黄土高原淤地坝研究进展

[目的]对黄土高原淤地坝研究现状进行分析,旨在揭示今后淤地坝研究的重点方向和主要任务。[方法]利用学术论文数据库和文献计量分析法分析总结黄土高原淤地坝近16a来的主要研究成果,从淤地坝研究区域、研究方法、淤积机理等方面论述了淤地坝研究的重要进展。[结果]16a来,黄土高原淤地坝研究方向的论文数量呈现不断减少的趋势,同时存在着在拦沙功能效益客观评判方法、坝体加高修复等方面的难点或争议性问题。[结论]淤地坝是中国黄土高原小流域治理的主要举措,多年实践证明其已经取得明显的水土保持成果。今后国内学者还需继续拓展淤地坝的研究深度,注重多学科交叉和区域对比研究,不断提高淤地坝的科学研究水平。     

淤地坝坝体体积的计算

对于已确定的淤地坝坝址,坝体的纵断面（即沟道横断面）是一定的。根据实测的沟造横断面,以沟底最低点为坐标原点,沟道一侧的岸壁曲线可用幂函数形式表示之。利用这种幂函数关系,对于坝坡均一的坝体．在设定坝顶宽、坝高和上下游边坡之后,作者推导出沟道一侧坝体体积的计算公式;沟道两侧的坝体体积即为坝体总体积。对于非均一坝坡、设有马道的坝和坝体加高的体积,可将坝体横断面分割为由几个均一坝坡组成的坝体断面,分别计算其体积。这种计算方法的精度,取决于坝址横断面岸壁曲线回归方程与实际岸壁的符合程度。     

临县淤地坝建设中存在的问题与处理对策

为了应对严重的水土流失状况，多年来临县共建成大中型淤地坝140座，针对淤地坝建设过程中岩石基础与土质坝体的结合和防渗、坝基及岸坡岩层渗水处理、特殊地质结构和地形条件下放水建筑物布置等问题，在淤地坝建设实践中提出了可操作性的处理对策，比如：采用防渗齿墙法使坝体与基础和岸坡紧密结合，解决了淤地坝的绕坝渗漏问题；采用小井式收集法和截潜流法收集渗水集中排出坝体，提高了淤地坝坝体的稳定性；采用卧管加竖井组合法和涵洞内布设跌水的方法提高放水建筑物的工程质量，降低了工程施工难度，减少了工程量，节约了工程投资等。     

黄土高原水土保持骨干坝设计中存在的问题与建议

通过对贯彻落实水利部关于进一步加强淤地坝建设管理和安全运行若干意见过程中水土保持骨干坝设计存在问题的分析,提出了在水土保持骨干坝"三大件"枢纽组成结构条件下,放水工程、溢洪道及其消能防冲设施的设计思路,以及坝体渗流计算在正常和非正常情况下的上游水位及其渗流计算条件的设定,对进一步加强淤地坝建设管理和安全运行、科学合理地进行水土保持骨干坝设计具有指导意义。     

黄河中游淤地坝工程可持续减沙途径分析

黄河中游地区淤地坝的减洪减沙作用十分显著,但20世纪80年代以后呈降低趋势,如何实现淤地坝的可持续减沙作用值得探讨.以黄河中游淤地坝工程最多的黄河二级支流大理河流域为例,采用“水保法”计算了梯田、林地、草地、坝地四大水土保持措施的减洪减沙量,分析了淤地坝减沙总量及其变化过程,探讨了淤地坝工程实现可持续减沙的技术途径.结果表明,大理河流域平均每淤1 hm2坝地需要泥沙75 000 t;要达到1 km2流域面积发展坝地3.33 hm2的目标,需要17 a左右的时间;实现淤地坝可持续减沙作用的布坝密度为2.5座/km2;未来大、中、小型淤地坝的配置比例为1∶2.5∶5.5;进行坝系建设时应尽量采用自下游向上游的建坝时序.要实现黄河中游淤地坝的可持续减沙作用,应从坝地发展速度、布坝密度与大、中、小型淤地坝配比、建坝时序及坝体加高5大技术途径方面进行综合分析和实施.同时,还应从淤地坝的后续建设、坡沟兼治、预防超标准洪水、明晰产权制度和加强管理养护等方面,完善并制订相应的政策措施.尤其要重视淤地坝建设的相关科学研究,努力提高其科技含量.     

黄土高原淤地坝水毁问题分析

淤地坝是黄土高原地区防止水土流失有效的工程措施之一,但淤地坝水毁事件时有发生,在一定程度上对当地群众的生活和农业生产造成影响,也制约了淤地坝的发展。超标准的暴雨洪水是引发淤地坝水毁的主要因素,同时淤地坝被淤满、坝坡无防护措施、施工质量差、管护不到位也是引发淤地坝水毁的因素。中小型淤地坝易发生水毁,水毁部位多发生在坝体。目前,业内主要依库坝破坏痕迹来推测淤地坝水毁过程,还未能真正实施对淤地坝从建坝到水毁的动态监测。由于缺乏有效的水毁风险预警体系,所以研究淤地坝水毁灾害对于淤地坝今后的发展具有重大意义。     

沟道比降对淤地坝建设影响的定量研究

定量分析了沟道比降与库容及单位库容坝体土方量的关系,统计了黄土高原陕、晋、内蒙古、宁4省区在建的分布于32条小流域的556座淤地坝的坝体土方量和库容,计算出了这些淤地坝的单位库容坝体土方量,并在此基础上讨论了适宜建坝的沟道比降最大值:坝高分别为10、20、30、40 m时,适宜建坝的最大沟道比降分别为9.55%、8.42%、6.71%、5.57%。     

淤地坝坝基渗水及泉水处理方法

在淤地坝运行中,坝基砂卵石层及坝肩与岸坡结合处岩层常出现渗水,对坝体安全构成严重威胁。出现这种情况,主要是由于坝址存在不良的渗水地质和建坝过程中处置不当所造成。传统的处理方法为压水止溢法,效果不十分理想。在临县多年的淤地坝建设过程中,不断试验探索,研究成功了集水输排法,应用效果良好。介绍了集水输排法具体的单井输排法、截潜流输排法工程布置、设计要素和施工注意事项,可为同类地质条件下的淤地坝建设提供技术参考。     

基于无人机倾斜摄影技术的黄土丘陵区典型小流域淤地坝特征信息提取与分析

淤地坝现状特征信息的精准提取对于淤地坝运行现状评估十分重要,全面的淤地坝特征信息可为病险坝除险加固提供重要依据,当前淤地坝特征信息提取尚缺乏科学高效的技术。针对此问题,拟提出基于无人机倾斜摄影技术提取淤地坝运行现状特征的方法,以无人机航拍影像为基础数据,生成三维实景模型和高精度DEM,用于淤地坝数目、位置、剩余库容、有效坝高等重要现状信息的提取和测量,进而分析小流域内淤地坝分布、组成结构、坝体信息、淤积程度、坝控流域面积等特征。将此技术应用于陕西省榆林市子洲县蛇家沟小流域,详细提取1座大型坝和3座中型坝的现状特征信息。经过同野外实测数据对比,提取的淤地坝坝体信息相对误差均＜3.8%。所识别的大型坝剩余库容不足,处于基本淤满状态,且坝顶明显沉降,在极端降水条件下具有极大的漫顶溃坝风险。坝地耕作面积占小流域面积比例仅为2.17%,仍有坝地尚未开垦利用。研究结果可为小流域淤地坝动态监测与科学管理提供新方法和新思路。     

三维激光扫描技术在淤地坝安全监测中的应用

[目的]监测黄土高原丘陵地区淤地坝在运行中的缓慢和微小变化,及时发现淤地坝的病险隐患,为科学监测、评价陇中黄土丘陵沟壑区乃至西北黄土高原地区淤地坝安全运行提供依据。[方法]通过Nove MS 50全站扫描仪对南湾骨干坝和别杜川骨干坝坝体沉降、水平移位及坝体表面侵蚀进行定期激光扫描,利用等间隔的点云记录坝体和库岸不规则形态。[结果]两期监测对比可以看出,南湾骨干坝接近路面的部分有约1cm的变化,左侧库岸有明显的变化,变化量约为0.8cm,日后极有可能会发生小规模坍塌。别杜川骨干坝整个堤坝在半年的时间内右侧部分约有1~2cm的下降变化,监测结果和管理部门常规监测变形结果一致。[结论]将三维激光扫描技术应用于淤地坝变形监测,可以及时、准确、全面、直观获取淤地坝坝体和库岸表面数据,使得变形监测工作更加全面、便捷、可信。     

淤地坝相对稳定模型实验研究

根据黄土高原典型小流域的水沙条件 ,建立概化的室内比尺模型 ,通过多次放水实验后对沟道沟底高程、沟底平均比降以及坝前淤地的平均高程等参数进行测量。对测量数据分析发现 ,随着放水次数的增加 ,各参数变化越来越缓慢 ,最终达到相对稳定 ,从而验证了淤地坝实现泥沙冲淤平衡、达到相对稳定的可能性。分析了促使淤地坝实现水沙相对稳定的原因     

韭园沟流域典型淤地坝淤粗排细作用研究

对韭园沟流域8座典型淤地坝坝内淤积物进行野外挖探坑观测取样,将坝内淤积物和马兰黄土颗粒级配进行对比,初步分析淤地坝的淤粗排细作用机理。在空间分布上,垂直分布,淤地坝坝内淤积物具有一定的沉积层理,即粉土层与黏土层相间分布;水平分布,同一沟道上游淤地坝较下游淤地坝淤积物粒径粗,单坝远坝处较近坝处淤积物粒径粗。工程结构上,有放水建筑物的淤地坝,控制面积决定了其淤粗排细效果;控制面积相近的淤地坝,有无放水建筑物决定了其淤粗排细效果;水毁坝也具有一定淤粗排细作用。     

实施淤地坝建设新战略 为维持黄河健康生命做贡献

维持黄河健康生命,就必须减少黄土高原特别是7 86万km2多沙粗沙区进入黄河的泥沙。为加快这一地区的治理,应实施以支流为单元的淤地坝体系建设新战略。开展以支流为单元的淤地坝体系建设比以小流域为单元进行坝系建设有五个方面的明显优势。以支流为单元开展淤地坝建设,要做好重点支流的选择、搞好支流坝系规划、同步开展项目监测、进一步加强对淤地坝关键技术和重大问题的研究以及多渠道筹集资金等方面的工作。     

黄土高原地区沟道工程的水保作用与防洪功效

实践证明,黄土高原地区以骨干坝、淤地坝为主的沟道工程、小流域坝系,在拦泥淤地、防洪保收、水资源利用、灌溉、养殖、人畜饮水、改善交通等方面发挥了重要作用,成为不可缺少的水土保持重要措施。沟道工程的防洪实践证明,只要形成以治沟骨干工程为骨架,以小多成群的淤地坝为主体的沟道坝系,完全可以保证沟道工程的安全。     

黄土高原沟道坝系布局论证若干问题的解决方法

流域坝系规划必须解决好现状分析、建设目标、建设规模、淤地坝总量及配置比例、防洪安全等几方面的问题 ,形成布局合理的沟道坝系 ,达到理想的整体效能。探讨了问题的解决方法。     

浅谈坝系建设单元控制论及其应用

为了解决坝系内洪水控制等问题,作者根据多年坝系建设实践经验和近几年对陕、晋、蒙、甘、宁、青、豫7省(区)坝系形成过程的深入调研,提出了坝系建设单元控制论,即:小流域坝系可分为若干个坝系单元,在每个坝系单元下游建设控制性骨干工程,在单元内实现大、中、小型淤地坝合理配置,可使各单元内洪水泥沙得到有效控制,从而实现整个坝系的安全运行。分析了单元控制论在淤地坝建设中的意义,并介绍了应用实例。     

化害为利:黄土高原淤地坝旱作农业系统探析

淤地坝属于黄土高原重要的水土保持工程措施,兼具淤地造田之效。以淤地坝为载体,坝地作物种植为核心的淤地坝旱作农业系统是黄土高原独特的农业系统和农业景观。通过文献梳理和实地调研,对黄土高原淤地坝旱作农业系统进行了系统分析。研究表明:(1)黄土高原淤地坝的人工修筑史可以追溯至明代万历年间,距今至少已有400余年的历史,1950年代以后得到普遍推广;(2)淤地坝传统的修筑技术和坝地旱作农业耕作技术体系,体现出人与自然和谐共处的生存准则和先民智慧的生活理念;(3)淤地坝旱作农业系统具有显著的经济价值、生态价值、文化价值、景观价值、社会价值与科研价值等农业文化遗产价值,在黄土高原生态文明建设、农业可持续发展和农耕文化传承等方面具有重要意义。     

河南省淤地坝安全自动化监测系统设计与应用

[目的] 设计淤地坝安全自动化监测系统,实现淤地坝监测数据的实时传输与预警,提升河南省淤地坝安全管理能力。[方法] 选取5座典型淤地坝作为试点,进行淤地坝安全自动化监测系统的设计、施工、安装和试运行,初步建立了淤地坝安全预报模型。[结果] 监测系统实现了淤地坝雨量、水位、渗压、变形和位移、应力、视频等监测数据的自动化采集和安全隐患预测预警,提升了淤地坝安全监控能力。[结论] 系统运行后有助于增强河南省全省的淤地坝系统安全管理,为黄土高原地区淤地坝汛期安全运行提供一种全新的信息化管理模式。     

黄河流域第三副区坝系拦沙输沙监测成果分析

黄河流域第三副区聂家河小流域坝系工程布局以现有骨干工程为骨架,各级沟道自上而下逐段布设小型淤地坝、中型淤地坝和骨干工程,分级拦蓄径流泥沙;在其示范坝系的典型淤地坝上布设了降雨、拦沙及输沙监测点.监测结果表明:坝系工程抬高了侵蚀基准,稳定了沟坡,控制了沟床下切和沟岸扩张,增强保土保水能力,尤其骨干坝在坝系拦沙中起关键作用,能够快速有效地拦蓄径流泥沙,控制水土流失,是水土保持生态建设的重要措施,为保护下游河流安全起到了重要作用.