水利工程論文-壩系相對穩(wěn)定系數(shù)的研究與應用摘要：小流域溝道壩系建設是黃河中游多沙粗沙區(qū)水土保持生態(tài)建設的重點工程。壩系相對穩(wěn)定理論的研究對今后搞好相對穩(wěn)定壩系規(guī)劃與建設具有十分重要的意義。通過對壩系相對穩(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告編制的實踐，提出了壩系相對穩(wěn)定的內(nèi)涵、壩系與相對穩(wěn)定壩系的區(qū)別以及不同類型區(qū)壩系相對穩(wěn)定系數(shù)的取值范圍關(guān)鍵詞：壩系相對穩(wěn)定系數(shù)研究一、壩系與壩系相對穩(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）。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，由于布設了控制性骨干工程，各壩按照分工要求聯(lián)合運用，大大提高了小流域溝道工程的防洪保收、抗御自然災害的能力。壩系相對穩(wěn)定的概念所謂壩系相對穩(wěn)定，是指小流域壩系工程建設總體上達到一定規(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到一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)，壩系可實現(xiàn)持續(xù)安全和高效利用。在壩系相對穩(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穩(wěn)定系數(shù)。壩系相對穩(wěn)定的內(nèi)涵從壩系相對穩(wěn)定的概念出發(fā)，對于一條小流域溝道壩系工程，要達到壩系相對穩(wěn)定，必須同時滿足以下條件：（）壩系安全條件。即保證壩系在一定設防標準洪水下安全運行的條件。壩系的防洪安全是由壩系中的治溝骨干工程承擔的。因此壩系的安全標準取決于壩系中治溝骨干工程的校核洪水標準。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準，庫容在萬萬的工程為年一遇年一遇洪水，庫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，壩系達到設計淤積高度后，流域中起控制作用的各治溝骨干工程的滯洪庫容大于相應的校核洪水總量。（）壩系保收條件。即壩系在設計保收暴雨（年一遇）洪水作用下，能夠保證壩地作物安全生長而不被洪水淹死的最低條件。也就是說，壩系達到設計淤積高度后，壩系在設計保收洪水作用下，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，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于農(nóng)田基建的單位工程量。壩系達到相對穩(wěn)定時，壩地還在淤積，當壩地的平均淤積厚度小于時，壩系中各單壩每年需要加高壩體的工程量相當于一般基本農(nóng)田的單位維修量，群眾可以自己加高維護，不需要列入基本建設項目，從而實現(xiàn)流域水沙的相對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小流域洪水泥沙的控制條件。當發(fā)生一般洪水時，泥沙淤積壩地，清水排泄；當發(fā)生壩系設防標準洪水時，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穩(wěn)定壩系的區(qū)別（）壩系涵蓋了相對穩(wěn)定壩系，相對穩(wěn)定是壩系發(fā)展的更高階段。（）壩系在設防標準內(nèi)允許洪水泥沙排泄到系統(tǒng)之外，而相對穩(wěn)定壩系在設防標準內(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對象的安全生產(chǎn)或維持性運行來聯(lián)系的，而相對穩(wěn)定壩系中各壩的相關(guān)性是通過壩系下游保護對象的滯洪攔泥或可持續(xù)發(fā)展能力來聯(lián)系的。（）只有相對穩(wěn)定壩系才能夠適用于壩系相對穩(wěn)定理論的方法進行壩系規(guī)劃和相對穩(wěn)定程度評價。二、不同類型區(qū)壩系相對穩(wěn)定系數(shù)的取值范圍洪量模數(shù)對壩系相對穩(wěn)定系數(shù)的影響洪量模數(shù)對壩系相對穩(wěn)定系數(shù)的影響主要表現(xiàn)在同一防洪保收標準條件下，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穩(wěn)定系數(shù)要大一些。不同地區(qū)、不同防洪保收標準條件下，作物最大淹水深度為時，壩系防洪保收的相對穩(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，滿足防洪保收相應的壩系相對穩(wěn)定系數(shù)在之間?？梢?，同樣的防洪保收標準，同樣的作物耐淹深度，由于不同地區(qū)的洪量模數(shù)不同，其要求的壩系相對穩(wěn)定系數(shù)差別也不同，相差在倍以上。侵蝕模數(shù)對壩系相對穩(wěn)定系數(shù)的影響侵蝕模數(shù)對壩系相對穩(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)，要求的相對穩(wěn)定系數(shù)要大一些。不同地區(qū)不同淤積厚度時，壩系加高工程量要求的相對穩(wěn)定系數(shù)見表。由表可知，土壤侵蝕模數(shù)在之間時，滿足壩系加高工程量相應的壩系相對穩(wěn)定系數(shù)在之間?？梢姡瑯拥募痈吖こ塘?，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，滿足壩體加高工程量相應的壩系相對穩(wěn)定系數(shù)為。不同類型區(qū)壩系相對穩(wěn)定系數(shù)的取值范圍從黃河中游地區(qū)條壩系統(tǒng)計分析我們可以看出：在強度侵蝕區(qū)，壩系相對穩(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