黄土高原地区淤地坝"淤满"情况及防治策略

淤地坝是黄土高原地区水土保持主要工程措施之一。基于2009年黄土高原淤地坝安全大检查数据和2011年第一次全国水利普查数据对淤地坝"淤满"情况的分析表明,20世纪90年代及以前修建的淤地坝,大多数已超过淤积年限,部分淤地坝已"淤满"。淤地坝"淤满"后,拦沙作用降到最低,但是淤积的坝地相当于水平梯田,客观上还能起到一定的减蚀和拦蓄径流泥沙作用;未设置溢洪道的"淤满"淤地坝,遇超标准洪水时存在严重的安全隐患,但单场暴雨洪水不会造成拦蓄泥沙(坝地)被"零存整取"。对于"淤满"的大中型淤地坝,可采取增设溢洪道、排洪渠、坝体铺盖防护材料等措施进行综合治理,确保淤地坝减蚀作用的持续发挥和坝地的持续有效利用;对于"淤满"的小型淤地坝,可比照小型水库报废、销号等方法,实行动态管理,在政策上探索报废退出机制,对报废的淤地坝按照基本农田进行管理。     

黄河中游淤地坝拦沙机理及作用

本文分析了淤地坝形成后水文泥沙条件的变化，探讨了淤地坝的淤积形态和拦沙机理，从单坝拦沙定额、小流域对比分析、河流泥沙变化、典型暴雨洪水等方面讨论了淤地坝的拦沙作用.     

渭南市临渭区稠水河流域淤地坝坝系工程建设探讨

渭南市-临渭区稠水河流域水土流失属于强度流失区,是渭南市重点治理区.稠水河流域2004年被黄委会列为黄土丘陵沟壑区淤地坝坝系建设项目,新建淤地坝22座,设计年限内可拦泥284万m3,淤地112hm2,有效地拦蓄了洪水和泥沙,带动了农、林、牧、副等产业的发展,为农村经济发展注入了新的活力,取得了较好的社会、经济和生态效益.     

黄河中游多沙粗沙区淤地坝拦减粗泥沙分析

本文对地处黄河中游多沙粗沙区的河口镇至龙门区间（简称河龙区间）及四大典型支流皇甫川、窟野河、无定河和三川河流域淤地坝拦减粗泥沙效果进行了深入分析，计算了不同年代淤地坝拦减粗泥沙量。通过分析实施淤地坝等水土保持措施前后泥沙粒径的变化、淤地坝配置比例与减沙比例关系的变化后认为：淤地坝是快速减少入黄粗泥沙的首选工程措施和第一道防线，具有明显的“拦粗排细”功能。只要河龙区间坝地的配置比例保持在2%左右，其减沙比例即可达到45%以上。当四大典型支流淤地坝配置比例平均达到2.5%时，淤地坝减沙比例平均可以达到60%。因此，为有效、快速地减少入黄泥沙尤其是粗泥沙，河龙区间水土保持措施应采用以淤地坝为主的工程措施与坡面措施相结合的综合配置模式。淤地坝的配置比例应保持在2%以上。减少黄河粗泥沙的重点支流应首选窟野河和皇甫川。     

淤地坝建设对改善黄土高原区域环境的影响

淤地坝是治理黄土高原水土流失的主要措施之一,可以改变微地貌,增加良田面积,有效拦截泥沙,防止沟道侵蚀,减少水土流失,能有效拦蓄洪水,减少灾害,提高水资源的利用率,有利于区域植被的恢复,改善生态环境.还可以坝代路,便利交通.     

淤地坝建设对改善黄土高原区域环境的影响

淤地坝是治理黄土高原水土流失的主要措施之一，可以改变微地貌，增加良田面积，有效拦截泥沙。防止沟道侵蚀，减少水土流失，能有效拦蓄洪水，减少灾害，提高水资源的利用率，有利于区域植被的恢复，改善生态环境。还可以坝代路，便利交通。     

高标准免管护淤地坝理论技术体系研究

黄河泥沙问题突出,建设淤地坝、防治水土流失是解决黄河泥沙问题的重要措施,但现有淤地坝存在溃决风险高、管护压力大、拦沙不充分等问题。为了突破淤地坝坝身过流难题、充分发挥淤地坝的生态保护修复效益,创新性地提出了高标准免管护淤地坝设计运用理念,基于小流域水文计算新方法、淤地坝新坝型结构、黄土固化新材料、设计施工新技术等,构建了高标准免管护淤地坝理论技术体系。与传统淤地坝的技术经济比较表明,高标准免管护淤地坝可以实现防溃决、免管护、多拦沙、降造价的目标,能更好地发挥淤地坝的综合效益,支撑黄河流域生态保护和高质量发展。     

基于淤地坝建设的黄河中游泥沙粒径变化分析

以黄河中游河口镇一龙门区间及四条典型支流——皇甫川、窟野河、无定河和三川河为研究对象，通过分析实施淤地坝等水土保持措施前后泥沙粒径的变化，认为：①自20世纪70年代以来，河龙区间粗泥沙占比（粗泥沙量占年输沙量的比例）、淤地坝减沙量和拦减粗泥沙量均呈下降趋势，淤地坝拦减粗泥沙量的时效性较为明显；②实施水土保持综合治理后．皇甫川、无定河、三川河流域泥沙中值粒径和平均粒径均有细化的趋势；③黄河中游绝大部分流域泥沙中值粒径和平均粒径同时变小，泥沙明显变细；④淤地坝等水土保持综合治理措施不仅具有减沙作用，而且还具有明显的“拦粗排细”作用。鉴于此。减少黄河粗泥沙的重点支流应首选窟野河和皇甫川。     

基于坝前淤积厚度的淤地坝拦沙量计算方法

淤地坝是黄土高原水土流失严重地区的主要水土保持工程措施之一,准确计算淤地坝的拦沙量,对预测未来黄河输沙量、确定新时期黄河治理开发方略等具有重要意义。为探索更精确、实用的淤地坝拦沙量计算方法,基于收集到的典型淤地坝设计文件中的库容曲线数据和实测淤积资料等,通过点绘淤地坝库容曲线(即库容V与坝高H关系曲线)和函数拟合,分区(黄土丘陵沟壑区各副区和黄土高塬沟壑区)建立了基于坝前淤积厚度的拦沙量计算公式。研究表明：黄土高原地区淤地坝库容曲线符合幂函数关系,对35座典型淤地坝按幂函数V=aH^b进行拟合,确定系数R²均在0.940 0以上,式中系数a与指数b成负相关的对数函数关系且a、b值可由淤地坝总坝高、总库容来确定;分区建立的淤地坝拦沙量计算公式,确定系数R²均在0.880 0及以上,用20座有设计资料的淤地坝对建立的拦沙量计算公式进行验证,最大误差在30%以内、平均误差为4.22%,能够满足淤地坝拦沙量估算的精度要求。     

大坡沟淤地坝工程效益分析

大坡沟淤地坝工程效益:一是工程运行前期可以拦蓄降水,利于发展灌溉;二是拦截洪水中的泥沙;三是利于防洪减灾;四是以坝代桥;五是淤地造田;六是改善流域生态环境,对治理水土流失起到了示范作用。     

淤地坝淤积对漫顶溃坝洪水影响数值模拟研究

为分析淤地坝淤积高度对漫顶溃坝洪水的影响,选择理想沟道和某小流域内的淤地坝为研究对象,采用耦合溃口演变过程的水动力数值模型,模拟分析了不同淤积程度下淤地坝溃坝洪水过程。研究表明:溃坝洪水流量随淤积高度的增加而减小,且洪峰流量与淤积高度的关系可用二次多项式拟合,相关系数均在0. 99左右,拟合精度较高;淤积高度至坝高20%和40%时,洪峰流量削减率分别达40. 50%和68. 71%,可见在淤地坝运行初期和中期,淤积对洪峰流量的削减效果显著。研究成果对淤地坝系规划及安全度汛有指导意义。     

基于MATLAB优化工具箱的淤地坝坝高优化设计

为了优化淤地坝坝高设计,把产生经济效益表达为由坝地生产效益、拦泥效益、建坝费用、工程运行费用4个因素构成的目标函数,考虑了淤地面积、拦泥、坝高、淤积年限和上游淹没条件的约束,建立了淤地坝最优坝高的数学模型.介绍了MATLAB优化工具箱的使用方法,并用于求解优化模型算例,结果表明:使用MATLAB优化工具箱可以方便快捷地得出优化结果,且输入比较简单,能够提高工作效率.     

黄河中游淤地坝淤积泥沙级配组成分析

对黄河中游右岸皇甫川等4条一级支流36座淤地坝淤积物钻孔取样资料和原生土取样资料进行了分析。结果表明:淤地坝淤积泥沙粒径的纵向分布总体上呈现出由坝尾到坝前逐渐变细的规律;4条支流淤地坝拦减粒径d≥0.05mm和d≥0.1 mm粗泥沙含量所占百分数大小为窟野河>皇甫川>秃尾河>佳芦河;淤地坝拦减粗泥沙效果显著,淤积物中d≥0.05 mm和d≥0.1 mm的粗颗粒含量与流域原生土粗颗粒含量成正比,即入库的粗颗粒含量越多拦的粗泥沙也越多;在黄河中游粗泥沙集中来源区,淤地坝拦减粗泥沙存在着多来多淤、多淤多粗的规律。同时,得到了窟野河和皇甫川两流域淤地坝淤积物平均中值粒径d50淤和原生土平均中值粒径d50原的线性关系式。     

2016年"8·17"暴雨西柳沟土壤侵蚀产沙量分析

内蒙古"十大孔兑"之一的西柳沟流域土壤侵蚀十分严重,是黄河粗泥沙的重要来源区。发生在2016年8月的"8·17"暴雨的中心区域在西柳沟流域中上游,为了解"8·17"暴雨洪水过程中的土壤侵蚀和产沙情况,利用淤地坝实测淤积资料和通用土壤流失方程分析计算了西柳沟龙头拐水文站以上流域的坡面侵蚀产沙量、沟道侵蚀产沙量和土壤侵蚀强度等。结果表明:"8·17"暴雨洪水中流域侵蚀产沙总量为893.80万t,其中坡面产沙量为477.56万t、沟道产沙量为416.24万t,平均侵蚀强度为7 672.10 t/km~2,淤地坝拦沙量380.80万t,龙头拐水文站输沙量为539.00万t。该次暴雨洪水的侵蚀强度和侵蚀产沙量与历史典型暴雨洪水的相比明显变小,说明近年来西柳沟流域水土保持措施取得了显著效果。分析表明,沟道是西柳沟流域侵蚀产沙的重要地貌部位,淤地坝在该次暴雨洪水中发挥了重要的拦沙作用。     

加快黄土高原地区淤地坝的建设

黄土高原地区水利水保措施对减少入黄径流，泥沙取得了显著作用，但在各支流流域面上的发展是不平衡的。为了减轻黄河下游河道的洪涝灾害，加强黄甫川，窟野河，孤山川三条支注的水土流失治理是重中之重。淤地坝工程在拦淤入黄泥沙中起着主力军的作用，近十年来因建设速度相对滞后，拦沙库容淤损等原因，拦沙效益逐渐减小，应提高对淤地坝拦沙作用的认识，采取“参与式流域治理”的机制，加快黄土高原地区淤地坝的建设。     

小流域不同淤地坝系布局拦沙级联效应研究

为研究小流域淤地坝坝系的联合作用机理和蓄洪拦沙调控作用,以王茂沟小流域淤地坝系为研究对象,在系统解析小流域坝系关系的基础上,对不同坝系结构组合拦沙级联效应进行计算,揭示小流域坝系与沟道单元坝系分片、分层对泥沙的控制关系,阐明了小流域淤地坝系拦沙能力的级联效应。结果表明:小流域淤地坝系的合理配置有效延长了骨干坝的使用寿命,级联坝系的联合运用能够实现泥沙的内部消化。     

浅析淤地坝工程设计及改进

本文根据淤地坝存在的问题,通过工程调研,在同时满足治黄(要水不要沙)和当地群众对建坝效益要求(快速淤地)的基础上,提出以"高坝大洞"的"大库容制胜"取代溢洪道的工程枢纽改进,将一次洪水总量全蓄,泥沙全拦;根据进库泥沙沉积规律和必须在24小时内将一次设计清水径流总量排完的设计原则,进行泄水洞的设计,可使淤地坝工程焕发出拦沙不减水的活力,同时降低工程投资。     

近期黄河潼关以上地区淤地坝拦沙量初步分析

进入21世纪以来,黄河泥沙显著减少,潼关水文站实测输沙量由1919—1959年的平均15.92亿t减少到2000—2012年的平均2.76亿t。黄河流域已建淤地坝58 099座,分布在黄土高原的千沟万壑,具有显著的拦沙减蚀作用。依据第一次全国水利普查、水利部淤地坝大检查等基础数据,初步分析了2000—2012年黄河潼关以上地区淤地坝拦沙减蚀作用。结果表明:(1)2000—2012年黄河潼关以上淤地坝年均拦沙减蚀量为4.50亿t,其中年均拦沙量为3.75亿t、减蚀量为0.75亿t。同期潼关以上地区5 520座骨干坝的年均拦沙减蚀量为2.05亿t,其中年均拦沙量为1.71亿t、减蚀量为0.34亿t;50 935座中小型淤地坝的年均拦沙减蚀量为2.45亿t,其中年均拦沙量为2.04亿t、减蚀量为0.41亿t。(2)淤地坝拦沙减蚀作用对2000—2012年黄河泥沙减少的贡献率为34%。     

黄土高原淤地坝的减沙作用及其时效性

在黄河近年来沙锐减的背景下,需要深入探究黄土高原淤地坝的减沙作用。本文基于实测数据分析了淤地坝拦沙与入黄泥沙减少量的关系、拦沙作用的时效性以及坝地的减蚀作用。研究结果表明,淤地坝拦沙量一般大于或等于相应的入黄泥沙减少量;流域的林草梯田覆盖率越大、地表土壤粒径越粗,淤地坝因拦沙所致的减沙量占其拦沙量的比例越小。淤地坝拦沙作用的时效性非常突出,拦沙库容淤满即基本失去拦沙能力。失去拦沙能力后,淤地坝仍可依靠拦沙所形成的坝地发挥减沙作用;如果流域的林草梯田覆盖状况较差,坝地减沙作用的"空间影响范围"可达自身面积的4倍。不过,随着流域的林草梯田覆盖率增大,单位面积坝地的实际减沙量会逐渐降低。     

近10 a来十大孔兑现状淤地坝拦沙作用分析

十大孔兑流域水土流失严重,是黄河粗泥沙的重要来源区,但2000年以来该区入黄沙量锐减。利用2017年初的淤地坝详查数据,分析了十大孔兑现状淤地坝数量与时空分布,并计算了近10 a淤地坝拦沙量,估算了未来拦沙潜力和剩余拦沙寿命。结果表明:截至2016年年底,十大孔兑共有淤地坝359座,其中骨干坝149座、中型坝117座、小型坝93座,建成时间集中于1995—2000年、2005—2010年两个时期,73.5%的淤地坝分布在毛不拉、西柳沟和罕台川;2007—2016年,十大孔兑淤地坝的实际拦沙量为2 627.56万t。现有骨干坝拦沙潜力为11 444.81万t,平均剩余拦沙寿命为68 a;中型坝拦沙潜力为1 782.61万t,平均剩余拦沙寿命为23 a;小型坝拦沙潜力为482.94万t,平均剩余拦沙寿命为46 a。