防砂坝坝体改善对河道稳定及生态研究.pdf

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1、质量与管理《河南水利与南水北调》2o13年第17期防砂坝坝体改善对河道稳定及生态研究口王江子(河南省新安县水利局河道管理所)防砂坝是河川中最常见的水利设施的一，其主要的功能在动，使得族群因近亲交配，造成基因库趋于单一化，其适应环境于拦蓄河道泥沙、调节泥沙输送、防止侵蚀、控制流心及抑止土变化的能力逐渐降低，以致有灭绝的危机。石流等。2坝体拆除我国兴建了超过数千座的防砂坝，但这些防砂坝的拦砂寿2．1全部移除命通常都很短，当大量的砂石被防砂坝拦阻后，防砂坝将渐渐淤将堰坝坝体与所有其他附属构造物拆除，两侧直至坝墩，其满，最后无法继续拦砂，只好在下游继续建新的防砂坝，最后使作法在于移

2、除所有的人工构造物，亦即将河道恢复成过去未建得山区到处都建满了防砂坝。加上过去的工程建设过于注重安坝的样子。全性与实用性，忽略了对生态环境所造成的冲击，大大破坏了原2．2完全切开本的自然环境。拆毁坝体结构或是切开，使其接近原来的河床位置，完全切近年来，由于生态保育的观念提升，国内外都有坝体改善或开不需将所有的堰坝及附属构造物拆除。拆除工程的研究，例如：美国为了保护濒临绝种生物及恢复河流2．3部分切开环境或其他种种原因，而开始坝体移除的行动，为全球最早开始指移除部分坝体，使得堰坝不能蓄水，堰坝仍然存在，但开进行坝体移除的国家；在法国也先后为了恢复鲑鱼的栖地进行口需够大使较大洪

3、水可顺利通过，切开顺序如下：垂直方面逐步了坝体移除；日本则是冻结许多水坝建设计划，面临计划终止的拆除，保留基座防止河床严重纵向刷深。从中央以U字型或v水库就有92座。字型往下逐步拆除，河道围堰一半，先拆除一半，再拆另一半或1防砂坝对环境的影响剩下部分使其自然崩解。I．1生物洄游路迳受阻隔2l4水位降低横向构造物的兴建后，阻隔了原本可以在溪流中自由迁徙移当水位降低时，存在的水位不再对坝体施加过大的水压力，对动分布的水生生物，尤其是生活史中具有降、溯河性行为的种类。于安全上的紧急处理或移除横向水工结构物先行步骤有所益处。1．2栖息地单调化3工程实例横向构造物完工后，坝上方新形成

4、的深潭，被水流携带的砂3．1工程概况砾石块渐次淤满，减少了适合鱼类栖息所需的物理性环境因子本研究假设坝体上游已淤满，坝翼比例为1：0．5，坝体宽度与结构性栖地，即河道变宽，流速减缓，水深变浅；由深潭、急流、及高度主要受限于试验渠槽的限制。因此，坝体宽度及高度主要缓流与浅濑等多样化的栖地变成宽而浅的单调浅濑的河道。采用20m及5m，水平及垂直缩尺比例皆为1：50，故试验模型I．3减少水生生物的多样性与丰富度坝体宽度b为40cm，坝体高度d为10Cnl。横向构造物拦砂造成上游淤砂的单一化栖息环境，与常被由于防砂坝坝翼为固定于两岸边坡，为了不破坏两岸边坡水流扬起的沙质所产生的混浊

5、，对水生生态系与藻类等多样性稳定，本研究的坝体改善方案以不拆除坝翼为原则，又顾及防砂与丰富度造成负面影响。坝上下游落差及稳定流心，避免侧向冲刷，因此拆坝高度自溢流I．4水生生物族群基因库缩小与区隔化口至下游河床面为止。主要的改善方案分为纵向拆除：拆除宽度由于溪流被构造物分隔而成区段化，在相隔两河段间，都只为b，高度则分别为d／4、d／2、3d／4和d。如图1所示。有向下游的单向分布。不论何种鱼类或水生生物，被封闭在有限3．2试验的水域内，族群扩散模式遭阻断，持续进行单向的生殖交流活3．2．1试验渠槽、．；：、!：；；-_'、、：、渠槽全长13．6m、宽O．5m、深0．75m

6、，渠槽侧壁的材质为强作者简介：王江子(1966-)，工程师，主要从事河道治理工作。化透明玻璃，以利于试验进行时的观测。渠槽尾端有一尾水闸门罐警8《河南水利与南水北调》2o13年第17期游原有的河床落差障碍消除，对于上溯及降海型水生生物提供了较适合的纵向生态廊道。分／图2分别为在相对水流强度V／Vc=0．75时，坡度sn为l％的各坝体改善方案纵断面高程变化图。其中纵坐标为高程，高程=100mm为坝体上游原始河床高程，高程=0mm为坝体下丁瑚一游原始河床高程；横坐标为断面位置其中断面0为坝体位置，自一～坝体位置向上游断面编号为负、向下游断面编号为正；水流为自。．I’bI左向右流

7、动。由图2得知，拆坝方案的坝体上游均呈现冲刷的现象，对照图1垂直拆除防砂坝示意图组(未拆坝)的上游由于河床淤满呈稳定状态并无冲刷的现象，拆(tailwatergate)，用以控制试验水深，渠槽下方有一马达配合升降除d／4(拆除后坝顶高程为75ram)及d，2(拆除后坝顶高程为50轴承可抬升前后渠槽的高程，进而控制坡度。mm)其坝体上游河床因坝体部分拆除而向上游产生溯源冲刷3．2．2供水系统(soHrcescour)，而坝体下游河床仍有落差因跌流(drop)~产生冲刷以15HP的抽水马达从蓄水池中抽水，经由给水管送至