建淤地坝要破三道难题

备受瞩目的黄土高原淤地坝工程,已经全面进入前期规划阶段。近日,有关专家学者一行数十人来到陕西省延安市,对黄土高原淤地坝工程示范坝系的前期工作进行现场审查。专家指出,淤地坝系规划的科学与否直接关系着淤地坝工程建设的成败。科学的规划方案可以保证坝系充分发挥拦截泥沙、蓄洪滞洪、增地增收的效益,有效促进农村生产条件和生态环境的改善,从根本上改变山区的贫困面貌。反之,不合理的规划不仅使水土资源得不到有效利用,还有可能干扰当地农民群众正常的生产生活,甚至造成国家投资的浪费和新一轮的水土流失。因此,专家们要求在设计任务重、难度高的情况下,设计人员不仅要力争高效,更应确保高质。

一个完整的坝系由若干单坝组成。单坝的体积和大型的水利枢纽比起来只能用“渺小”二字来形容。但是若以为淤地坝系的规划也是“小菜一碟”,那就大错特错了。在黄土高原一条长仅17.5公里的极普通的小流域――马甲沟小流域里,将星罗棋布大小淤地坝70余座,构成一个相互影响、互为补充的复杂体系,共同承担起防洪、蓄水、淤地以及向县城供水的重任。麻雀虽小,五脏俱全。在这样一个缜密相关的复杂体系中,每一处细微设计都能起到牵一发而动全局的效果。一系列技术难题摆在设计者面前,不容回避。

难题之一:水文泥沙指标的选取

流域内的水文泥沙指标是坝系规划的基础性数据。这些指标的选取直接影响着工程的质量和规模,它们受时间、空间以及沟道内植被情况、旧坝运行情况等诸多因素的影响而不断变化。黄土高原地区现有淤地坝大多建于20世纪六七十年代,当时技术比较落后,建坝质量标准低,多数坝在不同程度上存在损毁现象,库容、防洪能力明显降低,加上原始技术文档多已失落,确切的建坝时间和淤积年限已无从考证,给现行流域内输沙模数等指标的确定带来了困难。而当地水文手册等技术资料大多也是六七十年代编写的,那时我国还没有开展系统深入的水土保持工作,经过10多年的水土流失综合治理,当地的植被、气候条件都发生了变化,照搬原有的经验值,显然已经不能真实地反映现实情况,势必影响工程设计的科学性。在这种情况下,专家们建议应认真进行现场踏勘,掌握第一手资料,收集临近或相似水文站实测数据,进行详尽比较论证后方可确定规划使用的各项基础指标。

难题之二:坝系布局方案的比选

一条小流域里分布着几十座大大小小的淤地坝,它们在坝系中担当的角色各不相同。防洪体系是坝系的骨架,是维系坝系安全的中枢,主要由骨干工程来承担防洪任务;生产体系是坝系的“血肉”,是确保坝系运行和可持续发展的必要条件,主要由淤地坝拦泥淤地来完成。可想而知,在沟道纵横的小流域里要确定在什么地方建坝,建造什么功能和规模的坝,要建多少座坝才能达到总体最优的效果,其设计工作量有多么繁重。设计人员必须进行大量方案的比较,反复计算论证才能甄选出经济效益、社会效益和生态效益俱佳的坝系规划方案。

难题之三:坝系运行机理的模拟

坝系的前期规划不只要确定单坝的坝址坝型,还要考虑坝系建成交付使用后的运行机理。在不同时段,坝系的运行机理都不相同。坝系建成初期以蓄水拦沙为主,而随着已淤坝地面积的不断增加,一些单坝的防洪蓄水能力逐渐降低,生产能力不断突显,这时坝系的运行模式就进入另一种平衡状态。要保证不同时段,坝系总能保持整体平衡效益最优,就必须在前期设计时通盘考虑,进行科学细致的动态分析,否则就可能出现坝系建好后淤了地没法种,蓄了水没法用的尴尬局面,造成生产得不到保障,水资源得不到合理利用,工程效益得不到可持续发挥的严重后果。

百年大计,质量第一。如此大规模的淤地坝系建设,无论在国内还是国外的水土保持史上都堪称一次壮举。在缺乏成熟的技术经验和完备的标准规范的情况下,设计人员只有在淤地坝前期规划中不断摸索总结,攻克难关,拿出高质量的设计成果,才能为淤地坝工程的顺利建设从龙头上提供保障。
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2003-06-17

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