淤地壩系潰壩機(jī)理與防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究.pdf

1、黃土高原嚴(yán)重的水土流失導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境不斷惡化并制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。淤地壩是一種既能攔截泥沙、保持水上，又能淤地造田、增產(chǎn)糧食，具有多種綜合作用的重要水土保持工程措施，但淤地壩潰壩及其產(chǎn)生的洪水災(zāi)害在不斷增加。本論文結(jié)合水利部公益性行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)“小流域淤地壩系防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)”，以黃土高原王茂溝流域?yàn)檠芯繉?duì)象，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、資料收集、野外采樣、室內(nèi)試驗(yàn)和模擬計(jì)算等方法，對(duì)淤地壩系潰壩機(jī)理與防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如下：

2、r>　　(1)對(duì)比研究了王茂溝流域不同土地利用下的土壤入滲特征。王茂溝流域不同土地利用下的土壤初始入滲率介于4．00～5．25mm/min之間，土壤入滲率大小依次為：林地<壩地<坡耕地<梯田<草地。
　　(2)對(duì)王茂溝流域淤地壩系典型暴雨洪水及壩前水深進(jìn)行了模擬計(jì)算與驗(yàn)證。根據(jù)王茂溝流域2012年“7．15”暴雨洪水過(guò)程，王茂溝1＃號(hào)壩實(shí)測(cè)渾水總量118316m3，輸沙總量27234t，使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法和推理公式法得到的渾水總量模擬

3、值為118082m3，輸沙總量模擬值為22038t，相對(duì)誤差分別為0．2％和19．1％。同時(shí)，流域內(nèi)關(guān)地溝1號(hào)＃壩、死地嘴1＃壩、王塔溝1＃和王茂溝2＃壩四座淤地壩實(shí)測(cè)和模擬壩前最高水位的相對(duì)誤差均較小，模型模擬精度較高。
　　(3)模擬計(jì)算了不同情景下王茂溝流域土壤侵蝕量和洪水過(guò)程及壩系漫頂潰壩特征。退耕條件下和水土保持容量條件下土壤侵蝕量比現(xiàn)狀條件下分別減小了38％和66％。三種情景下的清水總量變化不明顯，而退耕條件下和水土保

4、持措施容量條件下渾水總量分別比現(xiàn)狀條件下減小8％和22％。王茂溝流域淤地壩現(xiàn)狀年和預(yù)測(cè)年(2022年、2032年、2042年)的潰壩數(shù)量隨暴雨重現(xiàn)期的增大而增多。而在現(xiàn)狀條件下、退耕條件下以及水土保持措施容量條件下，潰壩數(shù)量呈明顯遞減趨勢(shì)。說(shuō)明隨著坡面治理程度的增加對(duì)流域水沙過(guò)程產(chǎn)生明顯影響，流域淤地壩系安全性明顯提高，因此，黃土高原小流域治理應(yīng)堅(jiān)持溝坡兼治原則。
　　(4)模擬了不同情景下淤地壩滲流及安全穩(wěn)定性。關(guān)地溝1＃壩在“

5、7．15”暴雨積水工況下，當(dāng)積水深度達(dá)到3．71m時(shí)淤地壩壩體的安全系數(shù)為1．250，淤地壩處于臨穩(wěn)狀態(tài)；埝堰溝2＃壩積水深度到達(dá)0．61m時(shí)淤地壩壩體的安全系數(shù)為2．396，淤地壩處于穩(wěn)定狀態(tài)。壩體削減后，關(guān)地溝1＃壩安全系數(shù)為1．168，淤地壩處于失穩(wěn)狀態(tài)。埝堰溝2＃安全系數(shù)為2．319，淤地壩處于穩(wěn)定狀態(tài)。三種水保措施治理情景下，上述2座淤地壩均處于穩(wěn)定狀態(tài)。
　　(5)建立了淤地壩系防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)王茂溝流域各淤

6、地壩和淤地壩系防洪風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。結(jié)合淤地壩前水位計(jì)算成果，運(yùn)用層次分析法對(duì)各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明，在三十年一遇和百年一遇暴雨情況下，王茂溝流域大部分淤地壩都是處于一般危險(xiǎn)或者危險(xiǎn)狀態(tài)，兩座骨干壩王茂溝1＃壩和王茂溝2＃壩均是處于基本安全狀態(tài)。結(jié)合王茂溝流域淤地壩系單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果，對(duì)王茂溝流域淤地壩系進(jìn)行壩系單元防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，中小型淤地壩系單元的防洪風(fēng)險(xiǎn)值較高，而具有骨干壩的王茂溝2號(hào)單元和王茂溝全流域防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值較低