黄土高原小流域淤地坝系优化研究

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淤地坝作为黄土高原地区一项重要的水土保持工程措施,在减少入黄泥沙、改善生态环境、促进当地发展等方面发挥着不可替代的作用。随着国家对水土流失问题的日益重视以及在水土保持方面的大力投入,黄土高原地区的小流域综合治理成为治理水土流失的重点。淤地坝,特别是小流域沟道中的淤地坝系,在小流域综合治理中起到关键作用。因此,对小流域淤地坝系优化进行研究,具有重要的现实意义和应用价值。本文通过广泛查阅国内外的相关文献资料并深入黄土高原小流域综合治理的现场调研勘察,在已有研究成果的基础上,结合目前黄土高原小流域坝系建设的实际情况以及今后的发展方向,将理论分析与实际应用相结合,对小流域淤地坝系优化进行研究,主要研究成果为:(1)建设淤地坝,坝址选择至关重要。淤地坝的坝址选择必须统筹考虑经济、社会、生态等多方面因素。其中,有些因素可以定量分析,有些因素只能定性分析。通过运用层次分析法,将定性分析与定量分析结合起来,选取具有广泛代表性的因素作为目标层、准则层和指标层,建立淤地坝坝址优选的综合评价体系。采用专家评分法,对符合条件的坝址的相应指标进行评分,将专家评分的平均值与指标对应的权重相乘之后求和,得出每处坝址的最终得分,从若干坝址中选择最优坝址。(2)在对小流域进行综合治理时,由于资金、人力、物力等因素的限制,小流域沟道中规划建设的若干淤地坝往往难以一次建成,通常采用分期分批实施的建设方式。如何科学合理地对坝系中的淤地坝进行分期建设,使其发挥最大的综合效益。因此,必须对坝系的建设时序优化进行研究。通过对淤地坝建设所产生的拦泥、生产、防洪、灌溉等方面的效益以及建设所需的工程费用进行分析,并考虑社会折现率,效益费用比最大时的坝系建设时序即为小流域坝系建设的最佳时序。(3)目前,在实际工程中,很多淤地坝采用一次设计、分期加高,最终达到设计坝高的建设方式。采用这种方式对淤地坝进行分期加高,可以充分利用坝前淤积的泥土充当部分坝体土方工程量。但是,分期加高的次数如何确定,每次加高的高度如何选取,是淤地坝分期加高必须首先解决的问题。建立以淤地坝分期加高的全部费用现值为目标函数的数学模型,以全部费用现值最小的分期加高方式作为淤地坝分期加高的最优加高方式。总之,随着我国治理水土流失的力度不断加大,作为水土流失治理重点的黄土高原地区小流域综合治理受到广泛关注和高度重视。淤地坝作为小流域综合治理的一项重要的工程措施,在水土保持方面所发挥的作用日益凸显。通过建设小流域淤地坝系,兼顾上下游、干支沟,发挥系统的整体功能,实现小流域的综合治理。因此,对小流域淤地坝系优化进行研究是非常必要和迫切的。通过对坝址优选、建设时序、分期加高等三个方面进行系统性研究,得出一系列具有实际意义和参考价值的研究成果,对于黄土高原小流域淤地坝系的规划、建设和管理具有积极的推动作用,同时,对进一步丰富和完善坝系建设以及小流域综合治理的理论体系具有重要意义。
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