物 高度在 5 米以下 按不同建筑材料分为石 谷坊 土谷坊 梢枝谷坊 插柳谷坊 竹笼谷坊等 淤地坝类型划分及设计标准 总库容 万 m3 1 10 10 50 50 100 100 500 淤地坝类型 小型 中型 大 二 型 大 一 型 洪水重现期 年 设计 10 20 20 30 30 50 30 50 校核 30 50 50 100 100 300 设计淤积年限 年 5 5 10 10 20 20 30 10 淤地坝作用效益 沟里筑道墙 拦泥又收粮 这是黄土高原地区群众对淤 地坝作用的高度概括 通过调查表明 淤地坝在拦截泥沙 蓄 洪滞洪 减蚀固沟 增地增收 促进农村生产条件和生态环境 改善等方面发挥了显著的生态 社会和经济效益 拦泥保土 减少入黄泥沙 黄河泥沙主要来源于黄河中游黄土高原的千沟万壑 修建 于各级沟道中的淤地坝 从源头上封堵了向下游输送泥沙的通 道 在泥沙的汇集和通道处形成了一道人工屏障 它不但能够 抬高沟床 降低侵蚀基准面 稳定沟坡 有效制止沟岸扩张 沟底下切和沟头前进 减轻沟道侵蚀 而且能够拦蓄坡面汇入 沟道内的泥沙 据有关调查资料 大型淤地坝每淤一亩坝地 平均可拦泥沙 8720 吨 中型 6720 吨 小型 3430 吨 尤其是典 型坝系 拦泥效果更加显著 根据黄河水利委员会黄河上中游 管理局初步调查统计 黄土高原区 11 万多座淤地坝可拦泥 280 亿吨 对黄河安澜起到了极其重要的作用 淤地造田 提高粮食产量 淤地坝将泥沙就地拦蓄 使荒沟变成了人造小平原 增加 了耕地面积 同时 坝地主要是由小流域坡面上流失下来的表 土层淤积而成 含有大量的牲畜粪便 枯枝落叶等有机质 土 壤肥沃 水分充足 抗旱能力强 成为高产稳产的基本农田 据黄河水利委员会绥德水土保持试验站实测资料 坝地土壤含 水量是坡耕地的 1 86 倍 据黄土高原七省 区 多年调查 坝 地粮食产量是梯田的 2 3 倍 是坡耕地的 6 10 倍 坝地多年平 均亩产量 300 公斤 有的高达 700 公斤以上 山西省汾西县康 和沟流域 坝地面积占流域总耕地面积 28 坝地粮食总产却 占该流域粮食总产量的 65 据统计 黄土高原区坝地占总耕 地的 9 而粮食产量占总产量的 20 5 特别是在大旱的情况 下 坝地抗灾效果更加显著 据陕西省水土保持局调查资料 1995 年陕西省遭遇历史特大干旱 榆林市横山县赵石畔流域有 坝地 1600 亩 坡耕地 25000 亩 坝地亩产均在 300 公斤以上 而坡耕地亩产仅 10 公斤 坝地亩产是坡耕地的 30 多倍 因此 在黄土高原区广泛地流传着 宁种一亩沟 不种十亩坡 打坝 如修仓 拦泥如积粮 村有百亩坝 再旱也不怕 的说法 防洪减灾 保护下游安全 以小流域为单元 淤地坝通过梯级建设 大 中 小结合 治沟骨干工程控制 层层拦蓄 具有较强的削峰 滞洪能力和 上拦下保的作用 能有效地防止洪水泥沙对下游造成的危害 1989 年 7 月 21 日 内蒙古准格尔旗皇甫川流域普降特大暴雨 处在暴雨中心的川掌沟流域降雨 118 9 毫米 暴雨频率为 150 年一遇 流域产洪总量 1233 7 万立方米 流域内 12 座治沟骨 干工程共拦蓄洪水泥沙 593 2 万立方米 缓洪 514 8 万立方米 削洪量达 89 7 不但工程无一损失 还保护了下游 3900 亩坝 地和 5100 亩川 台 滩地的安全生产 减灾效益达 200 多万元 甘肃省庆阳县崭山湾淤地坝建成以后 下游 80 户群众财产安然 无恙 道路畅通 600 亩川台地得到保护 仅该坝保护的川台 地年人均纯收入就达 1680 元 使烂泥沟变成了 聚宝盆 合理利用水资源 解决人畜饮水 淤地坝在工程运行前期 可作为水源工程 解决当地工农 业生产用水和发展水产养殖业 对水资源缺乏的黄土高原干旱 半干旱地区的群众生产 生活条件改善发挥了重要作用 环县 七里沟坝系平均每年提供有效水资源 160 多万立方米 常年供 给厂矿企业 并解决了附近 4 个行政村 7000 多头 只 牲畜的 用水问题 十年九旱 的定西县花岔流域 多年靠窖水和在几 十里外人担畜驮解决人畜饮水 通过坝系建设 不仅彻底解决 了水荒 而且每年还向流域外调水 50 多万立方米 发展灌溉 2000 余亩 同时 淤地坝通过有效的滞洪 将高含沙洪水一部分转化 为地下水 一部分转化为清水 通过泄水建筑物 排放到下游 沟道 增加了沟道常流水 涵养了水源 同时 对汛期洪水起 到了调节作用 使水资源得到了合理利用 据黄委会绥德试验 站多年观测 陕西绥德县韭圆沟小流域 坝系形成后 人 畜 数量增加一倍多 发展水地 2700 多亩 沟道常流水不但没有减 少 反而增加两倍多 优化土地利用结构 促进退耕还林还草 淤地坝建设解决了农民的基本粮食需求 为优化土地利用 结构和调整农村产业结构 促进退耕还林还草 发展多种经营 创造了条件 昔日 靠天种庄园 雨大冲良田 天旱难种田 生 活犯熬煎 的清水河县范四夭流域 坚持以小流域为单元 治沟 打坝 带动了小流域各业生产 2001 年流域人均纯收入达 1970 元 电视 电话 摩托车等高档产品也普遍进入寻常百姓家 绥德县王茂庄小流域 有坝地 400 多亩 在人口增加 粮食播 种面积缩小的情况下 粮食总产却连年增加 使大量坡耕地退 耕还林还草 土地利用结构发生了显著变化 耕地面积由占总 面积的 57 下降到 28 林地面积由 3 上升到 45 草地面积 由 3 上升到 7 坝地面积占耕地面积的 15 产量却占流域 粮食总产的 67 实现了人均林地 36 亩 草地 5 亩 粮食超千 斤 环县赵门沟流域依托坝系建设 累计退耕还林还草 3250 亩 发展舍饲养殖 1575 个羊单位 既解决了林牧矛盾 保护了植被 又增加了群众收入 目前黄土高原区已涌现出一大批 沟里坝连 坝 山上林草旺 家家有牛羊 户户有余粮的富裕山庄 改善山区交通条件 淤地坝的建设 坝顶成为连接沟壑两岸的桥梁 大大改善 了山区的交通条件 促进了物资 文化交流和商品经济的发展 11 全国淤地坝情况 据统计 截止 2008 年底 仅黄土高原地区就建设成各类淤 地坝 91093 座 其中骨干坝 5509 座 中型淤地坝 11234 座 小 型淤地坝 74350 座 12 郑州市淤地坝情况 截止 2011 年底 建设成各类淤地坝 292 座 其中骨干坝 25 座 中型淤地坝 34 座 小型淤地坝 233 座 主要分布在巩 义市 新密市 荥阳市 登封市和惠济区 上街区 13 淤地坝安全运行管理基本要求 2010 年水利部印发的 关于进一步加强淤地坝等水土保持 拦挡工程建设管理和安全运行的若干意见 对淤地坝工程建 设管理和安全运用提出的明确要求 对今后淤地坝安全运用工 作具有十分重要的指导意义 意见 明确提出 十个不 两 个坚持 两个优先 和 三个提高 十个不 一是小流域治 理程度达不到 30 的 不得安排淤地坝建设 二是不得进行单 坝建设 在骨干坝控制范围外 一般不得建设孤立的中型淤地 坝 三是凡是下游影响范围内有居民点 学校 工矿 交通等 重要设施的 一律不得安排建设骨干坝和中型淤地坝 四是不 得建设库容规模在 100 万 m3 以上的骨干坝 五是无特殊情况 不得建设没有溢洪道的 两大件 骨干坝 六是尽可能不安排串 联骨干坝 确需串联的 串联骨干坝数量最多不能超过 3 个 七是骨干坝控制面积 按剧烈 极强度 强度侵蚀区 分别不 得超过 3 5 8 平方公里 八是要确保工程建设资金足额到位 否则不得开工建设 九是严格禁止淤地坝蓄水运用 十是对淤 积面已达到或超过设计淤积高程 并投入正常生产运用的淤地 坝 不再安排加高工程建设 两个坚持 一是坚持 沟坡兼治 这一水土保持的重要经验 二是淤地坝建设必须坚持以小流域 为单元 骨干坝 中 小型淤地坝合理配置 形成功能互补 作用相济的小流域坝系 两个优先 一是各地在安排水土保 持生态建设项目时 要优先选择已建设淤地坝的小流域 二是 对治理程度较高小流域 要优先配套安排沟道淤地坝建设 三 个提高 一是提高骨干坝的建设标准 骨干坝的设计和校核洪 水标准比照相应小型水库的设计和校核标准进行 二是提高中 型坝的建设标准 在骨干坝控制范围外确需建设中型坝的 按 骨干坝的设计和校核洪水标准进行 按 三大件 设计枢纽结构 三是提高放水设施设计标准 放水工程的卧管最低放水孔位置 须尽量放低高程