坝系工程除险加固时防洪标准和洪水组合问题探讨

淤地坝是黄土高原水土流失地区控制沟道侵蚀的一项重要工程措施,在山西已有400多年的建设历史。新中国成立后,淤地坝建设大体经历了集体组织建设(1985年以前)、骨干坝试点建设(1986—2002年)、沟道坝系工程建设(2003—2014年)和巩固提高除险加固(2015年至今)4个阶段。如何搞好淤地坝坝系工程除险加固和安全运用,就坝系工程除险加固初步设计中的防洪标准和洪水组合问题进行了探讨,并以临县万安沟小流域坝系工程为例,对坝系工程防洪标准和洪水组合进行了分析。     

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。     

MIKE耦合模型模拟淤地坝对小流域暴雨洪水过程的影响

为科学认识淤地坝建设对黄土高原小流域暴雨洪水过程的影响,该文通过分布式水文模型MIKE SHE和一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了不同坝型组合和坝系级联方式下的小流域暴雨洪水过程,研究表明:1)淤地坝系建成后会使小流域洪水的洪峰和洪水总量明显减少,其中骨干坝减幅最小,中型坝次之,小型坝减幅最大;串联、并联、混联3种坝系级联方式均使洪峰流量和洪水总量明显减小,其中混联坝系减幅最大,并联坝系次之,串联坝系最小。2)淤地坝建设改变了洪水历时,其中骨干坝和中型坝增加了洪水历时,而小型坝缩短洪水历时。3)沟道连通性指数与洪峰流量、洪水总量均有很好的相关关系,淤地坝建设明显降低了沟道连通性,通过改变沟道连通性调控了小流域的暴雨洪水过程。可为黄土高原淤地坝安全运行提供科学依据。     

坝系工程除险加固防洪标准与洪水组合探讨——以吉县高楼沟小流域为例

淤地坝是黄土高原地区控制沟道侵蚀的一项重要工程措施,也是小流域水土流失综合治理的最后一道防线,对于保证防洪安全、粮食安全、生态安全以及改善当地交通与农民群众的生产生活条件,具有十分重要的意义。搞好淤地坝坝系工程建设和除险加固,事关淤地坝的安全运用与持续发挥效益。以吉县高楼沟小流域为例,就坝系工程除险加固设计中的防洪标准和洪水组合问题进行了研究探讨,对丰富和完善淤地坝工程设计与建设理论,推动坝系工程建设规范的制定,以便更加科学地指导坝系工程设计,提供了一定技术支持。     

黄土丘陵第三副区典型淤地坝系结构特征分析

为科学认识黄土丘陵区淤地坝系结构特征,对黄土丘陵区第三副区车路沟坝系沟道特征、库容分布特征、泥沙淤积及蓄水量分布特征进行了总结,并对坝系的级联方式进行了解析,对把口站的水沙变化趋势进行了分析。结果表明:(1)车路沟流域随着沟道级别的提高,沟道平均面积增大,平均沟长增加,平均比降减小;Ⅰ级沟道小型坝的数量最多,Ⅱ级沟道中型坝数量最多,Ⅲ级和Ⅳ级沟道则以骨干坝建设为主。(2)随着沟道级别的提高,骨干坝的总库容、设计防洪库容和设计淤积库容表现为逐渐增大,中型坝、小型坝的总库容和设计防洪库容表现为逐渐减小,设计淤积库容先增大后减小。(3)车路沟坝系中型坝和小型坝的设计淤积库容已经几乎淤满,而骨干坝还剩余较大的淤积库容。(4)车路上游坝系单元通过拦蓄洪水泥沙为下游主沟的淤地坝减轻防洪压力,坝系单元内部各中小型坝尽快淤积成地,车路沟坝系仍有较大的淤地潜力;随着车路沟淤地坝系的建设,流域把口站的水沙趋势发生了明显变化。研究成果以期为黄土高原淤地坝系建设管理提供参考。     

淤地坝成为构建富裕文明新青海的亮点工程

青海省于1992年起进行淤地坝单坝试点建设,2003年开展以小流域为单元的坝系建设,截至2008年6月,全省开工建设淤地坝551座,其中完建淤地坝506座,竣工验收了287座。多年来,青海省淤地坝建设坚持“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,建设沟道坝系”的建设思路,涌现出了一批以坝系建设为重点的综合治理新典型,     

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。     

甘肃中型以上病险淤地坝除险加固工程主要做法与成效

淤地坝是黄土高原地区治理水土流失和改善当地生产条件的一项重要工程措施,但是受投资规模的限制,加之普遍存在少花钱、多建坝、快拦泥、多淤地的思想,过去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,且病险问题突出。随着经济社会的发展,人们对防灾抗灾减灾和安全生产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,若不对病险淤地坝有针对性地进行除险加固,则危害到一方民众的安居乐业。介绍了甘肃黄土高原地区中型以上病险淤地坝除险加固项目建设的主要做法和取得的成效。     

基于GIS的黄土高原多沙粗沙区沟道分级阈值选取——以岔巴沟流域为例

从黄土高原多沙粗沙区的现状及淤地坝坝系在治理黄土高原水土流失中的作用出发,探讨了坝系建设中的沟道分级方法及存在问题,进而介绍了基于GIS的沟道分级方法,以多沙粗沙区的典型流域——岔巴沟流域为例,进行沟道分级尝试,并对分级过程中的重要指标(分级阈值)进行了详细的探讨。     

淤地坝拦泥减蚀机理和减沙效益分析

该分析了黄河中游地区典型小流域和重点支流淤地坝的资料，得出淤地坝拦泥减沙作用明显，减蚀作用也很显。（１）淤地坝是沟道治理主要措施，坝库的减沙量约占水保措施总减沙量６０％－７０％；（２）坝地淤积，抬高了侵蚀基准面，可以防止沟道下切和沟岩扩张；（３）黄河中游地区淤地坝的发展潜力很大，有待进一步合理规划坝系，增加投入，开发建设。     

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。     

陕北地区淤地坝建设现状、成效、问题与建议

陕北地区共保存淤地坝32771座,其中治沟骨干工程325座、大型坝793座、中型坝26161座,控制水土流失面积2.7万km~2,对防治水土流失、改善生态环境、促进当地经济发展等方面发挥了积极作用。陕北淤地坝还存在病险坝多、投入不足、沟道坝系不合理、利用率低等问题。全面推进淤地坝建设,要进一步转变观念,调整思路;重视前期工作,坚持统一规划;加大资金投入;积极进行旧险坝加固配套,加强建设管理。     

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%。     

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.     

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。     

从地貌演化谈黄土高原淤地坝建设

黄土高原淤地坝建设,仅仅考虑20~30年的拦沙作用是不够的。从地貌演化理论和动力平衡理论出发,阐述了淤地坝建设对沟道和小流域地貌演化的影响,并对当前坝系规划和布局提出了以下几点建议:根据地貌演化特点选择拟建坝系的小流域、加强坝系建设的目标和规模的论证、以地貌演化控制的思想指导淤地坝的合理布局等。     

基于MIKE模型的不同淤地坝型组合情景对小流域侵蚀动力和输沙量的影响

为科学认识黄土高原淤地坝建设对小流域侵蚀动力过程的影响,通过分布式水文模型MIKE SHE和一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了王茂沟流域的洪水过程,并计算了流域主沟不同断面的侵蚀动力参数和不同坝型组合的减沙效益。结果表明:(1)淤地坝建设在不同程度上改变了小流域沟道的侵蚀动力分布,坝系建成后沟道的侵蚀动力参数减幅最大。(2)小流域径流侵蚀功率表现为上中游剧烈变化,下游趋于稳定,且下游径流侵蚀功率明显小于上游。(3)淤地坝建设可以有效减小流域的输沙量,其中单独建设骨干、中型、小型坝相比流域未建坝时,输沙模数分别减少24.74%,47.11%,64.11%;流域坝系建成后减沙效益最明显,流域输沙量减少83.92%。研究成果可为黄土高原淤地坝减沙效益评估提供科学参考。     

低空无人机遥感技术在淤地坝水土资源监测中的应用

通过分析传统监测方法在渭源县桥子沟小流域水泉湾骨干坝坝控区水土资源调查应用中存在的问题,探讨如何利用低空无人机遥感技术对坝控区域水土资源动态变化进行快速监测。研究成果表明,利用低空无人机遥感技术可以快速获取坝控区域的空间遥感信息和数字高程模型,实现坝控区域影像的数字化;通过无人机处理软件对影像数据进行处理后不仅可以直接量取坝系坡面区域的面积,了解坡面治理及土地利用的动态变化,还可以直接测量沟道水域的面积和沟道两侧滑坡体的体积,为分析坝地水土资源量及其来源提供数据支持;低空无人机遥感影像还能够直观地显示沟道堰塞湖的面积大小,为淤地坝的安全管理和预警提供支持。在淤地坝水土资源监测中利用低空无人机遥感技术可以自动智能、高效快速地获取影像数据,具有灵活、高效、周期短、成本低、影像分辨率高等优点,能极大地减轻外业人员的工作量,具有广阔的应用前景。     

淤地坝防汛与安全度汛

淤地坝是水土保持和沟道治理最有效的工程措施之一。要持续发挥好淤地坝的生态效益、经济效益和社会效益,最大限度地减轻洪涝灾害给人民群众的生命财产造成损失,必须高度重视淤地坝的防汛工作,加强坝体、卧管和尾水渠、溢洪道的日常管理,出现险情及时维修处理;保证放水建筑物汛期能够正常泄洪和排水,防止洪水漫顶和垮坝事故发生,确保淤地坝安全防汛和度汛。