司家沟流域骨干坝防洪能力分析及存在的问题

淤地坝是我国广大劳动人民智慧的结晶,具有蓄水保土的重要作用。近年来我国水土流失治理成果显著,很多坝系虽达到淤积年限,但大部分仍未淤满,而在极为缺水的甘肃地区,在保障淤地坝安全运行的前提下,若能高效利用坝内的优质水资源,将为缓解半干旱区的水资源危机起到至关重要的作用。本次研究选择甘肃半干旱区的司家沟为典型流域,分析了流域内淤地坝的水土保持、防洪、设计、蓄水和拦泥现状,结果为:两座骨干坝坝体维持较好,已超过设计淤积年限,仍未淤满,无溢洪道等泄洪设施,防汛道路不畅通;可抵御10～20年一遇的洪水;雨洪资源利用的潜力巨大。     

从吕梁“9·19”特大暴雨洪水看淤地坝的防洪减灾作用

2010年9月19日,山西省吕梁市多个县(市、区)突降大雨或暴雨,局部降特大暴雨,暴雨引发的洪水造成了较大损失。位于暴雨中心区的方山县店坪沟流域、石张流域和离石区阳坡流域坝系的71座大中型淤地坝共拦蓄洪水1 430万m3,除5座受损外其余均经受住了这场暴雨洪水的考验,突显了其在拦蓄泥沙、调节洪水、减轻灾害方面的重要作用,成为保护下游人民群众生命财产安全的坚实屏障。在此次淤地坝抗洪的过程中也暴露出了淤地坝建设管理方面存在的一些问题,针对这些问题,提出建立稳定的投资渠道、加快淤地坝除险加固步伐、坚决杜绝破坏淤地坝的行为、切实加强淤地坝防汛工作等4条建议。     

绥德王茂沟流域淤地坝调查及坝系相对稳定规划

王茂沟流域面积５．９７ｋｍ￣２，位于陕北黄土丘陵沟壑区，地形破碎，水土流失严重。１９５３年开始综合治理以来，在沟谷建成大小淤地坝４５座，已拦泥１７６．１８万ｍ￣３，淤垫坝地３３．３ｈｍ￣２，形成较完整的坝系．使年输沙模数由１８０００ｔ／ｍ￣２减少到４６０ｔ／ｋｍ￣２。随着淤地坝的逐年淤积，坝系的抗洪拦沙能力有所降低，暴雨中水毁坝体和坝地作物保收问题尚未得到很好解决。在调查分析坝系布局和抗洪能力基础上，按坝系相对稳定条件和标准，采用坝系相对稳定系数（坝地面积与坝控集流面积之比）１／２０、暴雨洪水频率２％，对流域内的１０座淤地坝进行加高加固规划，使其达到坝系相对稳定，以实现对流域洪水泥沙的长期控制、坝地作物保收。     

典型淤地坝坝控流域水土保持措施的合理性分析

[目的]分析淤地坝坝控流域水土保持措施的合理性,为黄土高原的淤地坝建设与规划提供科学指导。[方法]对黄土丘陵沟壑区第一副区两座典型淤地坝进行分层土样采集,通过室内试验用常规方法对土样的颗粒组成进行了分析计算,在此基础上,利用分形理论,计算了分层土样颗粒组成的分形维数,分析了两座淤地坝坝地分层淤积物颗粒组成与其分形维数随淤积年限的变化趋势。[结果]两座典型淤地坝粒径组成的分形维数随淤积年限的增大都呈现逐渐减小的趋势。[结论]该典型淤地坝坝控流域不同土地利用类型表层或者更深层的土壤存在沙化趋势,淤积年限内坝控流域水土保持措施配置不合理。     

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。     

岔巴沟流域不同淤积状态下淤地坝淤积深度研究

为了进一步明确次暴雨条件下淤地坝的拦沙作用,利用岔巴沟流域不同淤积状态淤地坝泥沙沉积信息,结合线性回归和相关分析等方法,研究了不同淤积状态下淤地坝淤积深度关系。结果表明:(1)不同淤积状态淤地坝的最大淤积深度和平均淤积深度由高到低为堵塞坝(1.07 m,0.62 m)>水毁坝(0.72 m,0.53 m)>完好坝(0.70 m,0.45 m)>淤满坝(0.19 m,0.15 m)。(2)不同淤积状态下坝地淤积深度与降雨强度相关性拟合不明显; 堵塞坝和水毁坝坝地淤积深度与B值(坝地面积与坝控流域面积之比)呈指数负相关,相关指数分别为0.73,0.71。(3)不同淤积状态淤地坝平均拦沙模数由大到小依次为:堵塞坝(14 274 t/km²)>完好坝(12 480 t/km²)>水毁坝(11 725 t/km²)>淤满坝(3 350 t/km²)。综上所述,暴雨条件下,堵塞坝具有高效的拦沙作用,但小库容坝地极易产生较大的淤积深度,从而对坝体产生威胁; 堵塞坝和完好坝的合理配置是流域高效滞洪拦沙的关键。     

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。     

对城西川流域坝系建设规模及工程布局的探讨

通过对城西川流域社会自然条件、水土流失治理现状、坝系建设潜力、减沙目标、淤地目标进行综合分析,确定该流域坝系建设的规模为:骨干坝14座、中小型淤地坝8座、48座,骨干坝与淤地坝配置比例为1∶4。根据建设规模提出该流域工程布局的原则、思路与方案。     

阳城县固隆河流域坝系建设探讨

固隆河流域内现有各类淤地坝16座,其中骨干坝3座、中型淤地坝3座、小型淤地坝10座,已淤地44hm2。经计算,在满足50年一遇防洪标准的条件下,实现坝系相对稳定,还需要增加坝地面积150hm2。介绍了坝系建设规模。     

宁夏典型流域淤地坝系运行风险评价

病险坝会严重地威胁到人民生命和经济财产安全,因此淤地坝运行风险的识别和研究尤为重要.选取宁夏西吉县车路沟坝系为研究对象,分别提取并建立一套相对完整的单坝及坝系运行风险评价指标体系,结合改进层次分析法计算指标权重,对各坝7个暴雨重现期下的运行风险及坝系300年一遇情景下的运行风险进行了评价.结果表明:随着重现期的增加,车路沟、前咀骨干坝以及东庄湾中型坝的风险等级发生了不同程度的变化,需重点关注;当遭遇300年一遇暴雨时,西吉车路沟流域运行风险值由高到低依次是:王昭单元＞前咀单元＞流域坝系＞大坪单元＞盘路湾单元,各淤地坝单元以及流域坝系均处于运行安全状态.本研究整体上实现了单坝,淤地坝单元以及流域坝系的运行风险评价,为该地区的淤地坝安全预报预警提供一定的借鉴和参考.     

延河流域骨干坝拦沙量反推与未来可拦沙年限预测

定量研究延河流域淤地坝拦沙贡献率和未来可拦沙潜力,对流域淤地坝建设效益分析具有重要的参考价值。根据延河流域1952—2018年的径流输沙数据和2011年全国水利普查中的骨干坝建坝年限、控制面积、总库容和淤积库容等资料,构建了延河流域骨干坝拦沙量反推计算模型,计算了延河流域骨干坝逐年拦沙量与减沙贡献率,预测了骨干坝未来可拦沙年限。结果表明:不同年代延河流域骨干坝年均拦沙量持续增加,2000—2011年多年平均拦沙量为401万t/a,达到最大值;人类活动是延河流域年输沙量减少的主要因素,1997—2005年和2006—2011年人类活动对延河流域减沙量的贡献率分别为63.44%和84.98%;骨干坝拦沙量在人类活动减沙量中的占比呈减小趋势,1997—2005年占比24.67%,2006—2011年占比7.46%;截止2019年,延河流域62%的骨干坝未来拦沙年限为30年以内,并且北部骨干坝未来可拦沙能力大于南部骨干坝。研究结果可为延河流域水土流失防治与效益评价、水土保持措施规划与布局以及流域综合管理等提供参考依据。     

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。     

甘肃省淤地坝水资源的利用潜力

[目的] 分析淤地坝拦泥蓄水及其水资源利用潜力,为淤地坝水资源利用及管理提供依据。[方法] 本文通过调查法对甘肃省多沙粗沙区淤地坝建设现状、拦沙数量及空间分布、水资源利用效益和利用潜力进行分析。[结果] 截至2019年底甘肃省共建成淤地坝1 600座,其中大、中、小型坝各为559,452,589座;坝控面积4 101 km²,总库容4.82×10⁸ m³,其中设计拦泥库容2.29×10⁸ m³。目前拦泥库容1.43×10⁸ m³,占设计拦泥库容的62.37%;拦泥库容中,大、中、小型坝各占80.86%,13.21%和5.93%;泾河流域、黄河干流、渭河流域、洮河流域各占71.46%,13.91%,12.72%,1.91%。由于流域产沙量减少,大型坝平均淤积17 a后（平均设计淤积年限15 a）剩余拦泥库容占设计拦泥库容的43.88%;中型坝平均淤积后（平均设计淤积年限10 a）剩余拦泥库容占设计拦泥库容的38.81%。全省淤地坝剩余拦泥库容8.62×10⁷ m³,可作为今后蓄水利用的潜在库容。目前,淤地坝蓄水主要用于应急抗旱、农业及果园高效节水灌溉、土地多种经营及经济综合开发、畜禽养殖、淤地坝田园综合开发利用等。庆阳、平凉、天水和定西市安定区今后可开发用于人饮备用水源地、提灌补灌工程水源地、水体养殖（鱼塘）的淤地坝数量共147座。[结论] 为满足当地乡村振兴与高质量发展对淤地坝的社会需求,对有蓄水用水需求的区域,应提高新建坝的设计标准,建设可长期蓄水的高标准淤地坝;对已建成的大中型淤地坝进行提质改造,保证淤地坝坝体、防洪及水资源利用的安全性,同时建立淤地坝风险管控预警机制,有效化解缺水地区淤地坝蓄水用水与防汛管理的矛盾。     

黄土高原地区淤地坝拦沙淤积监测中存在的问题及方法探讨

[目的] 探索研究科学成熟的淤地坝拦沙淤积监测方法，为精确获取淤地坝拦沙量，实现淤地坝安全运行和拦沙效益发挥提供实践支撑。 [方法] 以黄土高原为研究区，总结分析淤地坝拦沙淤积监测的重要性和存在问题，并提出黄土高原地区淤地坝拦沙淤积遥感监测方法。 [结果] 提出了基于遥感技术获取淤地坝拦沙淤积量的原理和关键影响因素；对比分析了无人机正射测量、无人机倾斜摄影、无人机载LiDAR等遥感方法的精度、工作量和可行性及在淤地坝拦沙淤积监测中的不同应用场景。 [结论] 相较传统人工调查方式，遥感监测技术在淤地坝拦沙淤积监测中具有较大优势，可满足不同的拦沙淤积监测需求，是未来淤地坝拦沙淤积测量监测的重要发展方向。     

基于Landsat 8 OLI影像的延河流域土壤线提取及其应用研究

[目的]以延河流域为研究区,利用自动提取算法建立典型黄土的土壤线方程,为土壤调节植被指数的计算提供基本参数。[方法]基于Landsat 8OLI遥感影像,采用自动提取算法获取土壤线参数;分析归一化植被指数NDVI,土壤调节植被指数PVI,TSAVI,ATSAVI与实测盖度的相关性,探讨所构建的土壤线方程在黄土高原地区植被指数提取中的适用性。[结果]通过自动算法与常规方法对比发现两者偏差较小,且自动提取算法具有较高的精度和稳定性;各植被指数与实测盖度的相关性大小为:PVINDVITSAVIATSAVI,PVI为延河流域植被盖度反演的最优植被指数,NDVI次之,TSAVI与ATSAVI较差;与NDVI指数相比,PVI指数能够较好地抵抗土壤噪声的影响,对不同植被类型的敏感性较高,更适用于植被覆盖度较低的黄土高原。[结论]自动提取算法对延河流域土壤线的提取较为适用,所得参数适合于计算土壤调节植被指数。     

大理河流域淤地坝拦沙贡献率分析

为提高淤地坝拦沙贡献率的计算精度,揭示淤地坝拦沙量对流域输沙量减少的作用。以大理河流域为研究对象,提出一种基于GIS和土壤侵蚀模数的淤地坝逐年拦沙量计算方法,分析大理河流域淤地坝拦沙量对流域出口输沙量减少的贡献率。结果表明:(1)1954—2011年,大理河流域淤地坝逐年拦沙量呈波动式增加,多年平均拦沙量为0.12亿t,累积拦沙量为7.17亿t,其中1980—1989年年均拦沙量最高,为0.19亿t。(2)1960—2015年,大理河流域输沙量呈显著减少趋势,且在1971年和2002年均发生显著突变(P<0.05)。(3)人类活动是大理河流域输沙量减少的主要原因,1971—2001年淤地坝拦沙量占人类活动减少输沙量的贡献率为47.42%;随着流域植被恢复,2002—2011年淤地坝拦沙量占人类活动减少输沙量的贡献率降至31.04%。该方法对评价大理河流域淤地坝拦沙贡献率有一定的指导意义。2000年以后,由于植被恢复,大理河流域淤地坝拦沙贡献率下降。     

黄河流域水土保持沟道工程建设

黄河流域水土保持沟道工程建设王英顺，王允升（黄委会黄河上中游管理局，西安７１００４３）ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＧｕｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｊｅｃｔｆｏｒＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ￥ＷａｎｇＹ...     

特大暴雨条件下小流域沟道的泥沙连通性及其影响因素——以陕西省子洲县为例

[目的]研究特大暴雨条件下小流域沟道泥沙输移路径、泥沙连通程度及其影响因素,旨在探讨水库溃坝的原因,为沟道防洪措施的布设提供依据。[方法]以陕西省子洲县"7·26"暴雨条件下小流域沟道泥沙连通情况为例,选取面积相近、形状相异的清水沟和蛇家沟小流域,对沟道泥沙淤积情况进行现场调查,同时将沟道分为坝地沟段和自然沟段,选取流域面积与形状系数、沟道比降,以及淤地坝的类型与分布进行对比分析两个小流域沟道泥沙连通性的差异。[结果]在此次特大暴雨条件下,清水沟和蛇家沟的淤地坝大都呈现打开状态,由上游到下游清水沟泥沙连通性呈现较强的增长趋势,蛇家沟泥沙连通性则呈现先增长后减弱的趋势。整体上清水沟的泥沙连通性比蛇家沟的强,且清水沟流域的土壤侵蚀也较为严重。串联和混联坝系以及修建有卧管、竖井和排水渠的淤地坝防洪能力更强。[结论]流域面积、流域形状和沟道比降均影响着沟道泥沙的连通性,而淤地坝类型及分布是影响沟道泥沙连通性的主导因子。     

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。