馬小艷

（扶風(fēng)縣水土保持工作站，陜西 扶風(fēng) 722299）

1 工程概況

1.1 工程基本情況

韓家窯淤地壩位于天度鎮(zhèn)韓家窯村西北無名溝道內(nèi)。壩址以上流域面積1.17 km2，現(xiàn)狀總庫容4.16萬m3，其中攔泥庫容1.65萬m3，滯洪庫容2.51萬m3。工程外觀只有壩體，無溢洪道和泄水洞，洪水來臨直接威脅壩體安全，需增修泄水排洪工程設(shè)施。

原壩體為碾壓式均質(zhì)土壩。壩高14.32 m，壩長(zhǎng)45 m，頂寬8.8 m，迎水坡坡比為1∶1.5，背水坡坡比為1∶1.5，壩頂高程722.54m，壩下游高程為708.25m，壩上游淤泥面高程715.18m。迎水坡為雜草坡面，背水坡建筑垃圾無形堆積，壩頂砼路面破損嚴(yán)重。

1.2 水文與地質(zhì)特性

該流域?qū)傥急睔堒鹆隃羡謪^(qū)，地形北高南低，形狀為羽毛狀。壩址處位于溝道上游，總體地形以溝道為中軸，延伸至分水嶺，兩邊為坡面，分界不明顯，主溝道寬度約45 m，溝沿陡峭，黃土覆蓋。坡面自然植被差，為天然荒山荒坡，偶有少量人工植被，水土流失嚴(yán)重。經(jīng)查閱《寶雞市水文實(shí)用手冊(cè)》，該地區(qū)土壤侵蝕模數(shù)2000 t/（km2·a）～3000 t/（km2·a）。

壩址溝道位于渭河北部殘塬丘陵區(qū)，地貌受渭河地塹和各種斷裂構(gòu)造的繼承性活動(dòng)控制。該區(qū)形成了北高南低的山前洪積扇地貌。

壩址均為黃土，質(zhì)地致密，兩壩肩為黃土層，厚約5 m～7 m，兩岸邊坡穩(wěn)定，溝底有淤積層，平均深1.5 m，工程地質(zhì)條件良好。

1.3 存在問題及加固的必要性

結(jié)合大壩近幾十年運(yùn)行情況及本次設(shè)計(jì)對(duì)工程實(shí)地勘察調(diào)查分析結(jié)果，韓家窯淤地壩目前存在的主要問題是：①經(jīng)過30余年運(yùn)行，已淤積3萬多m3，現(xiàn)狀壩頂高程722.54 m，壩前庫區(qū)高程715.18 m，滯洪庫容不滿足洪水蓄存調(diào)蓄能力，已無加高條件。②無泄洪及排水設(shè)施，雨季降雨對(duì)壩體坡面沖刷嚴(yán)重，壩體已嚴(yán)重受損，危脅大壩穩(wěn)定安全。③壩頂?shù)缆愤B接入村道路，路面破損嚴(yán)重，存在行人、車輛通行安全隱患，已不能滿足當(dāng)?shù)厝罕娹r(nóng)業(yè)生產(chǎn)及出行安全需要。④壩頂、壩坡自然植被差，建筑垃圾堆積整個(gè)坡面。雨季沖刷坡面，大壩存在重大安全事故隱患。

盡快建設(shè)韓家窯淤地壩除險(xiǎn)加固工程，對(duì)于確保大壩安全和通村道路暢通，充分發(fā)揮淤地壩攔泥蓄水效益，保證下游人民生命安全是十分必要的。

1.4 水文計(jì)算

1.4.1 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)與淤積年限

根據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范溝壑治理技術(shù)》（GB/T 16453.3-1996）規(guī)范，《水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范》（SL 289-2003），設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為1O年一遇，50年一遇校核。淤積年限10年。

1.4.2 淤地壩壩高與面積、庫容特性曲線計(jì)算

式中：V為某一水位下的庫容，萬m3；Si為第i級(jí)水位對(duì)應(yīng)的淤地面積，萬m2；Zi為水位分級(jí)高差，m；ΔVi為分級(jí)水位所增庫容，萬m3。

根據(jù)庫區(qū)實(shí)測(cè)，經(jīng)以上公式計(jì)算建立關(guān)系曲線見表1。

表1 韓家窯淤地壩水面、庫容計(jì)算表

1.4.3 攔泥庫容

根據(jù)實(shí)測(cè)，現(xiàn)有總庫容4.16萬m3，攔泥高程為719.00 m，攔泥庫容為（VL）1.65萬m3，滯洪庫容2.51萬m3。

2 工程措施布置

工程措施布置圖見圖1。從安全角度考慮，需對(duì)淤地壩增設(shè)排水溝渠和排洪設(shè)施，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 工程措施布置圖

2.1 主壩排洪涵洞

該壩無溢洪道及排水涵洞設(shè)施，本次設(shè)計(jì)在壩左側(cè)修建排洪涵洞一處，涵洞進(jìn)口底距壩頂3.0 m。涵洞采用Φ1000 mm鋼筋砼圓管，壁厚≥100 mm，管底鋪設(shè)10 cmm厚C15砼墊層，涵管兩側(cè)用C15砼塞填穩(wěn)管。涵洞進(jìn)口做喇叭側(cè)墻及反坡段，涵洞出口接陡坡及消力池，陡坡及消力池均采用M7.5水泥砂漿片石漿砌。

2.2 主壩路邊排水渠

在壩左側(cè)路邊修建排水渠，長(zhǎng)120 m，排水渠結(jié)構(gòu)形式為矩形：寬50 cm，深50 cm，壁厚10 cm，用C20砼澆筑，排水渠進(jìn)入庫區(qū)段安砌Φ600 mm鋼筋砼，長(zhǎng)3.0 m，管下及四周用C20砼澆筑，最小厚度20 cm。

2.3 主、副壩體修整加培

為了加強(qiáng)壩體的穩(wěn)定性，防止壩面遭受雨水沖刷，主、副壩體上、下游坡面采用植草護(hù)坡。由于主、副壩下游坡面建筑垃圾堆積較多，必須清理坡面雜草雜物，然后加固培厚雨水沖刷溝槽。主、副壩上、下游坡比保持不變，坡比為1∶1.5，壩頂寬度8.8m。

2.4 主、副壩壩頂?shù)缆窛仓?/h3>

壩頂?shù)缆愤B接入村道路，原路面破損嚴(yán)重，從群眾生產(chǎn)出行安全角度考慮，需拆除并澆筑砼路面。壩頂?shù)缆沸柙诘缆穬蓚?cè)設(shè)置防護(hù)欄。

壩頂寬度由8.8 m，壩頂砼路面為4.0 m。道路結(jié)構(gòu)形式為：原基層夯實(shí)，壓實(shí)度為0.95；主壩澆筑砼路面長(zhǎng)120 m，寬度4.0 m，厚度180 mm，C20砼澆筑；道路兩側(cè)設(shè)置Φ80鋼管立柱，ω波紋板護(hù)欄，護(hù)欄外側(cè)栽植綠籬；副壩澆筑砼路面長(zhǎng)30 m，寬度4.0 m，厚度180 mm，C20砼澆筑；道路兩側(cè)設(shè)置Φ80鋼管立柱，ω波紋板護(hù)欄。

2.5 主、副壩區(qū)及庫區(qū)綠化

主壩迎水坡植草護(hù)坡，植草面積500 m2，草種為小冠花；背水坡栽植迎春花護(hù)坡，植草面積931.6 m2；壩頂?shù)缆穬蓚?cè)結(jié)合現(xiàn)狀栽植樹木，分別栽植小葉黃楊綠籬帶，綠籬長(zhǎng)度為45×2 m，寬度為2.0 m；副壩迎水坡植草護(hù)坡，植草面積450 m2,草種為小冠花；背水坡栽植迎春花護(hù)坡，植草面積750 m2。

2.6 壩頂?shù)缆犯慕?/h3>

壩頂?shù)缆窞橥ù宓缆?，為了保障鄰近群眾出行及車輛行走安全，拆除現(xiàn)有破損路面，重新澆筑砼。改建長(zhǎng)度120 m（含主壩東側(cè)無名小溝副壩）。

3 壩體穩(wěn)定分析

本次邊坡滲流及穩(wěn)定性分析為壩體背水坡實(shí)施加培之后的滲流及穩(wěn)定。

3.1 堤坡滲流及穩(wěn)定分析計(jì)算

滲流計(jì)算分析：

進(jìn)行滲流計(jì)算是為了確定設(shè)計(jì)情況下的浸潤(rùn)線及等勢(shì)線，以進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，計(jì)算滲漏量、滲透坡降，判斷滲透穩(wěn)定性。

1）計(jì)算工況

滲流計(jì)算工況為實(shí)際蓄水位下的壩體穩(wěn)定滲流。

2）計(jì)算斷面及參數(shù)指標(biāo)

計(jì)算斷面選取淤積壩最大斷面。

各土層土料的滲透系數(shù)選取值見表2。

表2 壩體材料和壩體基礎(chǔ)土的物理指標(biāo)建議值

本次滲透穩(wěn)定分析采用南京水利科學(xué)研究院編《土石壩二向穩(wěn)定滲流計(jì)算程序unsst2》軟件對(duì)壩體進(jìn)行滲流分析計(jì)算。

3）計(jì)算結(jié)果及分析

滲透流量和滲透比降的復(fù)核是在滲透系數(shù)和堤坡浸潤(rùn)線計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，本計(jì)算的目的是判斷壩體填土的滲透坡降是否滿足要求，同時(shí)對(duì)邊坡的滲漏量進(jìn)行復(fù)核。

由q=vA或q=KiH得：?jiǎn)螌挐B流量為0.81 m3/d·天；滲透比降0.0204。

壩體邊坡的滲透比降均小于《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013）中規(guī)定的無粘性土滲流出口流土型的允許水力比降 J允=0.25～0.35，以及管涌型的 J允=0.10～0.20。

通過《土石壩二向穩(wěn)定滲流計(jì)算程序unsst2》計(jì)算的浸潤(rùn)線較為平緩，邊坡不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，且堤坡滲流是穩(wěn)定的，見圖2。

圖2 壩體浸潤(rùn)線示意圖

3.2 邊坡穩(wěn)定分析

壩體在實(shí)際蓄水位下存在滲流時(shí)臨水側(cè)、背水側(cè)邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 274-2001）規(guī)定工程等級(jí)為5級(jí)，在正常工況下的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.25，壩體邊坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，邊坡穩(wěn)定。

4 結(jié)語

通過對(duì)韓家窯淤地壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固，消除了工程存在的重大安全隱患；使水沙資源得到合理利用，最大限度的保障了當(dāng)?shù)厝罕娚?cái)產(chǎn)和生產(chǎn)建設(shè)的安全，減輕了下游的防洪壓力；還可以將泥沙就地?cái)r蓄，使黃溝變良田，壩地溝道實(shí)現(xiàn)了川臺(tái)化，有利于實(shí)施機(jī)械化和水利化，能夠促進(jìn)退耕還林還草；利用壩岸蓄水，可大大提高造林成活率，增加林草覆蓋面積，使生態(tài)環(huán)境得到改善。