西黑黛小流域坝系评价技术应用研究

　　[摘要]：小流域坝系监测评价涉及到数据采集、数据组织、分析评价等项工作，为了实现从数据采集、数据组织、分析评价的系统化操作，本文在水利部公益性行业科研专项项目“小流域坝系监测评价技术研究”过程中开发了一个完整的小流域坝系监测评价信息系统，为了进一步验证所开发的系统与小流域坝系建设实际的相符性，指导监测评价人员顺利完成从小流域坝系监测的数据采集、数据组织、分析评价工作，选择内蒙古准格尔旗西黑黛小流域坝系建设为评价案例，系统展示了小流域坝系监测的数据采集、数据组织、分析评价的全部过程
　　关健词：坝系，评价
　　前言
　　为了促进黄土高原小流域坝系建设的健康发展，在黄土高原不同水土流失类型区选择小流域坝系，布设水沙和雨量监测站、泥沙淤积和效益监测点，连续监测小流域坡面治理措施、降雨量、淤积量和输沙量等。通过对淤地坝工程的质量和效果以及所在流域的水土流失及其防治状况，进行定期、定位监测，选择典型小流域坝系，验证监测评价方法的可行性。同时，评价坝系的稳定性、坝系建设对生态环境、社会经济的影响和对小流域减水减沙的影响。
　　1西黑黛小流域基本情况
　　西黑岱小流域位于黄土高原北部内蒙古准格尔旗，是黄河一级支流皇甫川流域的二级支沟。属黄土丘陵沟壑区第一副区。由于其胶结程度差，成岩作用弱，极易产生风、水蚀。地质构造运动主要表现为地壳的升降运动。形成了现在的沟壑纵横，支离破碎的地貌景观，沟壑密度3.7km/km2，流域海拔高度在1152m—1401m之间，流域面积32km2。
　　西黑岱流域属黄土丘陵沟壑区第一副区，胶结程度差，成岩作用弱，土壤侵蚀十分严重。主沟较为宽阔，支毛沟切割较深，沟底狭窄，沟坡较陡，侵蚀剧烈，土壤侵蚀量大多来源于沟谷地，其侵蚀量占流域侵蚀量的60%至70%。
　　该流域土壤侵蚀的类型主要有：水力侵蚀、风力侵蚀，重力侵蚀等。
　　西黑岱流域沟道坝系建设规模为新建骨干坝两座，中型淤地坝7座，小型淤地坝9座，坝系工程国家投资360万元，建设期为1年，2004年10月份开工建设，2005年5月份竣工；从竣工后的几年来看工程布局较为合理，运行较为正常。
　　2西黑黛小流域坝系监测数据与数据整理
　　收集到的西黑黛小流域坝系有关数据有地形数据（DEM）、小流域遥感图像（快鸟图像）数据。其中地形图和遥感图像是从地理信息角度进行小流域监测数据采集和评价的主要数据源。地形数据主要包括地形等高线和高程点。数据整理主要是进行数据组织规范化和从基础数据派生或衍生出相应的数据。监测表数据包括2006、2007、2008、2009、2010五个年度。
　　3小流域地理信息数据处理
　　小流域遥感图像和DEM含有丰富的小流域自然、经济、环境、生态和土壤侵蚀信息，然而这些信息出于隐含状态，需要采用一定的丰富和技术提取，形成适用的信息形态。DEM作为典型的三维描述，包含多样的地形信息，如坡度、坡向、高程等。通过地形分析，提取专题研究需要的信息。遥感图像包含丰富的地面信息。在小流域坝系监测评价中，通过遥感图像解译，可以获得许多重要的数据。
　　4西黑黛小流域坝系评价
　　小流域坝系评价以监测数据为基础，以坝系建设、坝系效益和坝系安全为目标，采用科学定性与定量相结合的方法进行评价
　　4.1西黑黛小流域土壤侵蚀强度评价
　　西黑黛小流域面积33.857km2，侵蚀轻度以上面积22.25km2，侵蚀面积占65.71%。在侵蚀面积中，轻度侵蚀面积3.17km2，占小流域面积13.07%；剧烈侵蚀面积5.13km2，占小流域面积21.18，强度以上侵蚀面积合计为12.64km2，占侵蚀总面积一半。关于土壤侵蚀面积统计结果见表4-1。
　　表4-1西黑黛小流域土壤侵蚀强度统计
　　级别 面积（km2） 面积% 面积累计%
　　轻度 3.17 13.07 13.07
　　中度 8.43 34.76 47.83
　　强度 5.07 20.92 68.74
　　极强度 2.44 10.06 78.81
　　剧烈 5.13 21.18 99.98
　　合计 24.25 100.00 100.00
　　
　　按照各种侵蚀级别一般的其侵蚀描述计算，西黑黛小流域年合计产沙18.72万吨，平均侵蚀描述为7700t/km2.a。西黑黛小流域产沙量状况统计见表4-2。
　　表4-2西黑黛小流域产沙统计
　　级别 面积（km2） 平均侵蚀模数（t/km2.a） 侵蚀数量（t）
　　轻度 3.17 1000 3167
　　中度 8.43 5000 42131
　　强度 5.07 8000 40561
　　极强度 2.44 10000 24391
　　剧烈 5.13 15000 77000
　　合计 24.25  187252
　　
　　.4.2坝系结构评价
　　在西黑黛小流域坝系结构评价中，根据对西黑黛小流域坝系数据的监测，应用以下计算，得出相应的数据，以便在今后的研究中分析评价。鉴于当前监测项目数据不满足本课题研究评价确定的监测数据要求，因此样例只对部分指标进行计算。
　　1）土壤侵蚀强度
　　
　　极强度面积：2.439146比：2.439146/33.83837×100％=7.2％
　　剧烈：5.133355比：5.133355/33.83837×100％=15.2％
　　强度：5.070164比：5.070164/33.83837×100％=15.0％
　　中度：8.426386比：8.426386/33.83837×100％=24.9％
　　轻度：3.167161比：3.167161/33.83837×100％=9.36％
　　0：9.602158比：9.602158/33.83837×100％=28.4％
　　中度及以下：21.195705比：21.195705/33.83837×100％=62.6％
　　剧烈、极强烈：7.57250比：7.572501/33.83837×100％=22.4％
　　总：33.83837（单位：km2）
　　2）坝系数量适宜性
　　西黑黛小流域面积33.857km2，水土流失分区属黄土丘陵沟壑区一、二副区，水土流失以沟蚀面蚀为主，属于强烈侵蚀区，按照《小流域坝系建设标准》确定的指标，骨干坝控制面积为3km2，因此，应当建设的骨干坝数为：
　　V5=A小流域／A骨干坝
　　骨干坝控制面积为3—8km2，小流域面积为33.83837km2。所以，得出最多需要建骨干坝数量为33.83837/3≈12,最少为33.83837/8≈5.
　　3）淤地坝拦泥能力：
　　V8=V拦泥量／V设计拦泥×100%
　　其中总拦泥量5.77万吨，小流域产沙量为9.62万吨，故拦泥能力为60%。
　　4）坝控面积适宜性：
　　V11=A坝控面积／A标准面积×100%
　　=(31.1/9)/3=115%
　　  骨干坝总控制面积为31.1km2，所以，根据计算结果分析，西黑黛坝系坝控面积适宜性较好。
　　5）拦沙效率
　　=/×100％
　　拦沙效率是指小流域坝系拦沙量与小流域产沙量的比值。黑西岱小流域坝系拦沙量为5.77万吨，黑西岱小流域产沙量为9.62万吨，黑西岱小流域坝系拦沙效率为60%。这说明黑西岱小流域坝系拦沙效率达到了中等水平。
　　6）坝地利用率
　　=/×100％
　　坝地利用率是坝地利用面积和坝地面积的比值。黑西岱小流域坝地利用面积为60hm2，坝地面积为114hm2，黑西岱小流域坝地利用率为52.63%，略低于上年基数。
　　7）淤地面积变化
　　=－
　　黑西岱小流域坝系新增淤地面积10.78hm2，累计淤地面积已为114hm2。
　　了耕地安全。
　　8）减少输沙
　　=/×100％
　　西黑岱小流域坝系拦沙量为5.77万吨，占小流域产沙量的60%，减少了小流域的输沙量。
　　9）溃跨坝状况：
　　V32=N溃跨／N×100%
　　通过西黑岱小流域坝系溃跨坝状况监测得出结论：西黑岱小流域坝系无溃跨坝状况，故运行状况良好。

《西黑黛小流域坝系评价技术应用研究》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 西黑黛小流域坝系评价技术应用研究

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-15675