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窟野河流域沟道坝系建设布局及前景分析的论文

论文 时间:2018-06-12 我要投稿

窟野河流域沟道坝系建设布局及前景分析的论文

  摘要:流域水沙分析和沟道特征调查表明,窟野河流域共有大小沟道595条,其中3~10km2最适宜建骨干坝的小流域占64.5%。黄土丘陵区沟道密度和地面坡度大,侵蚀模数高,水资源缺乏,建设基本农田条件差,而建坝可以蓄洪、拦泥、淤地、控制水土流失,为发展坝地农业创造条件。砂质区沟道密度小,水资源较丰富,沟间地大而平坦,区内煤田多,人口增长快,用水量大,沟道治理拟建设以蓄水为主的中小型水库和骨干坝。砾质区沟道宽而平,且多数有少量伏水,宜发展水地。

窟野河流域沟道坝系建设布局及前景分析的论文

  关键词:窟野河 坝系 黄丘区 砂质区 砾质区

  窟野河流域为黄河中游河—龙区间右岸一级支流,是黄土高原与毛乌素沙地的过渡区。流域以其复杂的地貌组合,剧烈的水土流失,频繁的干旱、暴雨、沙尘暴和大量的粗泥沙入黄而著称,世界著名的神府东胜特大煤田贯穿流域中部,使该区成为我国跨世纪的“晋陕蒙能源重化工基地”建设的中心。开发建设的加快、人口的剧增和掠夺式的经营,导致水土流失的进一步加剧,加强以水土保持为主的生态环境建设,促进资源开发和环境保护的协调发展,是流域实施西部大开发的根本和切入点。

  一、流域概况

  窟野河流域发源于鄂尔多斯高原东胜梁,流经内蒙古鄂尔多斯市东胜、伊金霍洛旗、准格尔旗和陕西榆林市的府谷、神木等5县(旗、市),于神木县境内入黄河,全长241.5km,流域面积8706km2。

  流域地质构造属东胜台凸与陕北台凹过渡区,地貌组成大致以长城为界,东南部为黄土丘陵沟壑区,东北部为砾石、岩屑组成的砾质丘陵区,西北部为风沙土覆盖的砂质丘陵区,各类型区植被稀疏,土地沙漠化和潜在沙漠化非常严重。

  二、降雨、径流、泥沙特征

  流域气候干旱,多年平均降水量386mm,6~9月降水量占年降水量的`78.7%,年际变化大。受地理位置和西风带、西太平洋副热带高压两大系统的影响,窟野河流域为黄河中游最大的暴雨中心之一,出现大于100mm日点暴雨的频次为0.35次/a。

  流域多年平均径流量为6.46亿m3,年内变化大,季节性强,每年60%以上时间流量小于10m3/s(甚至断流),多突发性暴雨洪水,温家川站实测最大洪峰流量1400m3/s。

  流域为黄河多沙粗沙区,实测平均输沙量1.061亿t,占河龙区间同期来沙量的13.8%,实测平均含沙量为140kg/m3。各区间实测来沙量和实测最大洪水含沙量见表1。

  三、水土流失特征

  窟野河流域的水土流失面积为8245km2,占总面积的95%。因地质条件迥异,流域内三大类型区水土流失类型及特点不同。黄土丘陵区水蚀为主,沟壑重力侵蚀异常活跃,多年平均侵蚀模数3.43万t/km2·a,局部地区超过4万t/km2·a,为剧烈侵蚀区;砂质丘陵区,流动、半固定沙丘广布,冬、春、秋三季风期,突发性沙尘暴频繁,夏季伴有水力侵蚀,侵蚀模数为1.5万t/km2·a,为剧烈风水两相复合侵蚀区;砾质丘陵区土层薄,砒砂岩出露,易风化,非汛期风蚀严重,汛期水蚀为主,平均侵蚀模数为1.0万t/km2·a,为极强度风水两相复合侵蚀区。

  四、沟道特征

  窟野河流域的沟壑密度平均为3.3km/km2,其中黄丘区4.5km/km2,砂质区和砾质区均为1.7km/km2。据“三条河”(窟野河、秃尾河、黄甫川)规划调查,全流域有大小沟道595条,其中3~10km2最适宜建骨干坝的小流域占64.5%,流域面积小于2km2易兴建淤地坝的支毛沟更多。这些沟道沟底平缓,纵比降多为0.01~0.04,沟底较宽,中下游(陕西辖区)沟宽多为几米至几十米,中上游(内蒙古辖区)一般为几十米至数百米,在这些沟道建坝库容大,效益显著。

  五、工程布局

  根据流域地质、地貌及水土流失特点,三大地貌类型区差异较大,按国民经济发展需要和除害兴利的原则,沟道治理的工程设施、布设方法及规模大小各有特点。

  1.黄土丘陵区

  沟道密度和地面坡度大,侵蚀模数高达2万~4万t/km2;水资源缺乏,支、毛沟多是干沟,面积较大、有常流水的沟道稍遇干旱也断流;沟道两岸阶地少,沟间地虽较平缓,但距沟道水源高差多在100m以上,提灌成本高,建设基本农田的条件极差。建坝蓄洪、拦泥、淤地、控制水土流失,发展基本农田,是促进坡地退耕还林还草的有效途径。

  沟道措施布设分三部分:一是围绕支沟,在流域面积小于2km2的支毛沟内建设以拦泥淤地、发展基本农田为主的中小型淤地坝。二是在流域面积大于2km2的沟道,为保证下游水、坝地的安全,兴建集蓄水、拦泥、防洪、淤地于一体的骨干坝。这是治沟工程的主体和核心,数量多、作用大。同时为更有效地控制水土流失,在有条件的、骨干坝难以控制的大支沟的干流兴建大型拦泥坝。三是在有水源的沟道布设一些小水库、小池塘,蓄积长流水,为小块水地灌溉及生活用水提供水源。

  2.砂质丘陵区

  沟道密度小,多数沟道有长流水,水资源较丰富;地表风沙土覆盖,沟间地面积相对大而平坦,但质地差、利用率低;多为煤田开发区,人口增长快,企业#39;);">企业生产和居民生活用水量增长快。如何把现有的水蓄积起来并更加有效地利用,显得非常重要。

  这里的沟道治理,主要在流域面积较大的支沟干流中游,修建以蓄水为主的中小型水库或骨干坝,用以防洪蓄水,保护下游工矿生产安全并为工矿和居民生活以及下游灌溉提供水源;同时,在上游,特别是风沙土覆盖较少、水土流失严重的地方,修建骨干坝和淤地坝,用以分拦洪水泥沙、发展坝地、延长下游坝库的利用年限并保障运行安全。

  3.砾质丘陵区

  降水少,地表多为砾石,质地差,植被少,遇暴雨极易产生径流。沟道宽而平,且多数有少量伏水,有发展水地的条件。

  沟道治理应大力推行准格尔旗川掌沟的治理经验。在较大的沟道内,分段建拦洪坝,用以蓄水、防洪、拦泥;在拦洪坝的下游兴建小水库、小池塘,蓄积长流水,即所谓“一坝一塘”;在水库、池塘的下游治河造地发展水地;在拦洪坝上游的支毛沟内,建设以骨干坝为主体的坝群,保证干流拦洪坝和水地的安全生产,淤地坝种植植物或造林。

  从以上总体布局可看出,三个类型区都需兴建骨干坝和淤地坝,但重心和目的各异。黄土丘陵区突出拦泥淤地,砂质区突出蓄水,砾质区突出治河造地。当地多年实践证明,这种把减少入黄泥沙与发展当地生产结合起来,“三大效益”共同发挥的布设形式,是合理可行的。

  六、工程规模

  1.坝址资源

  根据工程总体布局框架,与当地技术人员一起,逐条流域逐坝进行分析研究,我们对全流域建坝资源进行了详细摸底。摸底结果:骨干坝可建1000座,其中砾质区300座,砂质区381座,黄丘区319座。布坝密度:砾质区8.2km2/座,砂质区7.3km2/座,黄丘区密度最大为5.7km2/座。同时为更好地控制水土流失,在骨干坝未能控制的下游支沟的干沟,还可修建规模较大、库容超过500万m3的大型拦泥库65座;在支毛沟修建淤地坝4600座。

  2.治沟工程设计标准及主要技术指标的确定

  各类型区治沟工程的设计标准,按部颁《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范sd175-86》规定,拟定如表2。

  坝高和工程量,根据库容大小参照邻近已建坝或原设计坝高与库容关系曲线以及工程量推算,少数无邻近坝资料的,根据选择的典型坝在万分之一地形图上量算后推算;淤地面积根据坝高和拦泥量关系,每公顷坝地面积需泥量0.6万~1.5万m3确定。工程技术指标详见表3、4。

  七、建坝次序及效益分析

  建坝次序主要依据流域内资金筹措能力、劳力、机械设备状况等,按先易后难的原则和生态建设的总体规划统筹安排。因坡面治理需要时间,措施见效还需要时间,而在坡面措施未见效之前,加强沟道治理不仅可有效拦截泥沙,而且可加速坝地的形成,为坡地退耕还林还草,促进农林牧生产结构改善和经济的全面发展创造条件。

  2001~2010年期间,是沟道坝库建设的重点,根据流域内各县技术力量、施工机具等实际情况,拟新建骨干坝685座,其中黄丘区242座,砂质区210座,砾质区233座;新建中小型淤地坝1728座,其中黄丘区450座,砂质区579座,砾质区699座。

  到2010年底,骨干坝和大型拦泥坝总数达到789座,控制面积为3388.9km2,占流域总面积的42%;总库容11.7亿m3,可淤地8359hm2。淤地坝总数达到3270座,总库容3.4亿m3,可淤地4873hm2。骨干坝和淤地坝控制面积内可淤坝地13232hm2,人均约0.07hm2。坝地面积为控制面积的1/25,基本达到相对稳定。

  新建骨干坝(包括大型拦泥库)库容大,运用时间为20年,大部分在坝地利用前10~15年的时间可利用库容蓄水,少部分水源充足、灌溉效益好的可蓄水利用20年。经计算分析,前期可蓄水2.4亿m3,这对于农业灌溉、农村饮水和重化工基地建设用水非常重要。

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