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。     

关于淤地坝拦沙量计算方法的探讨

淤地坝是水土保持中拦沙效益最为显著的措施,但在大范围调查时,由于群众性建坝的原始资料不足,难以准确、简便地计算其拦沙量。本文作者通过数学推导,建立了拦沙量与淤地面积、坝前淤积高度和反映沟道形状的综合系数K的关系式,用这易调查得到的参数,可比较准确地计算已淤坝地的拦沙量。     

黄土高原丘陵沟壑区淤地坝的淤地拦沙效益分析

根据皇甫川、窟野河、佳芦河、秃尾河、大理河5条支流内黄丘区小流域淤地坝的调查资料，分析了淤地坝单坝的淤积速度、拦沙指标和拦沙效益，以及与其影响因素之间的关系。研究结果表明，黄土高原丘陵沟壑区淤地坝的淤地拦沙效益与淤地坝的规格、流域的侵蚀产沙特征有着密切的关系。淤地坝的平均淤积库容在0.9～2.4万m³之间，平均淤地面积在0.14～0.45 hm²之间，与坝高、坝控面积、侵蚀产沙模数和泥沙粒径成正比；拦沙指标变化在500～760万t/km²之     

次暴雨下小理河流域淤地坝拦沙能力分析

2017年7月26日,黄河支流无定河发生100年一遇的暴雨洪水。小理河流域位于本次200 mm左右雨量的特大暴雨区内,流域内洪水泥沙危害十分严重。淤地坝是该流域治理水土流失的主要工程措施之一,对于拦截泥沙起到了一定作用。针对本次暴雨对小理河流域646座淤地坝开展了调查,测量了215座淤地坝坝库泥沙淤积厚度及面积等,估算出了淤地坝泥沙淤积量,并对其中22座淤地坝的坝库淤积泥沙取样176个,进行了颗粒级配分析。实测数据为年度咨询及明确淤地坝对下游河流输沙过程的影响提供了科学依据。     

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.     

黄土高原典型支流淤地坝拦沙对输沙量减少的贡献

为探明淤地坝拦沙作用对河流输沙量变化的影响,依据淤地坝作用年限、坝控面积、坝控流域侵蚀产沙模数及淤地坝排沙率,确定淤地坝拦沙量的估算方法,并结合2009年淤地坝安全大检查数据,分析黄土高原典型支流淤地坝拦沙对输沙量减少的贡献.延河与皇甫川淤地坝在不同年代的拦沙量分别在92.48万～854.35万t/a与36.47万～1 138.75万t/a之间,淤地坝拦沙量占人类活动影响的比例在一级和二级突变后分别为29.1％、28.5％与8.4％、18.2％;2000年以后延河与皇甫川输沙量减幅均达到85％以上,而淤地坝拦沙量的贡献率分别小于10％和20％.淤地坝的拦沙作用已不是目前输沙量减少的主要因素,但由于土壤侵蚀环境的不同,淤地坝在皇甫川对输沙量减少的贡献比在延河要大.     

黄土高原地区淤地坝存在问题分析

黄土高原地区自建国以来共建淤地坝1.0×105余座,淤地3.8×105 hm2,对黄土高原水土保持世界银行贷款项目区淤地坝的普查,充分证明了淤地坝在黄土高原水土保持上的作用以及经济和社会效益.但是,淤地坝建设与利用过程中仍存在种种问题,尤其表现在坝系规划布局不合理,病险坝多;设计标准偏低,易造成坝体破坏或垮坝;建坝施工质量差,工程不配套;坝体管理水平差,维护粗放;坝地利用率及经济效益偏低等5个方面.     

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。     

黄土高原地区淤地坝现状分析

淤地坝是黄土高原地区一种行之有效的水土保持工程措施,在拦泥保土、减少入黄泥沙、防洪减灾、淤地造田、巩固退耕还林(草)、保障生态安全、促进粮食生产和水资源合理利用及经济社会稳定发展等方面发挥了重要作用,是黄土高原水土流失综合治理的关键措施之一。近年来,黄土高原局部地区强降雨时有发生,极端天气有所增加,淤地坝安全运用问题,尤其是特殊条件下的个别工程损毁案例,引起了政府和社会各界的高度关注。结合实例,从管理、实践角度客观总结分析了淤地坝工程的积极作用和存在的风险隐患及量级,提出了加强淤地坝建设及运行管理的措施。     

黄土高原淤地坝研究进展

[目的]对黄土高原淤地坝研究现状进行分析,旨在揭示今后淤地坝研究的重点方向和主要任务。[方法]利用学术论文数据库和文献计量分析法分析总结黄土高原淤地坝近16a来的主要研究成果,从淤地坝研究区域、研究方法、淤积机理等方面论述了淤地坝研究的重要进展。[结果]16a来,黄土高原淤地坝研究方向的论文数量呈现不断减少的趋势,同时存在着在拦沙功能效益客观评判方法、坝体加高修复等方面的难点或争议性问题。[结论]淤地坝是中国黄土高原小流域治理的主要举措,多年实践证明其已经取得明显的水土保持成果。今后国内学者还需继续拓展淤地坝的研究深度,注重多学科交叉和区域对比研究,不断提高淤地坝的科学研究水平。     

黄河流域鄂尔多斯十大孔兑淤地坝减沙效应

为了定量评价十大孔兑地区淤地坝的减沙效益,基于历史资料整理与实地详查,统计了十大孔兑地区1986年以来现存淤地坝的数量和分布特征;采用淤积体概化法,确定了影响淤地坝减沙量的主要参数,并计算了研究区354座淤地坝的减沙量。结果表明：十大孔兑354座淤地坝累计减沙3.205 61×10⁷t,其中减沙量最大的孔兑为西柳沟,达1.239 76×10⁷t;通过分析不同时段淤地坝的减沙特征表明,1986—1999年、2000—2009年和2010—2018年3个时段的淤地坝减沙量分别为4.946 6×10⁶t, 1.155 57×10⁷t, 1.555 38×10⁷t。十大孔兑地区淤地坝具有显著的减沙作用,具有很高的减沙指标(达5 720.33～58 141.81 t/座),2000年以后的两个时间段内,随着坡面林草措施的增加,淤地坝减沙量增加,表明在这一地区,淤地坝仍然是最有效的水土保持措施之一。     

黄土高原侵蚀产沙的地貌临界

从地貌学的角度,较为深入地研究了黄土高原侵蚀产沙的几个临界问题:坡地系统的产沙临界、河道系统的产沙临界、以及地貌发育阶段的临界问题等,对地貌临界在黄土高原侵蚀产沙中应用作了进一步的探讨。结果表明,在黄土高原地貌发育阶段的不同临界范围内,其产沙量是不同的,因此,研究地貌临界不仅蕴涵着比较深刻的哲学和科学理论意义,而且具有一定的实践意义。     

黄土高原淤地坝坝地淤积物两个重要物理特性指标研究

淤地坝淤积过程机理的研究是个薄弱环节，坝地淤积物的主要物理特性指标的研究能为淤积过程机理的研究提供重要依据。在调查典型淤地坝挖取剖面采集土样的基础上，通过室外试验与室内分析计算相结合的方法，研究了坝地各层淤积物的干容重和粒径级配两个物理特性。结果表明：淤积程度相似（淤积年限相近．淤积层数相当），淤积物的干容重的变化规律类似；对于同一座坝，淤积层厚度相近的各个淤积层，其干容重从上到下有增大的趋势；坝地各层淤积物的粒径主要集中在0．025～0．1mm之间。该结果可为进一步求解淤积沙量，建立各淤积层淤积量与次侵蚀性降雨的相关关系提供重要参数。     

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。     

黄土高原小流域泥沙来源的复合指纹识别法分析

流域泥沙来源分析对流域治理及水土保持措施评价有重要意义。通过在陕北选定的汇水区内采集的主沟道沟壁、坡地果园、坡耕地及支沟道土壤样品中17种物质的分析,利用Kruskal-WallisH-test和多元判别分析,筛选出土壤全N,低频磁化率χIf、Cu、137Cs和226Ra组成复合指纹识别因子,利用混合模型,对一次洪水携带的泥沙来自4种源地的贡献比进行了动态分析,结果表明:洪水发生时间段内,主沟道发生了重力侵蚀,对今后定量化研究黄土区的重力侵蚀提供了手段。通过加权平均,总体上,本次洪水携带的总泥沙有33.7%来自主沟道,60.0%来自坡地果园,3.0%来自小块的坡耕地以及3.3%来自支沟道。混合模型拟合优度检测值为0.91,证明在黄土高原可以应用复合指纹识别方法研究洪水泥沙来源,并且能对重力侵蚀产沙进行定量分析。     

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...     

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。