淤地坝淤粗排细作用研究初探

通过对韭园沟小流域不同工程结构的淤地坝进行泥沙淤积规律研究,揭示了淤地坝内部泥沙颗粒级配的空间变化及淤地坝淤粗排细的机理。针对淤地坝的淤粗排细作用,对现行淤地坝工程设计提出了改进设想,进而为淤地坝的可持续性利用以及工程设计提供更加完备的理论和技术依据。     

粗泥沙集中来源区拦沙工程存在问题及对策

粗泥沙集中来源区修建大量的拦沙工程。依据水土保持治沟骨干工程技术规范规定,库容>100万m3的库坝必须有溢洪道、泄水建筑物、土坝"三大件",库容<100万m3的单坝可以分为泄水建筑物和土坝的"两大件"。但据2008年12月对神木县四条小流域内淤地坝尤其是骨干坝进行调查发现"两大件"组成的坝数,不到总坝数的30%。淤地坝建设和管理中存在质量的问题。国家投资建设的淤地坝同样存在质量问题,或不符合技术规范要求。库区已淤满,没有泄水建筑物,或溢洪道设在沙壤土上……存在诸多隐患。建议应加强对淤地坝的行政管理及技术管理。     

黄土高原地区病险淤地坝除险加固探讨

淤地坝是在黄土高原水土流失区各级沟道内修建的控制沟道侵蚀的一项重要工程措施,具有悠久的建设历史。但受投资规模的限制,加之过去普遍存在少花钱、多建坝、快拦泥、多淤地的思想,建成的淤地坝多为大坝和放水建筑物"两大件",没有泄洪设施。随着经济社会的发展,人们对防灾抗灾减灾和安全生产工作提出了越来越高的要求,保障淤地坝安全运用变得越来越有必要。为搞好淤地坝安全运用,就病险淤地坝除险加固初步设计中的设计标准、溢洪道布设、坝系洪水组合、坝高和库容等问题进行了探讨。     

三门峡库区淤积物粒径分析

在黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究中,粗泥沙界限的确定必须分析三门峡库区淤积物的粒径组成。采用河床质法、钻孔取样法和沙量平衡法等,分别对三门峡库区淤积物粒径进行了分析,结果表明:大于等于某粒径(0.025mm、0.05 mm)的泥沙含量沿河道向上游递增;主槽淤积物颗粒比滩地淤积物颗粒粗;潼关以下及北洛河库区淤积物颗粒较细,潼关以上黄河干流及渭河库区淤积物颗粒较粗;随着泥沙粒径的增大,其占淤积物总量的百分比逐渐减小。     

沙棘柔性坝对砒砂岩沟道泥沙粒径分布及有机质影响

为了进一步研究沙棘"柔性坝"对砒砂岩沟道泥沙的影响,基于内蒙古砒砂岩地区沙棘"柔性坝"野外试验,根据单座沙棘"柔性坝"一次降雨淤积后的试验数据,运用对比分析的方法,研究了沙棘"柔性坝"对砒砂岩沟道泥沙粒径分布及有机质的影响及其拦沙效果。结果表明:单座沙棘"柔性坝"能够提高砒砂岩沟道泥沙有机质含量,具有淤粗排细的分选功能和良好的拦沙效果。泥沙有机质从沙棘"柔性坝"上游到下游逐渐增加,沿泥沙剖面表现出先增后减的趋势;泥沙粒径从沟道上游到下游先增大后减小,沿一次降雨淤积的泥沙剖面也表现出先增后减的趋势;暴雨后沙棘"柔性坝"单位面积淤积泥沙的平均厚度为0.369m,与对比沟相比,淤积的泥沙厚度明显较高。     

晋西多沙粗沙区坝系建设的相关问题

 坝系是以小流域为单元,为充分利用水沙资源,在沟道中修建的以滞洪、拦泥、淤地为目的的大中小型淤地坝工程体系。坝系建设,就是在一条小流域内合理布局大、中、小型淤地坝工程体系,做到遇洪能拦,遇旱能灌,淤地能种,水多能排,防洪保收。为总结晋西多沙粗沙区坝系建设的经验教训,指导今后沟道坝系建设,在对小流域典型坝系进行综合调查的基础上,对坝系建设的相关问题进行了探讨。认为合理确定坝控规模、建坝密度、建设时序和大中小型淤地坝的比例,是保证沟道工程安全,充分发挥坝系群体最佳效益的主要内容。     

黄丘区小流域坝地沉积泥沙粒径剖面分布特征

坝地沉积泥沙记录了坝控小流域内土壤侵蚀特征及侵蚀环境演变的相关信息,是研究流域土壤侵蚀的重要媒介。研究通过在淤地坝内洪水冲开的一个11.66m的垂直剖面上按沉积旋回自下而上分层取样,分析沉积泥沙不同组分百分含量、特征粒径的剖面变化规律。结果表明:1)淤地坝内沉积泥沙主要以粗粉粒(0.01~0.05mm)为主,其平均含量为53.61%,且变异系数最小;2)个别层次出现粗砂(0.25~1mm),粗颗粒泥沙的出现对流域内大暴雨有一定的指示作用;3)沉积剖面的0~67cm为累积耕作层,该层的出现具有一定的时标意义;4)淤地坝沉积剖面存在粒径变异的转折点(600cm),该点可用来衡量水沙动力条件和沟道比降对泥沙粒径分布所起的作用。     

陕北大、中型淤地坝现状调查与分析

对陕西省淤地坝安全大检查专项行动中陕北大、中型淤地坝的建坝密度、实测拦泥库容、单坝控制面积等指标进行了实地调查和数据整理。结果表明,陕北大、中型淤地坝控制面积为28 703.84 km2,拦沙总量达4.11×1015kg,反映了淤地坝具有显著的拦泥淤地作用。淤地坝的建坝密度、实测拦泥库容、单坝控制面积,两两成正相关关系。陕北榆林市已淤成的大、中型淤地坝地主要用于种植农作物。但种植作物太过单一,而延安市已淤成的大、中型淤地坝地只局限于拦截泥沙。陕北淤地坝主要的管护方式为集体管护。淤地坝各部件中最严重的安全隐患是坝体隐患。     

水蚀风蚀交错带小流域淤地坝泥沙沉积特征

淤地坝泥沙沉积特征是小流域土壤侵蚀及坝地内泥沙运移沉积过程的信息载体。通过对水蚀风蚀交错带典型坝地内不同剖面中泥沙沉积旋回厚度及粒径组成变化的分析,初步探讨了坝地内泥沙沉积空间分布特征及对小流域土壤侵蚀和泥沙运移沉积过程的响应。结果表明:坝地泥沙沉积旋回厚度从坝尾到坝前呈现不均匀变化,但沉积旋回厚度总体呈逐渐变薄的趋势,沉积旋回中沙层厚度普遍大于粘层厚度;坝地内不同剖面沉积旋回泥沙主要由细砂粒组成,其平均含量为59.8%,其次为粉砂粒（23.4%）,黏粒（11.2%）和粗砂粒（5.6%）含量较少;从坝前到坝尾各个剖面中沉积泥沙颗粒组成粗化度逐渐增大,且沉积旋回中沙层的粗化度变化大于粘层的变化。初步揭示了淤地坝沉积泥沙从坝尾到坝前的沉积规律,可以为以后相关工作的开展提供参考。     

黄土高原淤地坝建设现状及其发展思路

根据第一次全国水利普查数据,黄土高原地区已建成淤地坝58 446座,淤地面积927.57 km2,在治理水土流失、减少入黄泥沙、改善生态环境、发展区域经济等方面发挥了不可替代的作用。根据现有中型以上病险淤地坝存在各类病险问题,发生溃坝风险日益增大和黄河下游河道主要淤积物是粗泥沙的实际,建议加快黄土高原地区病险淤地坝除险加固步伐,尽快在粗泥沙集中来源区建设拦沙工程。     

黄土高原粗泥沙集中来源区治理问题探究

黄土高原地区的多沙粗沙区已建成了8.5万座大、中、小型淤地坝,以吴堡为界,多沙粗沙区的分布是南少北多,而坝库的分布情况正相反,是南多北少,在粗泥沙集中来源区的北部,坝库分布较少。以上情况除了技术方面的原因外,也有规划、政策、认识、投资等方面的原因,需要认真探究。针对多沙粗沙区的粗沙利用、砒砂岩地区筑坝技术、投资不足、兴建大型拦泥库、风沙入河及小水淤大水冲以及“十大孔兑”等问题提出了相应的建议。     

砒砂岩地区沙棘“柔性坝”拦沙与生态效应试验研究

沙棘植物“柔性坝”是一种防止沟道土壤侵蚀、拦沙保水的新型生物工程,尤其适合生态环境恶劣的砒砂岩地区。在内蒙古砒砂岩地区鄂尔多斯市准格尔旗东一支沟开展了沙棘植物“柔性坝”野外拦沙保水实验,泥沙颗粒级配分析结果表明,沟道“柔性坝”坝系普遍发生了淤积,与下游刚性谷坊配套使用可天然分选沟道里的泥沙——拦粗淤细,将粗沙拦截在沟道里,细沙淤在下游谷坊中,拦沙效果非常明显。“柔性坝”沟道土壤水分监测表明,沙棘植物“柔性坝”沟道土壤剖面含水量年内动态变化有着明显的差异,“柔性坝”可显著调节沟道土壤水分,提高水源涵养能力,促进“柔性坝”自我繁殖,实现坝体的自我增长。     

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.     

黄河中游多沙粗沙区水土保持减沙的近期趋势及其成因

本研究以1950～1997年的长系列水文资料和面雨量资料,分析了黄河中游河口镇至龙门区间年输沙量和年降水量的时间变化趋势,发现在1970年以来多沙粗沙区入黄泥沙量减少的总体背景之上,出现了1986～1997年间入黄泥沙量增加的近期趋势。这一增加趋势,与20世纪80年代以后淤地坝修建量大为减少,70年代修建的淤地坝与拦沙库容已大部分失效有密切关系。此外,90年代人为增沙量大幅度增加,已占水土保持减沙量的22%左右,部分抵消了水土保持措施的减沙效益,这也是90年代入黄泥沙增加的重要原因。针对存在的问题提出了若干对策建议。     

黄河中游多沙粗沙区粗泥沙输沙模数区域分布及产沙量分析

通过对黄河中游多沙粗沙区中d≥0.05 mm和d≥0.10 mm不同粗泥沙年输沙模数级的区域分布及产沙量的分析,得出d≥0.05 mm粗泥沙年输沙模数大于等于2 500、5 000和10 000 t/km2的粗泥沙来源区面积分别为5.82万、1.97万和0.22万km2,对应区域产生的全沙量分别占黄河中游多沙粗沙区全沙量的80.0%、35.6%和5.9%;d≥0.10mm粗泥沙年输沙模数大于等于350、700、1 400和2 800 t/km2的粗泥沙来源区面积分别为5.80万、3.94万、1.88万和1.17万km2,对应区域产生的全沙量分别占黄河中游多沙粗沙区全沙量的79.8%、58.3%、34.5%和24.2%。研究不同输沙模数级的区域分布、面积及产沙量,为粗泥沙集中来源区界定提供支撑。     

砒砂岩区典型淤地坝沉积泥沙特征及来源分析

黄土高原地区的淤地坝是拦减入黄泥沙的关键措施,尤以对泥沙具有绝对控制的"闷葫芦"淤地坝为甚。为研究淤地坝对侵蚀泥沙的拦蓄作用,以砒砂岩区皇甫川流域园子沟淤地坝为研究对象,采集坝地淤积剖面及沟间地、沟谷地表层样品,对沉积旋回进行断代分析,计算泥沙贡献率,反演其淤积过程。结果表明:坝地沉积泥沙粒径分布以2~0.05 mm砂粒为主,其次为粉粒、黏粒,砂粒中以极细砂和细砂占比最多。园子沟坝控流域内侵蚀性降雨事件对应的最小日降雨量为22.8 mm;淤地坝运行可划分为2个阶段,前期主要依靠坝体拦蓄泥沙,后期随着拦蓄泥沙的增多,减蚀作用凸显。坝地沉积泥沙主要来源为沟谷地,贡献率达71.4%,沟间地为28.6%,其中沟间地侵蚀产沙并非受植被唯一影响,在降雨量>45.4 mm时,地形因素会限制侵蚀的加剧。     

黄河中游多沙粗沙区输沙模数变化分析

该文根据绘制的黄河中游输沙模数与粗泥沙模数等值线图,研究分析了黄河中游多沙粗沙区输沙模数与粗沙模数变化规律。     

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。     

陕北子洲县典型淤地坝淤积过程和降雨关系的研究

淤地坝作为黄土丘陵沟壑区水土流失治理的重要工程措施之一，其坝系优化布局、相对稳定性及坝地效益等受到广泛关注，但对其淤积过程研究甚少。该文通过对黄土高原淤地坝进行调查，典型坝淤积过程剖面的观测及取样分析，结合库容曲线和每个淤积层的淤积厚度求出分层淤积量。根据暴雨产沙过程原理及淤积过程降雨资料，反演淤地坝各淤积层所对应的次侵蚀性降雨，建立层淤积量与相应次侵蚀性降雨指标的相关方程。研究结果表明：坝地淤积物中层淤积量和次侵蚀性降雨的降雨侵蚀力呈幂函数关系，层淤积量和次侵蚀性降雨的最大30 min降雨强度呈指数函数关系，经检验结果良好。