第三节 淤地坝设计的特点和要求

一、淤地坝设计的特点

淤地坝设计与其他水利工程设计相似，均应考虑以下因素：

1）工作条件复杂：地形、地质、水文、施工等条件对选定坝址、洞线、建筑物布置和型式等都有极为密切的关系。

2）受自然条件制约，施工难度较大：在淤地坝设计中，应充分考虑各种不同自然条件，特别是要满足施工要求。

3）效益大，对环境影响也大：淤地坝对发展当地经济，改善人民生活、生产条件，促进退耕还林草，减少入黄泥沙，具有重要意义。此外，由于拦泥蓄水，在库区内造成淹没，需要移民和迁建；库区周围地下水位升高，易造成盐碱化，对耕作地产生不利影响；由于水质、水温、湿度的变化，改变了库区小气候并可能使附近的生态平衡发生变化。因此，在分析经济评价中，要考虑多方面因素的影响。

4）失事后果严重：作为蓄水拦泥工程的淤地坝，一旦失事，将会给国家和下游人民的生命财产带来巨大的损失。在设计中，严格按照规范要求进行，并注意选取较大的安全系数。

此外，淤地坝设计工作也有自身的特点：

（1）运行的功能与水库不同。水库的主要功能是蓄水、灌溉和防洪；淤地坝以拦泥、淤地和缓洪为主要目的。设计中既要满足蓄水要求，更要满足拦泥淤地的需要。

（2）单坝设计应考虑坝系布局的整体性、层次性和关联性。淤地坝系中，建坝密度较大，布坝密度一般为每平方公里1.0～1.5座，骨干坝与中小型淤地坝的配置比例一般为1∶1～1∶2。淤地坝是以支流为骨架、小流域为单元，骨干坝和中小型淤地坝相配套，按坝系进行建设的，因此，各个单坝的设计应满足坝系整体功能的实现。

（3）由于淤地坝淤积年限较短，设计时应考虑二期配套加高。小型淤地坝的淤积年限一般只有5年，中型淤地坝和骨干坝的淤积年限一般在10年左右，一般应一次设计分期施工。

二、设计的基本要求

淤地坝设计的基本要求与其他水利工程设计相同，即：

1）安全可靠：要求淤地坝有安全挡水、泄水、防冲、渗流、稳定、强度以及抵抗其他破坏因素的能力；

2）施工及运用方便：设计应满足运行参数及管理的要求；

3）经济、合理：力求减少工程量及工程投资；在满足近期要求同时，适当照顾远期发展的需要；

4）整体协调与外形美观：建筑物除与周围环境协调外，在不过多增加投资的前提下，力求外形美观。

淤地坝设计除满足上述要求外，还应满足以下要求：

（1）要有足够的断面维持坝坡的稳定。均质土坝的边坡和坝基稳定是大坝安全的基本保证。施工期、稳定渗流期作用在坝坡上的荷载和土料的抗剪强度指标都将发生变化，应分别对坝坡和坝基的稳定进行校核。

（2）要留有足够的防洪库容。淤地坝在工程结构上一般采用两大件（土坝、放水涵卧管），无溢洪道，泄洪能力有限；同时，土坝坝顶不能过流，因此为防止洪水漫顶，保证坝体安全，在淤积库容以上应有足够的滞洪库容。

（3）工程设计中不考虑兴利库容。淤地坝工程主要功能是拦泥淤地，由于坝控面积较小，工程设计中总库容一般由拦泥库容和滞洪库容组成，不设兴利库容。

（4）筑坝土料的选择及土料在坝体内的配置，应因地适宜。在工程设计中，可能有几种土料可供选择，应根据土料的储量、力学性质，选择筑坝土料的种类和压实标准，达到技术、经济上的合理性。

（5）采取适当的构造措施，使坝体运用可靠而耐久。根据淤地坝工程的特点，下游坝坡一般采取生物护坡措施，上游坝坡采用生物护坡或干砌石护坡，防止雨水的冲刷破坏，保护坝内粘性土料，防止冬季冻胀形成裂缝。在坝顶铺设砂砾石，保护坝顶的平整，防止车辆等破坏坝面。

水坠坝由于其施工的特殊性，设计时除满足上述要求之外，还应注意以下几方面：

1.增加施工期坝体和边埂的稳定性验算

水坠坝的设计与施工关系极为密切，除了在设计阶段进行稳定计算以外，在施工过程中还必须结合坝体孔隙水压力，坝体含水量、干容重、土体抗剪强度、流态区的深度、土压力以及坝体的位移、变形（裂缝、鼓肚）等观测试验成果，进行施工期的坝体和边埂稳定验算，及时调整坝坡、埂宽或改变冲填速度，以保证安全施工。

2.冲填速度要适当

水坠坝稳定就是要求坝体荷载的变化与坝体强度的变化相适应。要根据坝体脱水固结速度设计坝体冲填上升速度。工程实例表明，水坠坝的位移、鼓肚或滑坡事故发生的部位一般在坝高的二分之一至三分之二范围内，并随着坝体的升高而升高。一般河槽、沟道的断面下部较窄，岸坡阻滑作用大，排水条件较好，坝下部的冲填速度可以稍快。到了坝高的中上部位，则由于河槽变宽，排水渗径增大，脱水固结缓慢，冲填速度也应适当缓慢。如冲填速度太快，容易引起坝体变形，以至造成事故。因此，应在设计中要求施工期严密注意坝坡的变形，特别是当坝体升到二分之一以上坝高时，更要加强变形观测，并据此严格控制冲填速度。

3.泥浆浓度应适宜

冲填泥浆的浓度配制将直接影响到水坠坝的工程质量，应根据筑坝土料的特性，结合当地已建水坠坝的经验进行设计。

4.做好坝体排水设计

为了加快坝体脱水固结，增强坝体的稳定性，设计中要充分注意坝体排水设计，使冲填后的坝体能尽快排除多余水份。目前坝体排水的办法很多，如蒸发脱水，干土吸水，埋管自流排水，砂井排水，聚乙烯微孔波纹管排水等，应根据实际情况采用。