水利工程論文-壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的研究與應(yīng)用.doc

水利工程論文-壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的研究與應(yīng)用摘要：小流域溝道壩系建設(shè)是黃河中游多沙粗沙區(qū)水土保持生態(tài)建設(shè)的重點(diǎn)工程。壩系相對(duì)穩(wěn)定理論的研究對(duì)今后搞好相對(duì)穩(wěn)定壩系規(guī)劃與建設(shè)具有十分重要的意義。通過對(duì)壩系相對(duì)穩(wěn)定理論的研究，并結(jié)合正在開展的黃河中游地區(qū)條壩系可行性研究報(bào)告編制的實(shí)踐，提出了壩系相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)涵、壩系與相對(duì)穩(wěn)定壩系的區(qū)別以及不同類型區(qū)壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的取值范圍關(guān)鍵詞：壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)研究一、壩系與壩系相對(duì)穩(wěn)定的概念及內(nèi)涵壩系壩系是指小流域溝道中由骨干壩、生產(chǎn)壩、塘壩等小多成群的壩群所組成的相互配合的工程體系。在壩系中，不同類型的單壩所起的作用不同，對(duì)壩系防洪攔泥起控制作用的壩稱為骨干壩（或治溝骨干工程），以攔泥淤地、發(fā)展生產(chǎn)為主要目的的壩稱為生產(chǎn)壩（或淤地壩），以蓄水、灌溉為主要目的的壩稱為塘壩（或小水庫(kù)）。受投資、自然條件等因素的限制，單壩的防洪保收、攔泥滯洪、防御洪水的能力較低，易造成工程損壞。而在壩系中，由于布設(shè)了控制性骨干工程，各壩按照分工要求聯(lián)合運(yùn)用，大大提高了小流域溝道工程的防洪保收、抗御自然災(zāi)害的能力。壩系相對(duì)穩(wěn)定的概念所謂壩系相對(duì)穩(wěn)定，是指小流域壩系工程建設(shè)總體上達(dá)到一定規(guī)模，通過治溝骨干工程、淤地壩和塘壩群的聯(lián)合調(diào)洪、攔泥和蓄水，使小流域洪水泥沙得到充分利用，在較大暴雨（年一遇）洪水條件下，壩系中的治溝骨干工程的安全可以得到保證；在較小暴雨（年一遇）洪水條件下，壩地作物可以保收；壩地年平均淤積厚度小于，需要加高的壩體工程量相當(dāng)于基本農(nóng)田歲修的單位工程量。壩系來水來沙與壩體加高達(dá)到一種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，壩系可實(shí)現(xiàn)持續(xù)安全和高效利用。在壩系相對(duì)穩(wěn)定研究中，把小流域壩系中淤地面積與壩系控制面積的比值稱為壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)。壩系相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)涵從壩系相對(duì)穩(wěn)定的概念出發(fā)，對(duì)于一條小流域溝道壩系工程，要達(dá)到壩系相對(duì)穩(wěn)定，必須同時(shí)滿足以下條件：（）壩系安全條件。即保證壩系在一定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)洪水下安全運(yùn)行的條件。壩系的防洪安全是由壩系中的治溝骨干工程承擔(dān)的。因此壩系的安全標(biāo)準(zhǔn)取決于壩系中治溝骨干工程的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。按現(xiàn)行的水土保持治溝骨干工程暫行技術(shù)規(guī)范，治溝骨干工程的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，庫(kù)容在萬萬的工程為年一遇年一遇洪水，庫(kù)容在萬萬的工程為年一遇年一遇洪水。所以，壩系的防洪安全條件最低為年一遇洪水。也就是說，壩系達(dá)到設(shè)計(jì)淤積高度后，流域中起控制作用的各治溝骨干工程的滯洪庫(kù)容大于相應(yīng)的校核洪水總量。（）壩系保收條件。即壩系在設(shè)計(jì)保收暴雨（年一遇）洪水作用下，能夠保證壩地作物安全生長(zhǎng)而不被洪水淹死的最低條件。也就是說，壩系達(dá)到設(shè)計(jì)淤積高度后，壩系在設(shè)計(jì)保收洪水作用下，壩地淹水深度小于作物最大耐淹深度。根據(jù)黃河中游地區(qū)黃土丘陵溝壑區(qū)第一副區(qū)的調(diào)查結(jié)果，壩地最大積水深度小于、且壩地內(nèi)清水通過放水建筑物在天內(nèi)排完時(shí)，壩地農(nóng)作物仍能高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。（）壩系加高工程量條件。即壩系中壩體年平均加高的工程量相當(dāng)于農(nóng)田基建的單位工程量。壩系達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，壩地還在淤積，當(dāng)壩地的平均淤積厚度小于時(shí)，壩系中各單壩每年需要加高壩體的工程量相當(dāng)于一般基本農(nóng)田的單位維修量，群眾可以自己加高維護(hù)，不需要列入基本建設(shè)項(xiàng)目，從而實(shí)現(xiàn)流域水沙的相對(duì)平衡和壩系工程的可持續(xù)利用。（）壩系控制洪水泥沙的條件。即壩系中的治溝骨干工程對(duì)小流域洪水泥沙的控制條件。當(dāng)發(fā)生一般洪水時(shí)，泥沙淤積壩地，清水排泄；當(dāng)發(fā)生壩系設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，洪水被攔截在骨干壩中，使泥沙不出溝。因此，喪失滯洪和攔沙能力的壩系與相對(duì)穩(wěn)定壩系的區(qū)別（）壩系涵蓋了相對(duì)穩(wěn)定壩系，相對(duì)穩(wěn)定是壩系發(fā)展的更高階段。（）壩系在設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)允許洪水泥沙排泄到系統(tǒng)之外，而相對(duì)穩(wěn)定壩系在設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)可以將清水排出系統(tǒng)之外，不允許將洪水泥沙排泄到系統(tǒng)之外。（）壩系中各壩的相關(guān)性是通過壩系下游保護(hù)對(duì)象的安全生產(chǎn)或維持性運(yùn)行來聯(lián)系的，而相對(duì)穩(wěn)定壩系中各壩的相關(guān)性是通過壩系下游保護(hù)對(duì)象的滯洪攔泥或可持續(xù)發(fā)展能力來聯(lián)系的。（）只有相對(duì)穩(wěn)定壩系才能夠適用于壩系相對(duì)穩(wěn)定理論的方法進(jìn)行壩系規(guī)劃和相對(duì)穩(wěn)定程度評(píng)價(jià)。二、不同類型區(qū)壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的取值范圍洪量模數(shù)對(duì)壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響洪量模數(shù)對(duì)壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響主要表現(xiàn)在同一防洪保收標(biāo)準(zhǔn)條件下，不同地區(qū)洪量模數(shù)（即單位面積產(chǎn)生的洪水量）差別較大，對(duì)壩地作物的淹水深度差別也較大。如果作物的最大淹水深度一定，則洪量模數(shù)大的地區(qū)，作物保收要求的相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)要大一些。不同地區(qū)、不同防洪保收標(biāo)準(zhǔn)條件下，作物最大淹水深度為時(shí)，壩系防洪保收的相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)見表。由表可知，年一遇洪水的洪量模數(shù)在萬萬之間，滿足防洪保收相應(yīng)的壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)在之間?？梢?，同樣的防洪保收標(biāo)準(zhǔn)，同樣的作物耐淹深度，由于不同地區(qū)的洪量模數(shù)不同，其要求的壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)差別也不同，相差在倍以上。侵蝕模數(shù)對(duì)壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響侵蝕模數(shù)對(duì)壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響主要表現(xiàn)在不同地區(qū)土壤侵蝕模數(shù)差別較大，導(dǎo)致壩地年平均淤積厚度差別也較大。如果年淤積厚度一定，則侵蝕模數(shù)大的地區(qū)，要求的相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)要大一些。不同地區(qū)不同淤積厚度時(shí)，壩系加高工程量要求的相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)見表。由表可知，土壤侵蝕模數(shù)在之間時(shí)，滿足壩系加高工程量相應(yīng)的壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)在之間?？梢?，同樣的加高工程量，由于不同地區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)不同，其要求的壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)差別很大。目前治溝骨干工程分布范圍的土壤侵蝕模數(shù)在以上，局部地區(qū)土壤侵蝕模數(shù)高達(dá)，滿足壩體加高工程量相應(yīng)的壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)為。不同類型區(qū)壩系相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的取值范圍從黃河中游地區(qū)條壩系統(tǒng)計(jì)分析我們可以看出：在強(qiáng)度侵蝕區(qū)，壩系相對(duì)穩(wěn)定的制約因素是防洪保收洪水的洪量模數(shù)，由于土壤侵蝕模