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主题:泥沙淤积论文写作 时间:2024-02-15

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摘 要:本文在对陕北黄土高原库坝群泥沙淤积治理模式研究的基础上,从该区地貌特征、水土流失成因出发,提出解决库坝群泥沙淤积的途径.具体采用沟头、支毛沟、干沟及坡面的综合治理,实现相对就地拦截泥沙,从而达到控制库坝淤积的目的.

关键词:陕北库坝群泥沙淤积沟道坡面治理

1. 问题的提出

陕北地处黄土高原.现有水库138座,其中大型1座,中型26座,小(一)型53座,小(二)型58座.现有治沟骨干工程327座,各类淤地坝3万余座.据统计,经2005年核定的138座水库中,库容已基本淤满的有新桥、旧城、杨伏井等20座水库,不能满足防洪标准(GB50201~94)的有98座水库,占总数的71%以上.1994年8月5日~10日在无定河的源头河流~红柳河上曾发生了一次约50年一遇的降水,流域内的西郊、西湾、鲍家湾等11座中小型水库几乎于一日内垮坝,该河干流咽喉部位的新桥水库及金鸡沙等下游水库,出现了岌岌可危的被动局面.同一时间,陕北3万余座淤地坝,一次水毁7,347座,其中垮掉1,590座.

多年的经验和教训已经证明,在陕北地处黄河中游多沙粗沙区修建库坝,首要解决的问题是泥沙.如在红柳河流域土壤侵蚀模数高达1.86×104t/km2.a的剧烈侵蚀地区,想以有限的库容,拦截无限的泥沙,不仅不经济,而且拦泥库坝自身也难以逃脱淤满为患的厄运.因此,片面追求用库坝拦泥而忽视水土保持综合治理,短期内虽然有效,但不可能持久,更不可能从根本上解决问题.

2. 库坝泥沙淤积的缘由

2.1 地貌特征

我国西北黄土高原在白垩纪末期处于准平原阶段,始新世初期准平原开始褶皱、拱曲,渐新世末期,准平原彻底解体.在以后漫长的地质年代,新构造运动剧烈,大面积的升降、断层活动,形成了一系列山体和盆地,这就是黄土沉积以前黄土高原的地貌基础.从第四纪初开始的大规模沉积过程,依次沉积了午域黄土、离石黄土、马兰黄土和全新世黄土.其间多次侵蚀、堆积轮回,在高原上发育了大量的河谷及各种形态的谷间地.直到今天,展现在我们面前的塬、梁、峁和千沟万壑相间的黄土高原地貌,是历经二三百万年的地质历史产物.而陕北则是我国西北黄土高原的主要组成部分,按成因划分主要属黄土高原剥蚀堆积类型.黄土堆积承袭了复杂的古地貌,而且堆积过程既有河流下切,又有局部隆起,因而形成了塬、梁、峁及和之相嵌的沟壑等多种形态的地貌.海拔高程在900~1500m之间,具体可划分为三大地貌类型,分别是长城以北风沙地貌、长城以南延安以北黄土丘陵沟壑地貌和延安以南黄土高原沟壑地貌.第四系黄土状土覆盖厚度一般为50~150m,高者达190m.陕北地貌特征见下表.

2.2 水土流失

陕北黄土高原以其特有的大范围深厚黄土沉积和强烈的水土流失而为世人瞩目.该区是黄河中游水土流失最严重的地区,据2003年全国土壤侵蚀遥感普查资料,陕北水土流失面积6.61万km2,占总土地面积的82.73%.其中,中度侵蚀面积为1.41万km2,占全区水土流失面积的21.33%;强度侵蚀面积为1.62万km2,占全区水土流失面积的24.51%;极强度侵蚀面积为1.24万km2,占全区水土流失面积的18.76%;剧烈侵蚀面积为1.55万km2,占全区水土流失面积的23.45%.局部地区的侵蚀模数高达40000t/km2.a,为全国之首,世界所罕见,是黄河泥沙及粗沙的主要来源地.

2.3 库坝泥沙淤积

黄土高原大部分为抗蚀性、抗冲性很弱的土壤,其类型主要有黄绵土、风沙土、黑垆土,其中黄绵土广泛分布全区的梁、峁、坡、沟、塬面及川台地,一般粉粒含量50%~60%,遇暴雨易流失;风沙土分布于长城沿线,1.0~0.05mm的粉粒占80%,遇风易流动;黑垆土多零星分布,主要见于黄土丘陵残塬顶部,粗粉粒含量约占52%,抗冲、抗蚀力较差.在经过日益严重的自然和人为因素加速侵蚀后,使原有相对和缓的起伏地形日益沟壑化和陡坡化,沟壑密度达3~5 km/km2,高者达6~8km/km2,>25°的土地面积占总土地面积60%以上,加之失去植物保护的类下垫面,一遇暴雨即产生严重的水土流失.陕北库坝群大多集中分布于入黄的二级支流和一级支流的源头,这些支流的两侧有很多大小不等的小流域汇入,又为沟道,这些小流域是由毛沟、支沟和干沟组成,从而构成了泥沙输送系统.暴雨季节在坡面上产生的水流和泥沙,首先通过沟谷坡上的切沟(即沟头)汇入毛沟,毛沟的流量和含沙量过程是由不同切沟的水、沙汇流过程相互叠加构成的,同样,当各条毛沟径流、泥沙汇入支沟、再汇入干沟,期间随着流域面积的不断加大,水、沙量急剧增加,另外,由于坡面和沟道的比降陡,地表汇流速度快,相对而言,小流域的调蓄能力有限,这样,众多大量的小流域水、沙就进入了支流上分布的库坝内,并逐渐形成了泥沙淤积.

3. 解决库坝泥沙淤积的根本途径

在剖析库坝泥沙淤积来源的基础上,解决库坝泥沙淤积的根本途径是库坝上游两岸众多小流域的沟头、支毛沟及干沟的治理和防护.

3.1沟头防护措施

陕北黄土高原丘陵沟壑区强烈的水土流失,泥沙搬移始于沟头.通过历次实地考察,可明显看出沟头侵蚀的主要形式为溯源和重力侵蚀,从而导致沟壑面积不断扩大,沟间坡地不断缩小.沟头的溯源侵蚀是由向沟头汇集的坡面径流顺沟头陡坡急速下切而引起的.为了有效预防和控制因径流汇集冲掏而引起沟头前进、沟岸扩张和沟底下切,沟头防护主要应采用工程和林草两大措施.

3.1.1沟头防护工程措施

其形式主要有沟埂式和沟埂涝池式两种.

沟埂式多在沟头上部有完整的坡地时采用,沟埂距沟边的距离一般以1~3倍的沟头谷深来确定,并按等高线位置定线.具体施工时应采取上挖下垫,挖沟筑埂,层层夯实,一般埂高1m,顶宽0.5m,底宽1m,以形成沟头防护埂.沟埂定线时应结合考虑地形条件,尽可能使筑埂后埂内蓄水能得以灌溉利用.

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