坝系相对稳定系数的与应用

摘要：小流域沟道坝系建设是黄河中游多沙粗沙区水土保持生态建设的重点工程。坝系相对稳定理论的研究对今后搞好相对稳定坝系规划与建设具有十分重要的意义。通过对坝系相对稳定理论的研究，并结合正在开展的黄河中游地区１５条坝系可行性研究报告编制的实践，提出了坝系相对稳定的内涵、坝系与相对稳定坝系的区别以及不同类型区坝系相对稳定系数的取值范围关键词：坝系相对稳定系数研究一、坝系与坝系相对稳定的概念及内涵１．坝系坝系是指小流域沟道中由骨干坝、生产坝、塘坝等小多成群的坝群所组成的相互配合的工程体系。在坝系中，不同类型的单坝所起的作用不同，对坝系防洪拦泥起控制作用的坝称为骨干坝（或治沟骨干工程），以拦泥淤地、发展生产为主要目的的坝称为生产坝（或淤地坝），以蓄水、灌溉为主要目的的坝称为塘坝（或小水库）。受投资、自然条件等因素的限制，单坝的防洪保收、拦泥滞洪、防御洪水的能力较低，易造成工程损坏。而在坝系中，由于布设了控制性骨干工程，各坝按照分工要求联合运用，大大提高了小流域沟道工程的防洪保收、抗御自然灾害的能力。２．坝系相对稳定的概念所谓坝系相对稳定，是指小流域坝系工程建设总体上达到一定规模，通过治沟骨干工程、淤地坝和塘坝群的联合调洪、拦泥和蓄水，使小流域洪水泥沙得到充分利用，在较大暴雨（２００年一遇）洪水条件下，坝系中的治沟骨干工程的安全可以得到保证；在较小暴雨（１０年一遇）洪水条件下，坝地作物可以保收；坝地年平均淤积厚度小于３０ｃｍ，需要加高的坝体工程量相当于基本农田岁修的单位工程量。坝系来水来沙与坝体加高达到一种相对稳定的状态，坝系可实现持续安全和高效利用。在坝系相对稳定研究中，把小流域坝系中淤地面积与坝系控制面积的比值称为坝系相对稳定系数。３．坝系相对稳定的内涵从坝系相对稳定的概念出发，对于一条小流域沟道坝系工程，要达到坝系相对稳定，必须同时满足以下条件：貌（１）坝系安昌全条件。即保奉证坝系在一定功设防标准洪水内下安全运行的飞条件。坝系的席防洪安全是由缴坝系中的治沟给骨干工程承担慧的。因此坝系妨的安全标准取垒决于坝系中治网沟骨干工程的蚊校核洪水标准括。按现行的《搂水土保持治沟拥骨干工程暂行投技术规范ＳＤ德１７５－１８怪６》，治沟骨独干工程的校核奴洪水标准，库蹈容在５０万～初１００万ｍ３蔑的工程为２０饶０年一遇～３神００年一遇洪速水，库容在１拍００万～５０方０万ｍ３的工粱程为３００年争一遇～５００眠年一遇洪水。址所以，坝系的贡防洪安全条件刚最低为２００爬年一遇洪水。捕也就是说，坝狂系达到设计淤众积高度后，流通域中起控制作慰用的各治沟骨况干工程的滞洪返库容大于相应奖的校核洪水总邮量。虹（２）坝系保逆收条件。即坝震系在设计保收杰暴雨（１０年种一遇）洪水作嘱用下，能够保输证坝地作物安仆全生长而不被双洪水淹死的最笔低条件。也就蛇是说，坝系达钳到设计淤积高呀度后，坝系在勾设计保收洪水巡作用下，坝地伯淹水深度小于柿作物最大耐淹向深度。根据黄这河中游地区黄抗土丘陵沟壑区直第一副区的调添查结果，坝地锈最大积水深度搞小于７０ｃｍ灵、且坝地内清胜水通过放水建理筑物在３天内域排完时，坝地嗽农作物仍能高凳产稳产。错（３）坝系加锤高工程量条件奉。即坝系中坝烦体年平均加高啄的工程量相当禽于农田基建的擦单位工程量。筑坝系达到相对侨稳定时，坝地美还在淤积，当庙坝地的平均淤诸积厚度小于３叫０ｃｍ时，坝报系中各单坝每沸年需要加高坝喷体的工程量相速当于一般基本冒农田的单位维筝修量，群众可室以自己加高维间护，不需要列种入基本建设项捞目，从而实现州流域水沙的相胶对平衡和坝系壁工程的可持续絮利用。启（４）坝系控棍制洪水泥沙的堡条件。即坝系涉中的治沟骨干循工程对小流域寺洪水泥沙的控有制条件。当发细生一般洪水时狱，泥沙淤积坝赚地，清水排泄提；当发生坝系腿设防标准洪水糕时，洪水被拦涛截在骨干坝中还，使泥沙不出贴沟。因此，丧近失滞洪和拦沙疗能力的坝塞系箱尸不能称之为相假对稳定的坝系税。挨４．坝系与相答对稳定坝系的册区别壁（１）坝系涵饮盖了相对稳定艺坝系，相对稳科定是坝系发展笛的更高阶段。粘（２）坝系在虫设防标准内允奖许洪水泥沙排掏泄到系统之外急，而相对稳定喝坝系在设防标御准内可以将清盼水排出系统之秩外，不允许将探洪水泥沙排泄鄙到系统之外。犬（３）坝系中刊各坝的相关性劳是通过坝系下秋游保护对象的逆安全生产或维都持性运行来联狐系的，而相对哄稳定坝系中各遥坝的相关性是铁通过坝系下游恋保护对象的滞定洪拦泥或可持门续发展能力来絮联系的。僻（４）只有相威对稳定坝系才煮能够适用于坝耗系相对稳定理拌论的方法进行吊坝系规划和相酷对稳定程度评姑价。舌二、不同类型级区坝系相对稳训定系数的取值冤范围狸１．洪量模数萄对坝系相对稳茶定系数的影响欧洪量模数愁对坝系相对稳库定系数的影响侨主要表现在同醉一防洪保收标固准条件下，不钓同地区洪量模矮数（即单位面饱积产生的洪水挑量）差别较大昼，对坝地作物查的淹水深度差爬别也较大。如南果作物的最大堂淹水深度一定浆，则洪量模数井大的地区，作蛮物保收要求的薯相对稳定系数决要大一些。不排同地区、不同这防洪保收标准漂条件下，作物占最大淹水深度逃为７０ｃｍ时阻，坝系防洪保珍收的相对稳定俯系数见表１。猎由表１可知，扯１０年一遇洪佣水的洪量模数就在１．８万～惕４．８万ｍ３望／ｋｍ２之间昆，满足防洪保糊收相应的坝系豆相对稳定系数同在１／３９～们１／１５之间穗。可见，同样鸽的防洪保收标宅准，同样的作白物耐淹深度，题由于不同地区绩的洪量模数不棋同，其要求的挂坝系相对稳定荡系数差别也不驾同，相差在１驱倍以上。山２．侵蚀模数峰对坝系相对稳渗定系数的影响尚侵蚀模数统对坝系相对稳痕定系数的影响字主要表现在不帜同地区土壤侵惭蚀模数差别较照大，导致坝地步年平均淤积厚胁度差别也较大迹。如果年淤积寄厚度一定，则侧侵蚀模数大的精地区，要求的六相对稳定系数跑要大一些。不协同地区不同淤虏积厚度时，坝旧系加高工程量告要求的相对稳惜定系数见表１即。线由表１可欧知，土壤侵蚀食模数在５００死０～１８００平０ｔ／搬ａ市·六ｋｍ２之间时流，满足坝系加仇高工程量相应之的坝系相对稳举定系数在１／魂７８～１／２怨２之间。可见醉，同样的加高狮工程量，由于软不同地区的土愉壤侵蚀模数不走同，其要求的想坝系相对稳定扰系数差别很大手。目前治沟骨守干工程分布范烈围的土壤侵蚀惰模数在５００门０ｔ／袭ａ夕·哈ｋｍ２以上，练局部地区土壤缎侵蚀模数高达捷３００００～恭４００００ｔ厌／息ａ茫·般ｋｍ２，满足走坝体加高工程才量相应的坝系育相对稳定系数烤为１／１３～呀１／１０。谊３．不同类型术区坝系相对稳晶定系数的取值赔范围到从黄河中勿游地区１５条楼坝系统计分析隆我们可以看出镇：散在强度侵锅蚀区，坝系相课对稳定的制约气因素是防洪保弃收洪水的洪量司模数，由于土皇壤侵蚀模孕数小，容易满碎足年淤积厚度向３０ｃｍ的要州求，坝系相对惑稳定系数完全少由洪量模数控责制。坝系相对侧稳定系数为１毕／４０～１／肾１８。谊在极强度表侵蚀区，一般习在侵蚀模数小丧于１３０００调ｔ／暗ａ汤·鬼ｋｍ２的地区砌，坝系相对稳丘定系数仍由洪宿量模数控制；兔在侵蚀模数大兆于１３０００当ｔ／正ａ注·铃ｋｍ２的地区谣，坝系相对稳叹定系数则由土盛壤侵蚀模数控寨制。坝系相对强稳定系数为１嘉／３９～１／参１５。楼在剧烈侵炎蚀区，土壤侵随蚀模数成为制施约坝系相对稳拐定的决定因素强。坝系相对稳忽定系数为１／狂２６～１／１撇０。三、结论抬１．坝系的安问全条件轿坝系防洪泥标准取决于坝毒系中治沟骨干轨工程单坝的最掌低校核洪水标摸准。坝系的安葵全条件只与坝烤系中起控制作治用的治沟骨干帜工程的滞洪能畏力有关，与坝耀系相对稳定系化数的大小无关偷。即坝系的防航洪安全指标应跃用坝系中的治洪沟骨干工程校方核洪水标准来海检验，而不能泥用坝系相对稳约定系数来判断瞒。姓２．坝系的保友收条件与加高争工程量条件艇坝系的保洽收条件与加高仪工程量条件与体坝系相对稳定夸系数密切相关弦。坝系相对稳进定系数的大小妨，取决于沟道粒坝系所在小流纲域的１０年一像遇洪水的洪量没模数与土壤侵魔蚀模数的大小梳。虑３．不同类型京区坝系相对稳逢定系数的临界列值淡一般来说悉，强度、极强乘度和剧烈侵蚀殿区坝系相对稳清定系数的临界陷值分别在１／驻４０～１／１