小流域淤地坝系溃坝洪水特征与安全评价研究

摘要

本研究以黄土高原水土保持生态建设工程中的重点内容淤地坝系为研究对象，通过实地勘察、资料收集和数据模拟分析，以小流域淤地坝安全评价为研究核心，在系统分析典型流域淤地坝系演变历史的基础上，结合对流域淤地坝系溃坝洪水特征分析与溃坝条件下水深变化的模拟，分析影响淤地坝整体安全的因素，提取小流域淤地坝安全评价的相关指标，建立小流域淤地坝安全评价指标体系，同时以王茂沟小流域淤地坝为例，对王茂沟流域各淤地坝进行安全评价。本研究取得以下结沦:
　　(1)分析了王茂沟小流域淤地坝系的演变历史，阐明了王茂沟淤地坝系从单坝修筑到坝系相对稳定的形成过程，揭示了淤地坝系的演变历史。并且详细地勘察了王茂沟小流域淤地坝系现状与流域下挚面现状。王茂沟小流域淤地坝系的演变历史表明:无论淤地坝系是处于初建阶段、改（扩）建阶段、调整阶段还是相对稳定阶段，引起淤地坝水毁的主要原因是暴雨洪水，不同的是在遇到相同重现期暴雨，水毁损失程度不同。
　　(2)根据典型雨量站的暴雨过程资料，概化出了王茂沟流域的降雨雨型特征，结合相关的文献与资料，设计出了不同重现期的暴雨过程。区分了不同下挚面入渗的差异性，把王茂沟流域下垫面分成了坝地和坡地两部分分别进行入渗计算。详细地分析计算了王茂沟小流域每一座淤地坝坝控范围内的降雨、产流、坝址处洪峰流量、洪水过程及洪水总量过程。
　　(3)结合淤地坝现状情况、坝高库容曲线及前文计算出的洪水总量过程，分别计算了不同重现期暴雨条件下每座淤地坝水深的变化情况，发现在100年一遇的暴雨条件下，何家卯坝、王塔沟2＃坝、黄柏沟2#坝、关地沟3#坝及康和沟1#坝的水位高度超过了坝顶高度，针对这些发生漫顶溃坝的淤地坝，对其溃坝进行模拟，分别计算了溃口形态、溃决时间、最大溃决流量及溃决流量过程。充分考虑淤地坝的溃决对下游造成的影响，又重新计算了各淤地坝的水深变化情况，发现大部分淤地坝的滞洪库容相对比较充足，在上游淤地坝发生溃决后，下游淤地坝会把所有的溃坝洪水拦蓄在库区内，在很短时间内，下游淤地坝水深会发生突涨，但是不会再继续发生连锁溃坝。
　　(4)建立了小流域淤地坝安全评价指标体系，定量地评价了王茂沟流域各淤地坝的安全指数。通过对王茂沟流域淤地坝系演变历史的分析，结合对流域淤地坝溃坝洪水特征分析与溃坝条件下水深变化的模拟，分析了影响淤地坝整体安全的因素，根据淤地坝安全评价所要回答的问题提出了合理的指标，建立了一套较为完整的淤地坝安全评价指标体系，为黄土高原地区的淤地坝规划建设、安全运行和水土资源高效利用提供科学依据。王茂沟小流域大部分淤地坝都是处于接近安全状态，王茂沟1#坝是处于基本安全状态。从各个准则层来看，管理因素分值普遍太低，也导致了整个淤地坝的最终评价结果分值较低。由此可见王茂沟小流域淤地坝急需相关部门制定管理条例，加强管理

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 研究目的

1．4 研究内容

1．5 技术路线

2 研究区概况

2．1 典型小流域的选择

2．2 地理位置

2．3 自然概况

2．3．1 地形地貌

2．3．2 气象水文

2．4 社会经济状况

2．5 土壤侵蚀情况

3 王茂沟流域淤地坝系演变历史与流域下垫面调查

3．1 调查方法

3．2 王茂沟流域淤地坝演变历史与现状

3．2．1 演变历史

3．2．2 坝系现状

3．3 王茂沟流域下垫面现状

4 王茂沟流域暴雨洪水分析与计算

4．1 降雨特性分析

4．1．1 雨量站基本情况

4．1．2 雨量站雨型概化分析

4．2 设计暴雨量计算

4．2．1 设计点雨量计算

4．2．2 面雨量计算

4．2．3 净雨计算

4．3 推求设计洪水

4．3．1 坝址处洪峰流量的推求

4．3．2 坝址处洪水过程线的推求

4．4 洪水总量的计算

4．5 淤地坝系正常运行情况下的洪水分析

5 淤地坝系溃坝洪水特征分析与水深计算

5．1 坝系结构分析

5．2 淤地坝泄水建筑物泄流量计算

5．2．1 泄水建筑物形式

5．2．2 泄流量计算

5．3 不考虑泄水情况下各淤地坝水深计算

5．4 淤她坝溃决计算

5．4．1 溃口形态确定

5．4．2 溃决时间计算

5．4．3 最大溃决流量计算

5．4．4 溃坝流量过程线

5．5 考虑泄水及溃坝影响情况下各淤地坝水深计算

6 淤地坝安全评价研究

6．1 淤地坝溃坝原因分析

6．2 评价指标体系的构成及确定

6．2．1 指标体系建立的原则

6．2．2 评价指标体系的确定

6．2．3 指标变量测度和标准化

6．3 评价指标权重的确定

6．3．1 层次分析法

6．3．2 层次分析法的基本原理与步骤

6．3．3 层次分析法确定权重

6．4 淤地坝安全评价分值计算

6．4．1 层次分析法计算安全分值

6．4．2 安全等级划分标准

6．5 王茂沟小流域淤地坝安全评价

6．5．1 小流域淤地坝指标要素计算

6．5．2 小流域淤地坝安全评价

6．5．3 不同级联方式下安全评价

6．5．4 安全评价计算结果与实际情况的差异性分析

7 结论与建议

7．1 结论

7．2 建议

致谢

参考文献

附录