黄土高原淤地坝系洪灾溃决风险评价.pdf

摘 要* 淤地坝是流域综合治理体系中的一道防线，通过“拦、蓄、淤”，既能将洪水泥沙就 地拦蓄，有效防止水土流失，降低下游洪灾风险，又能形成坝地，充分利用水土资源。但 随着运行时间延长，淤地坝运行风险增加，险情屡有发生，加之近年来气候变化影响下， 突发性强降雨频发，进一步增加了淤地坝的洪水风险。本文以黄土高原韭园沟流域为研究 对象，通过资料收集、水文统计、数值模拟等方法，对淤地坝系洪灾溃决过程进行模拟， 揭示了韭园沟流域淤地坝系洪灾溃决风险。主要研究成果如下： （1）水文演变规律分析揭示了流域水文变化规律及关系演变规律，不仅反映了韭园 沟流域降雨及径流逐年降低的趋势，也揭示了淤地坝工程建设对减少流域水土流失具有 显著的作用。结果表明：韭园沟流域多年平均降雨量为354.4mm ，汛期降雨量占全年降雨 量的89.1%，年内降雨分布极度不均；而汛期径流量仅占全年的56.3% ，说明淤地坝工程 等水保措施在汛期对洪水的拦截效果显著；1977 年淤地坝系布局调整后，多年平均产沙 量降低了约 2 1 倍，成效显著；韭园沟流域连续暴雨过程多集中在 6h 以内，因此年最大 6h 降雨频率分析可以反映韭园沟流域设计降雨特征。 （2 ）淤地坝系溃决过程动态模拟，对淤地坝风险分析具有重要的意义，淤地坝系编 码及分级可以明确淤地坝系拓扑关系，是淤地坝系洪灾溃决过程模拟的基础。结果表明： 韭园沟流域淤地坝可分为9 级；可以抵御20 年、50 年、500 年一遇降雨的淤地坝分别为 68.5%、45.2%、35.6% ；在遭遇暴雨后，约19.2%的淤地坝在20min 内溃决，约42.6% 的 淤地坝在3h 内溃决，占溃决淤地坝的62.2% ，多数病险淤地坝难于抵御连续3h 的暴雨； 说明降雨量的增加不仅增高流域溃坝数量，且加快淤地坝溃决时间，强降雨是淤地坝风险 的主要来源之一。 （3 ）淤地坝系洪灾淹没损失是定量评估淤地坝洪灾风险的重要指标之一。结果表明： *本研究获得国家重点研发计划项目：黄土丘陵沟壑区坝系安全运行与资源高效利用技术 （2017YFC0504704 ）及沟道工程对流域水沙变化影响及其贡献率 （2016YFC0402404 ）的资助。 i 西安理工大学硕士学位论文 5 年、20 年、100 年、500 年一遇降雨造成社会经济损失分别为：31.2 万、51.0 万、58.3 万、66.5 万元，造成生态环境损失分别为：19.0 万、31.1 万、35.6 万、40.6 万元；降雨量 的增加导致损失量显著增大，使当地人民生活财产安全受到威胁，生态环境和谐受到破坏， 其中龙王庙坝、韭园坝、马张咀坝、范山大坝、劳里峁坝、蒲家洼大坝、二郎岔1#坝损失 较大，应作为重点防护对象。 （4 ）淤地坝洪灾风险因子的提取、风险指标体系的构建及风险指标权重的计算是淤 地坝系洪灾溃决风险评价的重要内容，是流域淤地坝系风险程度定量分析的必要过程。结 果显示：淤地坝系洪灾风险可分为4 项一级指标及 12 项二级指标；韭园沟流域24.7% 的 淤地坝综合风险为中度危险，72.6%的淤地坝综合风险为轻度危险，2.7% 的淤地坝综合风 险基本安全；对于各项一级风险，工程风险分布较为均匀，环境风险普遍偏大，损失风险 较为集中，管理风险普遍较为严重；在后续的淤地坝除险加固及新建淤地坝时，应特别注 重淤地坝的管理，加强淤地坝系风险应急预警能力，加快完善淤地坝管理体系，尤其在人 群密集区域，应该采取有力措施，促进病险淤地坝风险分散与转移，切实保证人民生活及 财产安全。 关键词：韭园沟流域；淤地坝系；坝系溃决过程；模糊层次分析法；洪灾风险评价 ii 目 录 目 录 1 绪论 1 1.1 背景与意义 1 1.2 国内外研究进展2 1.2.1 溃坝风险识别研究进展2