水利工程論文-溝道壩地優(yōu)化利用方式研究.doc

水利工程論文-溝道壩地優(yōu)化利用方式研究摘要：針對(duì)我國黃土高原地區(qū)溝道壩地利用方式單一、利用期滯后和效益尚未充分發(fā)揮的問題，提出壩地利用應(yīng)按溝道壩系、壩型及不同時(shí)期壩地形成特點(diǎn)，選擇不同的壩地利用方式、相應(yīng)的防洪保收設(shè)計(jì)洪水頻率及工程布局形式，從而實(shí)現(xiàn)溝道壩地優(yōu)化利用，并提出壩地優(yōu)化利用方式的選擇原則、主要利用方式類型。關(guān)鍵詞：黃土高原地區(qū)溝道壩地優(yōu)化利用方式研究一、壩地優(yōu)化利用必要性與可行性必要性黃土高原地區(qū)的壩地是在溝道建成淤地壩的基礎(chǔ)上由泥沙淤積溝道的過程中逐步形成的，其壩地面積的增加與壩控區(qū)溝道特征、洪量模數(shù)、輸沙模數(shù)及淤積年限等呈正相關(guān)關(guān)系，即溝道寬平、來洪量大、輸沙率高、淤積年限長，則壩地面積的增加速率就大。這說明要形成可保收農(nóng)作物的壩地是需要一個(gè)很長的時(shí)段的。依據(jù)壩系相對(duì)穩(wěn)定最小系數(shù)的公認(rèn)指標(biāo)（即壩地面積與壩控面積之比），經(jīng)單壩典型設(shè)計(jì)推算表明：在位于強(qiáng)度侵蝕區(qū)的隴東南部高原溝壑區(qū)，淤地壩單壩達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的實(shí)需年限大多在年以上，能確保壩地農(nóng)作物在出現(xiàn)頻率為的洪水時(shí)保收的淤積壩地實(shí)需年限約為年，在位于極強(qiáng)度侵蝕區(qū)的隴東北部丘陵溝壑區(qū)，淤地壩單壩達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的實(shí)需年限也需年，能確保壩地農(nóng)作物在出現(xiàn)頻率為的洪水時(shí)保收的實(shí)需年限約為年。據(jù)此，即將大規(guī)模實(shí)施的黃土高原淤地壩建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施后，其所淤壩地在較短時(shí)間內(nèi)是很難發(fā)揮種植農(nóng)作物效益的。因此，優(yōu)化壩地利用方式，調(diào)整壩地利用結(jié)構(gòu)，摒棄單一種植形式，實(shí)行宜農(nóng)則農(nóng)、宜林則林、宜果則果、宜草則草的運(yùn)用方式勢在必行。這既是實(shí)現(xiàn)壩地快速利用和發(fā)揮最大效能的戰(zhàn)略措施，也是今后壩地利用方式的主要拓展方向，對(duì)實(shí)現(xiàn)黃土高原地區(qū)壩地的優(yōu)化利用至為重要?？尚行詨蔚乩貌捎枚嘣绞剑饕腔跍系烙俚貕谓ǔ珊?，壩地的形成尚需經(jīng)歷一個(gè)從無到有、從慢到快、從少到多逐漸增加的過程和溝道年際來水來沙過程大多屬于低于設(shè)計(jì)頻率的實(shí)際而設(shè)計(jì)。就一般而論，在淤地壩建壩初期，壩地面積隨淤積年限增加的速率相當(dāng)緩慢。隨著淤積年限和攔泥壩高的增加，壩地形成速率（即攔泥壩高增加時(shí)壩地的增量）始趨增大，庫區(qū)次積水深度及年淤積厚度將漸趨減小，壩地利用的概率增加，但仍需選擇符合上述壩地形成過程及來水來沙特點(diǎn)的不同利用方式。經(jīng)對(duì)甘肅省環(huán)縣小河溝治溝骨干壩（年由當(dāng)?shù)厝罕娮越ǎ瑝慰孛娣e，壩高）的走訪調(diào)查和實(shí)地勘測：該壩建成第年遇頻率約為的雨洪徑流入庫，最大積水深度，年淤積厚度，累計(jì)攔泥壩高達(dá)到；第年最大積水深度，年淤積厚度；至第年汛期，該壩壩體被洪水沖出一個(gè)豁口，庫水泄空，已形成壩地露出水面，第年春季，當(dāng)?shù)厝罕娫趲靺^(qū)插植柳樹（高），當(dāng)年成活率達(dá)；第年春季，重新維修加高壩體至并加修放水工程，當(dāng)年汛期來水最大次積水深度，當(dāng)年淤積厚度，柳樹平均高已達(dá)到（不包括被淤的）；之后年的汛期庫區(qū)最大積水深度依次為、和，年淤積厚度依次為、和，泥面以上平均樹高（即不包括被淤部分）依次為、的，第年春季栽植年的柳樹累計(jì)平均胸徑達(dá)。該例充分說明：短期淹沒不致?lián)p壞和影響其生長的植物時(shí)即可利用，但應(yīng)設(shè)置放水工程設(shè)施，排泄庫內(nèi)蓄水，以確保壩地林木的正常生長。（）壩地利用的因時(shí)制宜和方式的多元化，可使壩地實(shí)現(xiàn)由淤成之后的單一種植利用變?yōu)橛僦屑纯稍炝址N草，發(fā)展林、果、草多種產(chǎn)業(yè)的快速高效利用，提前壩地的可利用期。（）壩地利用的因地制宜和地域特色化，可使黃土高原不同區(qū)域的壩地發(fā)揮最大效益。（）壩地的優(yōu)化利用為黃土高原地區(qū)解決“三農(nóng)”問題、改善生態(tài)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)山川秀美帶來了極好時(shí)機(jī)和條件。如在高塬溝壑區(qū)實(shí)行壩地利用的林果化，不僅可為該區(qū)農(nóng)民早日奔小康開辟一條新財(cái)源，而且可使該區(qū)早日恢復(fù)植被，實(shí)現(xiàn)山川秀美。黃土高原地區(qū)壩地利用方式實(shí)現(xiàn)多元化的基本條件完全具備，關(guān)鍵技術(shù)也基本形成，具備大面積示范推廣的條件。二、壩地優(yōu)化利用方式選擇原則及主要類別方式選擇原則壩地優(yōu)化利用方式選擇應(yīng)遵循的基本原則是：（）考慮溝道壩系各壩壩型及其功能特點(diǎn)；（）依據(jù)不同建設(shè)、運(yùn)行期壩地形成速率；（）根據(jù)已形成壩地面積與壩控面積比值；（）按照壩控區(qū)實(shí)際洪量模數(shù)與輸沙模數(shù)；（）符合壩控區(qū)自然特征及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)；（）經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益及社會(huì)效益兼顧。方式主要類別（）深水類壩地利用方式深水類壩地主要是指溝道淤地壩初次建成至設(shè)計(jì)淤積年限中后期形成的壩地。此階段壩地的地面高程全部低于設(shè)計(jì)淤泥面，壩上庫區(qū)已形成的壩地一直處于被庫水淹沒狀態(tài)，壩地自身尚處于無法利用期，但卻是水面利用的最佳時(shí)期。利用方式主要是利用壩水發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，但后期可采用養(yǎng)魚和栽植水生植物（如蓮藕等）或旱生高大喬木等水土資源混用形式。特別對(duì)治溝骨干壩而言，因其設(shè)計(jì)淤積年限較長，一般多為年，據(jù)理論計(jì)算和單壩運(yùn)行情況調(diào)查，當(dāng)淤積年限大于年時(shí)，壩地形成速率明顯提升，庫區(qū)同頻率洪水的年次淹水最大深度和年平均淤積厚度開始趨小，壩地進(jìn)入可利用期，但次淹水深度及年淤積厚度仍遠(yuǎn)大于農(nóng)作物利用的設(shè)計(jì)防洪保收洪水頻率（即）的相應(yīng)值。據(jù)單壩計(jì)算分析，如遇頻率為的洪水入庫，壩地次最大淹水深度多在之間，年平均淤積厚度為，對(duì)農(nóng)作物將造成嚴(yán)重影響，而對(duì)高大喬木類植物則相對(duì)是安全的，但浸泡時(shí)間不能過長。為了提早充分利用壩地，當(dāng)頻率為的洪水入庫時(shí)，若次淹水深度小于、泥沙年平均淤積厚度小于時(shí)，應(yīng)考慮采取栽植楊、柳、榆等高大喬木的壩地利用方式，并采用適度降低放水臥管最低泄水孔高程的“低孔控流法”泄空庫內(nèi)蓄水，調(diào)節(jié)壩內(nèi)水位，以利壩水魚類、壩地林木等動(dòng)植物的正常生長。（）淺水類壩地利用方式淺水類壩地是指壩地在經(jīng)歷初建淤積加高淤積兩個(gè)以上設(shè)計(jì)淤積期后入庫泥沙不斷淤積過程中形成的壩地。此類壩地的地面高程全部高于放水臥管最低泄水孔高程，由于壩體加高，壩地累計(jì)淤積年限增長（淤積年限大多已達(dá)年以上），溝道蓄滯洪區(qū)大多抬升至谷寬坡緩高程段，壩地面積隨形成速率加快而迅速增加，壩地在同頻率洪水下的年次淹水最大深度和年平均淤積厚度明顯趨小。，當(dāng)年春天在壩地種植玉米，長勢極好，至月日突遇暴雨（）洪水，淹水深度（本屬淺水），泥沙淤積厚度（也不縣安樂掌淤地壩庫區(qū)壩地上生長的楊樹（時(shí)高）則安然無恙。這說明：淺水類壩地宜發(fā)展梨、桃、杏等一般高度的喬木經(jīng)濟(jì)林或