基于坝前淤积厚度的淤地坝拦沙量计算方法

张麟 高云飞 刘晓燕

摘 要：淤地坝是黄土高原水土流失严重地区的主要水土保持工程措施之一，准确计算淤地坝的拦沙量，对预测未来黄河输沙量、确定新时期黄河治理开发方略等具有重要意义。为探索更精确、实用的淤地坝拦沙量计算方法，基于收集到的典型淤地坝设计文件中的库容曲线数据和实测淤积资料等，通过点绘淤地坝库容曲线（即库容Ｖ 与坝高Ｈ 关系曲线） 和函数拟合，分区（黄土丘陵沟壑区各副区和黄土高塬沟壑区）建立了基于坝前淤积厚度的拦沙量计算公式。研究表明：黄土高原地区淤地坝库容曲线符合幂函数关系，对３５ 座典型淤地坝按幂函数Ｖ ＝ａＨｂ进行拟合，确定系数Ｒ２均在０．９４０ ０ 以上，式中系数ａ 与指数ｂ 成负相关的对数函数关系且ａ、ｂ 值可由淤地坝总坝高、总库容来确定；分区建立的淤地坝拦沙量计算公式，确定系数Ｒ２ 均在０．８８０ ０ 及以上，用２０ 座有设计资料的淤地坝对建立的拦沙量计算公式进行验证，最大误差在３０％以内、平均误差为４．２２％，能够满足淤地坝拦沙量估算的精度要求。

关键词：淤地坝；拦沙量；库容曲线；计算公式；黄土高原

中图分类号：Ｓ１５７．３＋ １；ＴＶ１４５＋ １ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．１２．０２０

引用格式：张麟，高云飞，刘晓燕．基于坝前淤积厚度的淤地坝拦沙量计算方法［Ｊ］．人民黄河，２０２３，４５（１２）：１１３－１１６，１６２．

０ 引言

淤地坝是黄土高原水土流失严重地区的主要水土保持工程措施之一［１］ ，具有减少入黄泥沙、增加高产基本农田、提高粮食产量、优化种植结构、改善当地交通条件等作用［２］ 。准确计算淤地坝的拦沙量，对预测未来黄河输沙量、确定新时期黄河治理开发方略等具有重要意义。淤地坝拦沙量及其确定方法一直是治黄科技工作者研究的重点课题之一，如：早在１９８１ 年李保如等［３］ 就推导了不同断面形式沟道中淤地坝淤地面积和拦沙量计算公式，并在实测资料分析的基础上提出了淤地坝拦沙量与坝前淤积厚度的经验关系式；２００４ 年冉大川等［４］ 對黄河中游地区淤地坝的减洪减沙及减蚀作用进行分析，提出了淤地坝减洪量、拦沙量和减蚀量计算方法；２００６ 年许炯心等［５］ 对２０ 世纪５０—９０ 年代无定河流域淤地坝拦沙效应进行了研究，结果表明淤地坝拦沙量在２０ 世纪７０ 年代达到峰值，之后淤地坝拦沙量及其占水土保持措施总减沙量的比例均呈现衰减趋势；２０１０ 年吴伟等［６］ 对中小型淤地坝泥沙淤积量计算方法进行了研究，认为可根据淤地坝坝内淤积特征选择实测法、水文比拟法、淤积体概化法、坝区淤积粗估法等确定淤积量；２０１２ 年朱旭东等［７］ 建立小型水库及淤地坝泥沙淤积体概化模型，对好水川流域小型水库及淤地坝泥沙淤积量进行了估算。