[發明專利]一種淤地壩系減沙量的計算方法

有效

• 申請號: 201710236075.3
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106815450B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 高海東;李占斌;楊媛媛;王添;王飛超;王杰;楊倩楠
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 羅磊

技術領域

本發明屬于水土流失治理方法技術領域，涉及一種淤地壩系減沙量的計算方法。

背景技術

黃土高原地處中國腹地，是黃河流域的主要組成部分。黃土高原的主要環境問題是嚴重的水土流失。根據《中國水土流失與生態安全綜合科學考察總結報告》，總面積64萬km²的黃土高原，土壤侵蝕面積達39萬km²，土壤侵蝕模數≥15000t/(km²·a)的劇烈水蝕面積3.67萬km²，占全國同類面積的89％。黃土高原嚴重的水土流失，制約了當地社會經濟發展并對下游河道行洪安全造成嚴重威脅，受到了國內外學者的廣泛關注，暴雨集中、黃土土質疏松、植被覆蓋度低以及不合理的人類活動是造成黃土高原土壤侵蝕嚴重的主要原因。為了遏制嚴重的水土流失，我國政府采取了調整土地利用結構、恢復植被、改進耕作方式、在坡面修建梯田以及在溝道修建淤地壩等一系列水土保持措施。

淤地壩是指在多泥沙溝道修建的以控制溝道侵蝕、攔泥淤地、減少洪水和泥沙災害為主要目的的溝道治理工程設施。淤地壩是黃土高原地區人民群眾在長期同水土流失斗爭實踐中創造出的一種行之有效的攔泥緩洪、保持水土、淤地造田的措施，在攔泥、淤地、減災、提高水資源利用率、促進農業退耕、結構調整和經濟增長、改善丘陵山區交通和生活條件等方面發揮了十分關鍵的作用。根據第一次全國水利普查，截至2011年，黃土高原共有淤地壩58446座，其中骨干壩5655座，中小壩52791座。

淤地壩數量眾多，發揮著巨大的減沙作用，有必要準確計算淤地壩的減沙量。因此，需要建立、物理意義明確、參數獲取方便的淤地壩系減沙量計算方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種淤地壩系減沙量的計算方法，提高了淤地壩系減沙量計算精度。

本發明所采用的技術方案是，一種淤地壩系減沙量的計算方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，收集并記錄整個流域內淤地壩系的數量，以及每個淤地壩系的庫容、控制面積、淤積情況以及淤地壩系的結構；

步驟2，計算單個淤地壩控流域的土壤侵蝕模數SEM，并確定單個淤地壩控流域的泥沙輸移比SDR；

步驟3，在步驟2的基礎上，計算單個淤地壩系的減沙量；

步驟4，重復步驟2和步驟3，計算流域內每個淤地壩系的減沙量；

步驟5，將步驟4計算的流域內每個淤地壩系的減沙量進行合并，形成整個流域的淤地壩系減沙量。

本發明的特點還在于，

淤地壩系是指以骨干壩及其控制范圍內的所有中小型壩的集合。

步驟2的單個淤地壩控流域的泥沙輸移比SDR的計算方法為：

步驟2.1，測量單個淤地壩上游溝道及溢洪道的斷面及比降；

步驟2.2，根據步驟2.1測量的單個淤地壩上游溝道及溢洪道的斷面及比降，分別計算水位1m下的淤地壩上游溝道和溢洪道的平均水力半徑和平均過水斷面面積；

步驟2.3，根據步驟2.2計算的水位1m下的淤地壩上游溝道和溢洪道的水力半徑和過水斷面面積，計算淤地壩上游溝道和溢洪道的單位過流量，泥沙輸移比SDR即為溢洪道單位過流量與淤地壩上游溝道單位過流量之比。

步驟3中的單個淤地壩系的減沙量，具體按照以下步驟計算：

步驟3.1，判斷單個淤地壩系內的骨干壩是否具有減沙能力，具體為計算剩余庫容：式中，Cs為剩余庫容，單位為：m³；V_t為骨干壩總庫容，單位為：m³；SEM為壩控區域土壤侵蝕模數，單位為：t/km²/a；A_c為骨干壩控制面積，單位為：km²；SDR為泥沙輸移比；ρ為泥沙容重，取ρ＝1.35t/m³；t為年份；

若C_s≤0，則此淤地壩系內的骨干壩不具有減沙能力，返回步驟2開始對另一個淤地壩系進行計算；

若C_s＞0，則此淤地壩系內的骨干壩具有減沙能力，實施步驟3.2；

步驟3.2，計算單個淤地壩系的減沙量：

S_c＝SEM*A_c*(1-SDR)*(1+f_e)*f_s，

式中，S_c為減沙量，單位為：t；f_e為淤地壩異地減沙系數；f_s為淤地壩系結構系數；SDR為泥沙輸移比。