建淤地壩要破三道難題
備受矚目的黃土高原淤地壩工程,已經全面進入前期規劃階段。近日,有關專家學者一行數十人來到陜西省延安市,對黃土高原淤地壩工程示范壩系的前期工作進行現場審查。專家指出,淤地壩系規劃的科學與否直接關系著淤地壩工程建設的成敗。科學的規劃方案可以保證壩系充分發揮攔截泥沙、蓄洪滯洪、增地增收的效益,有效促進農村生產條件和生態環境的改善,從根本上改變山區的貧困面貌。反之,不合理的規劃不僅使水土資源得不到有效利用,還有可能干擾當地農民群眾正常的生產生活,甚至造成國家投資的浪費和新一輪的水土流失。因此,專家們要求在設計任務重、難度高的情況下,設計人員不僅要力爭高效,更應確保高質。
一個完整的壩系由若干單壩組成。單壩的體積和大型的水利樞紐比起來只能用“渺小”二字來形容。但是若以為淤地壩系的規劃也是“小菜一碟”,那就大錯特錯了。在黃土高原一條長僅17.5公里的極普通的小流域——馬甲溝小流域里,將星羅棋布大小淤地壩70余座,構成一個相互影響、互為補充的復雜體系,共同承擔起防洪、蓄水、淤地以及向縣城供水的重任。麻雀雖小,五臟俱全。在這樣一個縝密相關的復雜體系中,每一處細微設計都能起到牽一發而動全局的效果。一系列技術難題擺在設計者面前,不容回避。
難題之一:水文泥沙指標的選取
流域內的水文泥沙指標是壩系規劃的基礎性數據。這些指標的選取直接影響著工程的質量和規模,它們受時間、空間以及溝道內植被情況、舊壩運行情況等諸多因素的影響而不斷變化。黃土高原地區現有淤地壩大多建于20世紀六七十年代,當時技術比較落后,建壩質量標準低,多數壩在不同程度上存在損毀現象,庫容、防洪能力明顯降低,加上原始技術文檔多已失落,確切的建壩時間和淤積年限已無從考證,給現行流域內輸沙模數等指標的確定帶來了困難。而當地水文手冊等技術資料大多也是六七十年代編寫的,那時我國還沒有開展系統深入的水土保持工作,經過10多年的水土流失綜合治理,當地的植被、氣候條件都發生了變化,照搬原有的經驗值,顯然已經不能真實地反映現實情況,勢必影響工程設計的科學性。在這種情況下,專家們建議應認真進行現場踏勘,掌握第一手資料,收集臨近或相似水文站實測數據,進行詳盡比較論證后方可確定規劃使用的各項基礎指標。
難題之二:壩系布局方案的比選
一條小流域里分布著幾十座大大小小的淤地壩,它們在壩系中擔當的角色各不相同。防洪體系是壩系的骨架,是維系壩系安全的中樞,主要由骨干工程來承擔防洪任務;生產體系是壩系的“血肉”,是確保壩系運行和可持續發展的必要條件,主要由淤地壩攔泥淤地來完成。可想而知,在溝道縱橫的小流域里要確定在什么地方建壩,建造什么功能和規模的壩,要建多少座壩才能達到總體最優的效果,其設計工作量有多么繁重。設計人員必須進行大量方案的比較,反復計算論證才能甄選出經濟效益、社會效益和生態效益俱佳的壩系規劃方案。
難題之三:壩系運行機理的模擬
壩系的前期規劃不只要確定單壩的壩址壩型,還要考慮壩系建成交付使用后的運行機理。在不同時段,壩系的運行機理都不相同。壩系建成初期以蓄水攔沙為主,而隨著已淤壩地面積的不斷增加,一些單壩的防洪蓄水能力逐漸降低,生產能力不斷突顯,這時壩系的運行模式就進入另一種平衡狀態。要保證不同時段,壩系總能保持整體平衡效益最優,就必須在前期設計時通盤考慮,進行科學細致的動態分析,否則就可能出現壩系建好后淤了地沒法種,蓄了水沒法用的尷尬局面,造成生產得不到保障,水資源得不到合理利用,工程效益得不到可持續發揮的嚴重后果。
百年大計,質量第一。如此大規模的淤地壩系建設,無論在國內還是國外的水土保持史上都堪稱一次壯舉。在缺乏成熟的技術經驗和完備的標準規范的情況下,設計人員只有在淤地壩前期規劃中不斷摸索總結,攻克難關,拿出高質量的設計成果,才能為淤地壩工程的順利建設從龍頭上提供保障。