陕北安塞坊塌小流域的沟道形态及其泥沙连通性

通过对陕北安塞坊塌小流域主沟道及其支流小沟道的研究,旨在探究沟道级别、沟道比降和径流节点特征对泥沙连通性的影响程度,以及泥沙淤地坝对泥沙连通性的作用。采用ArcGIS软件,基于1∶10 000比例尺地形图生成的数字高程模型(DEM),利用水文分析模型提取沟道网络图和沟道坡度图,进而获得沟道级别、沟道比降和径流节点,并结合野外实地调查,记录沟道泥沙潜在连通位置。结果表明:泥沙连通性随着沟道级别的升高而降低;沟道比降随着沟道级别的升高逐级减小,泥沙连通性随着沟道比降的降低也减弱;径流节点数和沟道级别成正相关关系;同时修建的淤地坝对泥沙连通性有着阻碍作用,而且在坝地人工沟渠中泥沙连通性呈弱连通性。研究表明通过沟道形态指标,可以反映出沟道泥沙连通性的变化并实现对泥沙连通性的评价。     

黑赖沟流域拦沙能力建设分析

黑赖沟是十大孔兑之一,属国家重点治理区,流域面积1 058.1km~2,该区水土流失严重,泥沙直接泄入黄河,危害黄河健康。首先分析黑赖沟流域沟道情况,根据沟道情况提出了可建坝流域120条及可建坝座数131座。在分析1∶10 000地形图的基础上,根据实地勘察,提出了新建坝94座,其中,中型拦沙坝31座,小型拦沙坝63座,坝控面积186.05 km~2,新建引洪滞沙工程一处,流域总拦沙库容4 176.32万m~3。     

西柳沟流域拦沙坝沟道冲刷减蚀能力模拟

为探讨风水交错侵蚀区拦沙坝建设对流域沟道侵蚀动力过程及沟道冲刷侵蚀能力的影响,通过分布式水文模型MIKE SHE以及一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了西柳沟流域洪水过程,分析了新建拦沙坝建设前后流域沟道侵蚀动力变化,通过建立流域次暴雨水沙响应模型估算了新建拦沙坝工程运行期内的沟道冲刷减蚀能力。结果表明:(1)拦沙坝建成后,流域出口处洪峰流量减少40.90%,洪水总量减小35.85%,显著改变了西柳沟流域洪水过程,洪水过程线明显坦化;(2)流域主沟道平均最大流速、最大径流剪切力和最大径流功率分别减小21.66%,22.02%和34.31%,有效降低了沟道侵蚀动力;(3)在多年平均降水情况下,预计流域新建拦沙坝工程在25年工程运行期内的冲刷减蚀能力可达到3 309.49万t。研究结果可为风水交错侵蚀区拦沙坝减蚀能力评估提供理论支撑。     

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。     

山地流域中的水土流失追踪与拦沙坝拦沙效果评价

山区大量的水土流失,使下游河床不断抬高。为此,在水系内发展了防沙事业,以防止可能增加的洪水量。根据施工位置不同,防沙工程大致可分为坡面工程和沟道工程。坡面工程是针对崩塌地点等泥沙易于流失的地方而直接修筑的工程;沟道工程包括两类:一类是通过固定沟床,拦沙坝护岸,用以抑制沟床及沟坡产沙的工程;一类是用以拦蓄泥沙的拦沙坝及沙库和减少泥沙输至下游的工程。修筑拦沙坝一般要求有两方面的效果,即抑制泥沙产生和抑制、调节水土流失。希望能制订出合理配置拦沙设施,达到最佳拦沙效果的防沙规划,但是,自1955年建设省技术研究会提出以实地资料为基础,评价拦沙坝的拦沙效果以来,由于没有发生过几次大水,仅进行过一、两次研究。笔者收集了全国各地由于洪水而造成泥沙产生、流失的有关资料,并以河床演变计算为基本方法进行了分析,提出了比较接近实际的山地流域泥沙产生、流失的追踪方法(模拟实验模型),且就拦沙设施的分类,规模及配置进行了研究。 本文以中部地方建设局静冈河道工程事务所管辖范围内的安倍川上游(43.5km~2),1982年两次发水所造成的水土流失为例,分析了拦沙坝的淤积测量资料,评价了每个拦沙坝的拦沙效果。同时,通过河床演变计算,对水土流失追踪的现状与假设状况的比较,对拦沙坝群的拦?     

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。     

平顶山市干砌石坝特点及典型设计

平顶山市干砌石坝特点及典型设计刘英宪（河南省鲁山县水土保持试验站，４６７３００）平顶山市在山丘区小流域沟道治理开发中，广泛建造以谷坊、淤地坝、拦沙坝为主的坝系工程，在石料丰富地区多采用于砌石坝型。干砌石谷坊是固定沟床的拦沙建筑物，多建于集水面积小于０...     

黄土高原沟槽侵蚀与泥沙输移监测方法初探

沟槽是径流与输沙通道和侵蚀主体,沟槽侵蚀监测对揭示水土流失规律和进行流域产沙模拟有重要意义。在对黄土高原相关研究结果分析的基础上,对沟槽侵蚀进行了初步确定。同时对与沟槽侵蚀关系密切的泥沙输移比进行了分析,并总结出沟槽侵蚀与泥沙输移比监测和估算的沟道特征监测法、坡面产沙—出口站泥沙比较法、稀土元素示踪法、坝库泥沙还原法和经验公式拟合法等方法。     

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。     

沙棘"柔性坝"对沟道土壤粒径分布影响的试验研究

沙棘“柔性坝”取得了良好的拦沙效果,为了进一步了解其对沟道土壤粒径分布的影响,试验测定了种植沙棘“柔性坝”的沟道内不同位置、不同深度的土壤颗粒级配,同时与一条未种植沙棘的小支沟进行了对比分析。结果表明：同未种植沙棘的沟道相比,由于沙棘的生长及其对坝内生态环境的逐渐改善,坝内淤积的泥沙整体上呈细化趋势,上游断面处此变化最为明显;受局部地形的影响,单个坝体内泥沙淤积无明驻规律;由于沙棘“柔性坝”的存在,沟道内泥沙粒径从上游到下游呈递减趋势,且沙棘对粒径大于0．25mm的粗颗粒泥沙具有较好的分选效果。     

拦沙坝的优化设计

泥石流灾害给人类带来了巨大危害,拦沙坝是减轻泥石流灾害的有效办法。其效果取决于坝体的设置、坝型种类、大小等,2010年日本学者中谷加奈等人通过模拟试验得出优化设计结论:初期河床无泥沙堆积,最大沉积泥沙量小。在陡坡地设置堤坝时,最大堆积泥沙量与无堤坝时大概没有变化。在缓坡设置堤坝时,效果明显。在坝度方面,对离开目标地点上游地点设置时,明显有效。基于地形条件、土地利用情况等对设置堤坝位置和种类存在限制时,很难得出一个最优解。作为目标区域可能设置情况时间,应先进行普遍的计算,依据设定的减轻受害指标,充分讨论再决定如何设置堤坝。     

不同治理度下小流域正态整体模型试验——工程措施对小流域径流泥沙的影响

该文首次运用正态整体模型试验方法研究小流域在不同治理度下的水沙变化规律。试验结果表明小流域坡面治理存在一个明显阈值,黄丘区第二付区为80%;沟道布坝密度对流域径流泥沙影响显著,并首次提出黄丘区第二付区不同治理度阶段的布坝密度界限值。     

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。     

关于透水型拦沙坝回水极限的研究

透水型拦沙坝一般不产生回水,但当透水型拦沙坝排水口堵塞时,也会产生回水而影响泥石流防治效果。研究透水型拦沙坝回水将有利于透水型拦沙坝的结构设计。日本建设技术研究所研究人员利用水工模型进行了透水型拦沙坝在排水口堵塞后产生回水的研究,回水发生的条件取决于透水率。透水率越小,越易产生回水。坝前比降为水平时易产生回水。在同等条件下,对于相同的坝前水深、坝前比降为水平时,回水区增长。回水发生时,随流量增大,坝前水位增高,回水也随之变长。若增大流量,回水发生将向不发生转变。水跃发生位置将移至坝前。     

拦沙坝、谷坊在赫章县水土保持防护体系中的作用

拦沙坝、谷坊建设在赫章县已有几十年的历史,20世纪80年代以来,全县共建成拦沙坝、谷坊1 022座,拦蓄泥沙1 930万m3,保护沟谷坝地4 800 hm2,增加梯坪地450 hm2。拦沙坝、谷坊建设有效保护了沟坝地,促进了陡险坡地的退耕还林,延长了水库、电站的使用寿命,改善了生态环境,方便了群众的生产生活。赫章县适宜修建拦沙坝、谷坊工程的主、支毛沟有2 346条,需修建拦沙坝、谷坊2.5万座。今后要调整水土保持思路,加快拦沙坝、谷坊建设,优化拦沙坝、谷坊的布局设计,强化坡面综合整治,沟坡结合根治水土流失。     

小流域土壤侵蚀及径流过程自动测量系统的实验应用

流域内降雨－径流－土壤侵蚀过程中不同时空点处流量、流速、泥沙含量的获取是土壤侵蚀机理研究中的难点,其实时、准确测量为侵蚀模拟－预报模型的建立与检验提供必要的数据支持。该文针对这一问题,将量水堰及水位传感器、薄层水流流速测量系统、γ射线泥沙含量测量仪有机组合,构成流域土壤侵蚀过程测量系统。将该系统测量仪器布设于室内小流域模型各沟道出口及沟道内典型点处,在降雨强度25 mm/h,降雨历时5 min条件下,系统测量的流域出口处流量及泥沙含量变化值与采用手工采样方法测量结果的决定系数R²分别为0.738,0.749,流速误差为8.7%,比较结果显示该系统具有较高的测量精度。在此测量精度范围内,同时测得各沟道口流量及泥沙含量动态变化过程及沟道中典型点处流速。流域内径流过程及径流含沙量的动态测量结果表明将该系统应用到土壤侵蚀动态过程的研究中是可行的。     

黄丘五副区土地利用方式与土壤侵蚀关系研究

对黄土丘陵沟壑区第五副区三条典型流域库坝淤积的泥沙来源及其与土地利用方式关系的调查分析结果表明,在治理程度较高的流域,前期坝库拦蓄的泥沙主要来源于坝库区沟岸的重力侵蚀,其侵蚀量占坝库拦蓄泥沙总量的83.63％,坝库区以上由水力侵蚀带入坝库区的泥沙仅占16.37％。对流域产沙有显著减少作用的水土保持措施,其数量的变化与产沙多为非线性关系,当其数量超过某一数值时,其拦蓄功能会发生大的变化。荒坡、坡耕地是主要产流区,梯田是主要的坡面拦蓄减蚀工程。由坡面径流引起的沟岸扩张、沟底下切是主要的产沙方式,沟壑是小流域泥沙的主要来源区。     

坝地沉积旋回泥沙养分变化及其对小流域泥沙来源的解释

黄土高原广泛分布的坝地沉积泥沙中赋存了大量小流域侵蚀特征及侵蚀环境变化的信息,泥沙特性的变化则是这些信息的直接体现。该文通过对比分析淤地坝沉积旋回泥沙中和坝控小流域内不同泥沙源地土壤中有机质、全氮、全磷和全钾的含量,发现小流域内土壤养分含量变异性明显大于沉积旋回泥沙中的变异性,沉积旋回泥沙养分含量与沟壁土壤中的相接近,其中与沟壁中的全氮、全磷和全钾无显著差异(p>0.05),但显著小于荒草地和坡耕地中的有机质、全氮和全磷含量(p<0.05),表明淤地坝运行期间小流域泥沙主要来源于沟壁坍塌和沟道扩展,重力侵蚀和沟蚀是主要侵蚀类型;有机质和全氮在坝地沉积旋回中呈明显阶段性变化,分析认为其反映了农村土地联产承包责任制对小流域土地利用和土壤侵蚀的影响。     

大规模建设淤地坝不会引起黄河断流

淤地坝是以拦泥淤地为目的 ,其运用方式是滞浑排清 ,只是暂时拦蓄洪水 ,对天然径流的减少极其有限。而且黄河流域水沙异源 ,在中游建坝 ,可以减少入黄泥沙 ,一定程度上增加沟道常流水 ,从而节约用于下游堤防加高的费用。因此 ,大规模建设淤地坝不会引起黄河断流