黄土高原地区小流域坝系相对稳定研究进展与建议

“九五”期间开展的黄土丘陵沟壑区小流域坝系相对稳定研究 ,提出了新的坝系相对稳定概念和形成条件 ,建立了坝系相对稳定网络规划模型 ,采用非线性规划模型和系统仿真模型对韭园沟流域坝系进行实体规划 ,对坝系防洪标准进行了研究 ,提出了淤地坝减蚀量计算方法等 ,在研究内容与方法上均取得了新的进展。建议加强高新技术的应用和基础研究 ,为建立坝系相对稳定理论提供技术支持。     

黄土高原地区小流域南系相对稳定研究进展与建议

“九五”期间开展的黄土丘陵沟壑区小流域坝系相对稳定研究，提出了新的坝系相对稳定概念和形成条件，建立了坝系相对稳定网络规划模型，采用非线性规划模型和系统仿真模型对韭园沟流域坝系进行实体规划，对坝系防洪标准进行了研究，提出了淤地坝减量计划方法等，在研究内容与方法上均取得了新的进展。建议加强高新技术的应用和基础研究，为建立坝系相对稳定理论提供技术支持。     

相对稳定坝系的形成过程及其建设管理初探

从坝系相对稳定概念出发,通过对初步建成小流域坝系的调查研究,认为相对稳定坝系须经过建设期、配套完善期、相对稳定期3个阶段才能形成。介绍了每个阶段建设管理的主要工作内容,建设期是通过各级沟道淤地坝的建设,逐步形成小流域坝系的基本骨架,实现对流域洪水泥沙的初步控制;配套完善期是分析小流域坝系实现相对稳定的可行性和确定坝系配套完善方案;相对稳定期包括合理安排各类淤地坝的加高岁修工程、及时处理坝系生产运行中出现的局部损坏等问题和建立坝系可持续发展基金。利用坝系形成过程及其阶段划分理论对黄土高原坝系所处阶段进行评价,并分析了当前坝系建设中应注意的问题。     

基于混沌神经网络的流域坝系稳定性分析

坝系相对稳定原理是淤地坝规划的理论基础。依据影响坝系稳定性的7个主要因素：坝控面积、坝数、总库容、可淤库容、坝前水深、防洪能力、淤地面积,以Matlab 7.0为平台,采用混沌神经网络（COBP）模型对马家沟流域13个坝系进行了稳定性分析。结果表明,13个坝系中有7个坝系处于不稳定状态,采用坝系稳定系数来校核COBP模型的计算结果,得出的结论一致,因此,可以判定采用神经网络方法得出的结果基本可信。此外,分析了7个坝系不稳定的原因,采用增加坝高和增加淤地坝数量的方法使7个不稳定坝系均达到稳定状态。通过对马家沟13个小流域淤地坝重新规划,形成的13个坝系全部处于稳定状态,可见COBP方法在确定流域坝系稳定方面具有实用的价值。     

田家沟小流域坝系工程总体布局方案比选

本文通过对田家沟小流域水土流失现状、建坝资源的综合分析,提出坝系工程布局原则,对设计的两个小流域工程布局方案,从工程建设条件、水沙控制能力、坝系相对稳定和经济效益4个方面进行了分析比选。介绍了方案比选的过程。     

韭园沟流域淤地坝坝系布局评价

淤地坝系的科学布局关系到流域的防洪安全,对淤地坝系布局进行评价,可以为流域坝系工程的规划、建设和设计工作提供理论依据。将黄土丘陵沟壑区韭园沟流域划分为1个主沟坝系单元和14个子坝系单元,选取了大型坝占总比、串联率、库容均衡度、稳定系数、侵蚀模数、洪量模数及保收率7个指标,采用AHP、IAHP、熵权法及组合权重法分别计算了各指标权重,依次对韭园沟坝系布局进行了评价。研究表明:（1）流域部分子坝系单元布局不合理,但全流域坝系布局合理;（2）IAHP法和组合权重法在计算权重时更客观,评价结果较为合理;（3）4种方法中,大型占总比权重系数均达到最大,表明骨干坝对坝系布局有决定性影响;（4）当骨干坝控制全流域50%以上,库容均衡度达0～20万m³/km²,稳定系数达到1/25～1/20,洪量模数0～10万m³/km²,骨干坝串联个数低于2.5座/km时,坝系布局基本合理。     

坝系相对稳定有关问题的研究及其应用

坝系是指小流域沟道中由淤地坝组成的工程体系。坝系与相对稳定坝系既有联系又有区别,小流域坝系要达到相对稳定,必须同时满足坝系安全、坝系保收、坝系工程加高工程量和坝系控制洪水泥沙四个条件。提出和完善了坝系相对稳定的有关概念,计算和讨论了黄河中游多沙粗沙区不同类型区坝系相对稳定系数临界值的取值范围,并应用坝系相对稳定判别系数对黄河中游地区15条坝系进行了分析。     

小流域坝系规划中有关技术问题探讨

对已成坝系小流域调查研究的基础上，分别定义了坝系和坝系单元。分析了目前坝系建设中存在的问题，提出了坝系规划的重要性和坝系规划的概念，坝系规划要体现整体防护性，功能互补性和功能转换性。并对坝系规划中有关技术问题，如沟道分级方法、坝系空间布局、大中小淤地坝的配置、坝系单元的布局、工程设计标准的确定、坝系初建阶段时序安排与间隔时间等问题进行了探讨。     

西黑岱沟流域坝系相对稳定性分析

 为给小流域坝系工程建设的前期规划工作与科研提供科学依据,根据西黑岱沟流域治理现状及影响坝系稳定有关因子的实测资料,对坝系的相对稳定性进行分析。结果表明,小流域坝系实现相对稳定,其淤地面积虽是最基本条件之一,但不是唯一的条件。衡量坝系是否实现了相对稳定性,必须同时满足以下4个条件:一是每km2的坝控面积范围内应有坝地7.8hm2,坝地面积与坝控面积的比值,即坝系相对稳定系数达到1/12.7;二是坝系运行15a后,每隔3～5a要对坝体进行维修加高,使坝系防洪能力长期保持100年一遇或大于100年一遇的防洪标准;三是在每km2的控制范围内,要有骨干坝0.3座、淤地坝1.0座,坝系的整体布局与结构要达到合理,使暴雨洪水达到均衡分配;四是坝系的安全系数小于1。建设目标实现后,坝系进入相对稳定状态,在设计频率100年一遇的暴雨洪水标准下,坝系安全系数等于0.94,坝地种植的高秆作物可以达到保收,此时,坝系安全和坝地保收能力可趋向于统一。     

淤地坝建设回顾及其物理比尺模型研究展望

对淤地坝的建设成果进行了回顾，概述了淤地坝坝系规划布设、坝系工程建设、淤地坝效益和坝系相对稳定理论探讨的研究进展，提出了建设黄土高原坝系物理比尺模型的重要性，并阐述了有待于进一步研究的问题。     

黄土丘陵区淤地坝系田园综合体的构建模式

[目的] 探讨黄土丘陵区淤地坝系田园综合体的构建模式,为该区淤地坝系建设和利用提供科学支撑。[方法] 利用文献研究田园综合体的建设模式与条件,开展实例调查并分析黄土丘陵沟壑区淤地坝建设现状、运行及利用过程中存在的问题。[结果] 甘肃省已初步形成坝系建设管理体系。在运行过程中,存在病险隐患、坝地盐碱化治理不到位、水土资源利用不足等问题;以黄土丘陵区榆林沟淤地坝系为例,提出了应构建优势农业主导模式的田园综合体以及围绕现代农业、休闲旅游、田园社区营造淤地坝系田园综合体的建设思路。[结论] 构建淤地坝系田园综合体是对田园综合体发展与淤地坝系利用形式的探索与创新,有利于加强黄河流域生态保护,推动高质量发展,加快推进乡村振兴战略。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用方式下小流域侵蚀产沙特征

为进一步优化和合理配置水土保持措施,以黄土丘陵沟壑区3个不同土地利用方式下的坝控小流域为例,基于人工探槽取样、淤积层次甄别及与产流降雨事件的对应关系,结合1∶10 000早期地形图与全站仪测量,拟合库容曲线来估算淤地坝泥沙淤积量,进而反演坝控流域的产沙模数变化特征。结果表明:(1)延河马家沟3个不同土地利用方式下的洞儿沟、阎桥和芦渠坝控小流域,自建坝至2016年的多年平均淤积量分别为2 748.80,4 634.31,3 141.17 t;(2)洞儿沟、阎桥和芦渠流域多年平均产沙模数分别为2 432.56,3 131.29,1 794.95 t/(km~2·a),依次属于轻度、中度和轻度侵蚀;不同土地利用方式下坝控小流域的最小产沙降雨量均20 mm以上;(3)不同的土地利用方式对小流域侵蚀产沙影响显著,人类活动明显的阎桥流域多年平均产沙模数大于以林草地为主的洞儿沟流域,而以林地和梯田为主的芦渠流域多年平均产沙模数最小。由此可见,在黄土丘陵沟壑区合理配置不同的水土保持措施,是减少小流域侵蚀产沙的有效途径。     

基于生态设计理论的黄土丘陵区淤地坝景观再造与更新

[目的]针对黄土高原干旱地区生态环境脆弱、景观层次单一的区域现状,探索基于生态设计理论的黄土丘陵区淤地坝景观再造与更新的理念与方法,为黄土丘陵沟壑区小流域环境治理提供借鉴。[方法]以陕西省绥德县辛店沟水土保持示范园北侧淤地坝景观改造设计为例,在现状调研的基础上,进行人工湿地工程改造设计方法研究。[结果]丘陵区淤地坝景观的再造与更新应以生态设计理论为基本指导,对丘陵区淤地坝改造实施自由表面流人工湿地综合工程措施。[结论]丘陵区沟壑地环境治理应综合考虑水土保持、景观生态、旅游观光等多重功能,通过实施低影响开发措施,充分发挥区域环境的最佳生态效益,并兼顾经济效益与社会效益。     

基于黄土丘陵沟壑区第Ⅰ副区淤地坝淤积调查的土壤侵蚀模数计算

[目的]探索适合黄土丘陵沟壑区不同沟道土壤侵蚀模数计算的新方法,为区域水土流失防治和水保规划提供数据支持。[方法]以黄土丘陵沟壑区不同沟道74个不同坝型的淤地坝为基础,将其看作小流域的沉沙池,同时结合实地调查测量与分析计算,利用淤地坝赋存的泥沙信息获得不同级别沟道的土壤侵蚀量。[结果](1)在地形复杂的黄土丘陵沟壑区,土壤侵蚀模数与不同沟道对应的淤地坝控制面积具有一定的负相关关系;(2)土壤侵蚀模数调查值较设计值显著降低,造成淤地坝空坝率上升,使淤地坝长期保持负效应。[结论]利用闷葫芦坝淤积量推算坝体控制面积土壤侵蚀量,方法简单合理。同时小流域坝系可采用多种方法综合分析,相互印证,可较准确地确定小流域土壤侵蚀模数。     

黄土和红壤丘陵区输变电线路工程水土流失影响因素及特征

为顺应国家电网公司高质量绿色发展的内在需求,防治输电线工程施工过程中造成的严重水土流失。以黄土丘陵区和红壤丘陵区为研究对象,通过野外调查和文献查阅,选取区域内两条典型线路,就气候、地形、土壤和植被等自然因素对输电线路工程水土流失特征的影响进行研究。结果表明:(1)黄土丘陵区相较于红壤丘陵区侵蚀营力除水力之外还有风力。(2)黄土丘陵区土壤渗透性强、土层深厚,而红壤丘陵区质地粘重、遇水易板结、入渗能力差。(3)黄土丘陵区植被自我恢复能力较差,施工过程中需要随时进行补植,而红壤区植被遭受破坏后恢复能力强,即使施工中植被遭受破坏,在短期内也可自然恢复。(4)黄土丘陵区输电线路工程在施工期土壤侵蚀模数是自然恢复期的1～10倍。黄土丘陵区输电线路各区域的土壤侵蚀模数是红壤丘陵区的2.5～31.25倍。(5)黄土丘陵区侵蚀模数在换流站站区、电机电缆区和榆林市线路工程塔基区的侵蚀模数取最大值,换流站站区和线路工程塔基区新增水土流失量最大; 而红壤丘陵区输电线路工程侵蚀模数在宜昌市线路工程塔基区取最大值,塔基区的新增水土流失量亦为最大。塔基区是水土流失防治和监测的重点区域。因此,根据当地自然因素差异,分区域设计工程措施,有利于减少水土流失。     

黄土高原坝系工程的相对稳定性

 坝系要达到相对稳定,最基本的条件有3个:一是相对稳定系数必须大于或等于一定的允许值,这是坝系要达到相对稳定的关键;二是有足够的防洪能力;三是坝系工程安全无病险。同时也应该满足以下条件:20年一遇的暴雨洪水标准下坝地作物可以保收;当淤地面积达到设计的可淤面积时,坝地平均淤积厚度<20cm。其控制方法主要是:合理布设坝系规模与建坝顺序;实现对暴雨洪水的均衡分配;坚持坡面治理,提高流域治理度;布设排洪渠,以防坝地积水及超标洪水;加强日常养护。     

神东矿区不同治理分区相同治理年限典型灌木群落特征分析

为评估神东矿区典型灌木群落对矿区不同治理分区的适生性,探索其最佳配置模式,选取治理年限为10 a的沙棘群落、15 a的北沙柳群落和柠条锦鸡儿群落,对其群落基本特征进行了分析。从分析结果来看,沙棘群落在风积沙区长势最好,在硬梁地长势最差,不同治理分区适生性排序为风积沙区>黄土丘陵区>黄土丘陵和风沙交错区>硬梁地;北沙柳群落在黄土丘陵和风沙交错区长势最好,在硬梁地长势最差,不同治理分区适生性排序为黄土丘陵和风沙交错区>风积沙区>硬梁地;柠条锦鸡儿群落在黄土丘陵和风沙交错区长势最好,在硬梁地长势最差,不同治理分区适生性排序为黄土丘陵和风沙交错区>风积沙区>黄土丘陵区>硬梁地。在植物配置模式上,沙棘、北沙柳和柠条锦鸡儿在不同治理分区的配置选择顺序和其适生性保持一致。