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淤地坝和谷坊

 gymrlwu78v8b0h 2019-12-27


淤地坝是指在水土流失地区各级沟道中,以拦泥淤地为目的而修建的坝工建筑物,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。一条沟内修建多个淤地坝是中国黄土高原水土流失严重地区重要而独特的治沟工程体系。主要目的是滞洪、拦泥、淤地、蓄水、建设农田、发展农业生产、减轻黄河泥沙。

简介
淤地坝是指在水土流失地区各级沟道中,以拦泥淤地为目的而修建的坝工建筑物,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。黄土高原地区土层深厚,黄土广布,具有质地均匀、结构疏松、透水性强、易崩解、脱水固结快等特点,是良好的筑坝材料,可以就地取材。同时,随着退耕还林还草政策的深入贯彻执行,为淤地坝建设提供了巨大的剩余劳动力市场。
筑坝拦泥淤地,对于抬高沟道侵蚀基准面、防治水土流失、滞洪、拦泥、淤地 (坝地),减少入黄泥沙、改善当地生产生活条件、建设高产稳产的基本农田、促进当地群众脱贫致富等方面有着十分重要的意义,是小流域综合治理的一项重要措施。在水土流失严重的地区,由于淤地坝投资少见效快、坝地利用时间长、效益高,深受群众欢迎。
淤地坝的拦泥淤地效益显著。经测算,坝高25 m以下的中小型淤地坝毎公顷坝地淤积泥沙4.5万〜6.0万t.根据黄河干流及有关流域的重点测站的资料,与20世纪50年代相比,70年代黄河泥沙减少了42亿t, 80年代共减少98 亿t,淤地坝及其坝系工程的减沙效益占总拦蓄量的60%〜70%。淤地坝拦淤后,形成平坦的人造平原,土壤湿润肥沃,抗旱能力强,产量高,比坡地增产3〜10倍。枯水年每公顷产粮2.2〜3.7 t:平水年每公顷产粮3. 8〜5. 2 t;丰水年每公顷产粮5.3〜6.7t。很多沟道已形成坝系,无常流水沟道形成沟台式坝地,有常流水沟道坝系组合为生产的坝地、蓄水灌溉的水库、滞洪的坝库工程。黄士高原地区的淤地坝建设已成为当地基本农田建设的重要组成部分。
淤地坝建设作为水利部2003年三大“亮点工程”之一,倍受社会各界的广泛关注。黄河上中游管理局作为这一“亮点工程”的主要组织者和实施者,紧紧围绕淤地坝规划、淤地坝的地位与作用、淤地坝的效益、淤地坝科学研究、淤地坝及坝系建设、淤地坝管理运行机制等内容,做了大量卓有成效的工作。并采取了一系列措施,大力宣传淤地坝建设对改善黄土高原地区生态环境、促进人民群众脱贫致富奔小康及减少入黄泥沙的重要作用。

工程结构
根据集流面积、库容大小、流域水文条件等决定工程结构。控制流域面积较大的大型淤地坝,由坝体、泄水洞和溢洪道等3部分组成;集流面积较小的中小型淤地坝,则由坝体和溢洪道或泄水洞2部分组成。
(1)坝体。主要坝型为黄土均质坝,有少量土石混合坝和石拱坝等。
(2) 泄水洞。主要为无压涵洞、分级卧管,少量采用压力管道、竖井等。
(3) 溢洪道。大部采用开敞式溢洪逋或陡坡溢洪。个别采用挑流鼻坎或利用沟坡岩石层排洪水入支沟。也有的受地形、地质条件限制,在坝体背水坡砌护溢洪道排洪。
修筑淤地坝的工程料一般就地取用。有砂石料的沟用水泥砂浆砌石筑坝。石料缺乏时可用预制钢筋混凝土块。

坝系规划
为达到沟道分段拦蓄水沙,分散洪水,防止洪水危害,使坝地稳定生产的目的,坝系应包括滞洪坝、种植坝、引洪蓄水灌溉坝等.使单坝有明确分工,并使其有机配合,生产职能可以变换.科学地使用水沙,持久地发挥坝系整体的最大水沙利用和生产效益。坝系规划在流域综合治理基础上进行,做到生物措施与工程措施相结合,坡面治理与沟道治理同步实施。集流面积大的沟道,按支毛沟情况可分解为几个小坝系,单坝控制面积多在5平方公里以下。建坝次序因地制宜,大流域先上游后下游.小流域可先下游后上游,先支沟后干沟。

生产建设
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。
新中国成立后,经过水利水保部门总结、示范和推广,淤地坝建设得到了快速发展。大体经历了四个阶段:二十世纪50年代的试验示范,60年代的推广普及,70年代的发展建设和80年代以来以治沟骨干工程为骨架、完善提高的坝系建设阶段。据调查统计,经过50多年的建设,黄土高原地区现有淤地坝11万余座,淤成坝地450多万亩,可拦蓄泥沙210亿m3。主要分布在陕西(36816座)、山西(37820座)、甘肃(6630座)、内蒙(17819座)、宁夏(4936座)、青海(3877座)、河南(4147座)等七省(区),其中陕、晋、蒙三省区共有淤地坝9万余座,占总数的82.5%。

分布地域
在黄土高原丘陵沟壑区各级沟道中兴建缓洪拦泥淤地工程,用以拦蓄径流泥沙、控制沟蚀,充分利用水沙资源,改变农业生产基本条件,改善当地生态环境,促进区域经济发展,效果十分明显,是该地区人民群众首创的一项独特的水土保持工程措施;它不同于国外的留淤坝和拦沙坝,而是一种淤地种植的坝工工程,在中国晋、陕、蒙、甘等省(区)分布最多。
黄河中游地区,有着悠久的治沟打坝历史,劳动人民在与自然灾害的斗争中,创造了拦泥淤地、抗旱、增产的淤地坝。据历史记载,最早的淤地坝是自然形成的,即所谓天然聚湫,距今已有400多年的历史。人工修筑淤地坝,始于400年前的明代万历年间山西汾西一带。到了清代,晋西和陕北地区也开始筑坝。民国时期,中国近代水利先驱李仪祉先生,将淤地坝作为治理黄河的方略设想的组成部分。新中国成立以来,淤地坝逐渐发展成为改善当地农业生产条件的一项重要措施。20世纪70年代初,水坠法筑坝的试验成功,使工效成倍提高、成本大幅度降低(提高工效3-6倍,降低成本60%以上),从而使淤地坝建设得到了迅速发展,形成了'沟沟打坝、坝坝水坠'的局面。
干、支沟建设的淤地坝工程大多为群众自发兴建,由于缺乏技术指导,加之单坝规模偏小,多为“一大件”工程,防洪标准较低。有的工程没有经过设计,而且施工质量差,工程在运行中,每遇暴雨,往往一坝溃决,导致整个沟道连锁垮坝。1977-1978年,陕北地区发生了大面积暴雨,不少淤地坝水毁严重。为了认真总结经验教训,各地对淤地坝的规划布局、工程结构、设计标准、建坝顺序等进行研究,得出了一条经验,即:在修建淤地坝的小流域坝系内,选适当位置修建控制洪水的骨干坝工程,以提高沟道坝系的防洪标准。
骨干坝是指水土流失地区在坡面治理的基础上,为加强综合治理提高流域坝系的防洪能力,减少水毁灾害,而在支毛沟中兴建的控制性缓洪拦泥淤地工程(也通常称治沟骨干工程)。其作用是:保护下游小多成群的淤地坝,减轻下游危害,缓洪拦泥淤地,稳定沟床,防治沟壑侵蚀。

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。淤地坝主要有以下几点作用:

  1. 拦泥保土,减少入黄泥沙;

  2. 淤地造田,提高粮食产量;

  3. 防洪减灾,保护下游安全;

  4. 合理利用水资源,解决人畜饮水;

  5. 优化土地利用结构,促进退耕还林还草。

谷坊是在易受侵蚀的沟道中,为了固定沟床而修筑的土、石建筑物。谷坊横卧在沟道中,高度一般为1〜3米,最高5米。主要作用为抬高侵蚀基准,防止沟底下切;抬高沟床,稳定山坡坡脚,防止沟岸扩张;减缓沟道纵坡,减小山洪流速,减轻山洪或泥石流危害;拦蓄泥沙,使沟底逐渐台阶化,为利用沟道土地发展生产创造条件。

作用
①抬高沟底侵蚀基点,防止沟底下切和沟岸扩张,并使沟道坡度变缓。
②拦蓄泥沙,减少输入河川的固体径流量。
③减缓沟道水流速度,减轻下游山洪危害。
④坚固的永久性谷坊群有防治泥石流的作用。
⑤使沟道逐段淤平,形成可利用的坝阶地。
种类

按所采用建筑材料的不同,可分为:土谷坊、石谷坊、插柳谷坊、枝梢谷坊、木料谷坊、竹笼装石谷坊、混凝土谷坊、钢筋混凝土谷坊等。根据谷坊使用年限可分为:永久性谷坊,如浆砌石谷坊、混凝土谷坊和钢筋混凝土谷坊等;临时性谷坊,如插柳谷坊、枝梢谷坊、木料谷坊等。按谷坊的透水性能还可分为:透水性谷坊,如干砌石谷坊、插柳谷坊等;不透水性谷坊,如土谷坊、浆砌石谷坊等。


中国干砌石谷坊及土谷坊通常采用的断面尺寸

形式选择
取决于地形、 地质、 建筑材料、劳力、技术、经济,防护目的和对沟道利用的远景规划等因素。由于在一条沟道内往往需节节修筑多座谷坊,形成谷坊群,方能达到预期效果,因此,所需建筑材料也较多。一般须先考虑劳力和经济因素,选择能就地取材的谷坊类型。如果当地有充足的石料,可修筑石谷坊,在黄土区则可修筑土谷坊。对于为保护铁路、居民点等有特殊防护要求的山洪、泥石流沟道,则需选用坚固的永久性谷坊,如混凝土谷坊等。

布置
谷坊一般布置在干沟上游或纵坡大的支毛沟,位置应当选择在沟道狭窄、拦沙库容大、地质条件好、能就地取材的沟段。谷坊规划设计的主要内容是确定坝高、间距及断面尺寸,在沟道纵坡相同的条件下,高度越大,则间距越大。谷坊高度应根据建筑材料、沟道地质、地形条件确定。
①断面:谷坊的高度一般不超过5m,并往往依据所采用的建筑材料来确定,但以能承受水压力和土压力而不破坏,且全沟整体工程效益和投资费用最优为原则。根据现有资料和经验,常用谷坊的规格高度为0.4~5.0m,顶宽1.0~1.5m,迎水坡1:0.5~1:1.5,背水坡1:0.3~1:1.0。②间距和位置:谷坊的间距L=H/(I-Io)。式中H为谷坊高度;I为原沟底坡降;Io为两谷坊间淤积面上的坡降。谷坊的位置宜选择在谷口狭窄而上游开阔、基础良好、沟段顺直、不受天然跌水影响的部位。③设置溢洪口,因土谷坊不许洪水漫顶,故必须在沟岸的坚实土层上开挖溢洪口,以排出多余洪水,保证谷坊安全。石谷坊的溢洪口可设置在坝体中部,若沟岸有适宜的地形和地质条件,则可设置在岸坡。溢洪口的断面尺寸根据设计洪水洪峰流量来决定。


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