基于壩前淤積厚度的淤地壩攔沙量計算方法

張麟 高云飛 劉曉燕

摘 要：淤地壩是黃土高原水土流失嚴重地區(qū)的主要水土保持工程措施之一，準確計算淤地壩的攔沙量，對預測未來黃河輸沙量、確定新時期黃河治理開發(fā)方略等具有重要意義。為探索更精確、實用的淤地壩攔沙量計算方法，基于收集到的典型淤地壩設計文件中的庫容曲線數(shù)據(jù)和實測淤積資料等，通過點繪淤地壩庫容曲線（即庫容Ｖ 與壩高Ｈ 關系曲線） 和函數(shù)擬合，分區(qū)（黃土丘陵溝壑區(qū)各副區(qū)和黃土高塬溝壑區(qū)）建立了基于壩前淤積厚度的攔沙量計算公式。研究表明：黃土高原地區(qū)淤地壩庫容曲線符合冪函數(shù)關系，對３５ 座典型淤地壩按冪函數(shù)Ｖ ＝ａＨｂ進行擬合，確定系數(shù)Ｒ２均在０．９４０ ０ 以上，式中系數(shù)ａ 與指數(shù)ｂ 成負相關的對數(shù)函數(shù)關系且ａ、ｂ 值可由淤地壩總壩高、總庫容來確定；分區(qū)建立的淤地壩攔沙量計算公式，確定系數(shù)Ｒ２ 均在０．８８０ ０ 及以上，用２０ 座有設計資料的淤地壩對建立的攔沙量計算公式進行驗證，最大誤差在３０％以內(nèi)、平均誤差為４．２２％，能夠滿足淤地壩攔沙量估算的精度要求。

關鍵詞：淤地壩；攔沙量；庫容曲線；計算公式；黃土高原

中圖分類號：Ｓ１５７．３＋ １；ＴＶ１４５＋ １ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．１２．０２０

引用格式：張麟，高云飛，劉曉燕．基于壩前淤積厚度的淤地壩攔沙量計算方法［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（１２）：１１３－１１６，１６２．

０ 引言

淤地壩是黃土高原水土流失嚴重地區(qū)的主要水土保持工程措施之一［１］ ，具有減少入黃泥沙、增加高產(chǎn)基本農(nóng)田、提高糧食產(chǎn)量、優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、改善當?shù)亟煌l件等作用［２］ 。準確計算淤地壩的攔沙量，對預測未來黃河輸沙量、確定新時期黃河治理開發(fā)方略等具有重要意義。淤地壩攔沙量及其確定方法一直是治黃科技工作者研究的重點課題之一，如：早在１９８１ 年李保如等［３］ 就推導了不同斷面形式溝道中淤地壩淤地面積和攔沙量計算公式，并在實測資料分析的基礎上提出了淤地壩攔沙量與壩前淤積厚度的經(jīng)驗關系式；２００４ 年冉大川等［４］ 對黃河中游地區(qū)淤地壩的減洪減沙及減蝕作用進行分析，提出了淤地壩減洪量、攔沙量和減蝕量計算方法；２００６ 年許炯心等［５］ 對２０ 世紀５０—９０ 年代無定河流域淤地壩攔沙效應進行了研究，結(jié)果表明淤地壩攔沙量在２０ 世紀７０ 年代達到峰值，之后淤地壩攔沙量及其占水土保持措施總減沙量的比例均呈現(xiàn)衰減趨勢；２０１０ 年吳偉等［６］ 對中小型淤地壩泥沙淤積量計算方法進行了研究，認為可根據(jù)淤地壩壩內(nèi)淤積特征選擇實測法、水文比擬法、淤積體概化法、壩區(qū)淤積粗估法等確定淤積量；２０１２ 年朱旭東等［７］ 建立小型水庫及淤地壩泥沙淤積體概化模型，對好水川流域小型水庫及淤地壩泥沙淤積量進行了估算。