防砂坝坝体拆除在河道稳定和生态改善中应用

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1、防砂坝坝体拆除在河道稳定和生态改善中应用　　摘要：本研究针对防砂坝坝体进行垂向局部拆除改善方案，并根据工程实例做了一系列的试验得出结论：坝体改善(拆坝)方案，表示坝体改善后，可营造出较多样化的栖地环境，较适合水生生物生存。关键词：防砂坝；拆除；河道中图分类号：TV541+.1文献标识码：A文章编号：我国兴建了超过数千座的防砂坝，但这些防砂坝的拦砂寿命通常都很短，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，最后使得山区到处都建满了防砂坝。防砂坝是河川

2、中最常见的水利设施的一，其主要的功能在于拦蓄河道泥沙、调节泥沙输送、防止侵蚀、控制流心及抑止土石流等。加上过去的工程建设过于注重安全性与实用性，忽略了对生态环境所造成的冲击，大大破坏了原本的自然环境。一、防砂坝对环境的影响（1）生物洄游路迳受阻隔：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。7（2）栖息地单调化：横向构造物完工后，坝上方新形成的深潭，被水流携带的砂砾石块渐次淤满，减少了适合鱼类栖息所需的物理性环境因子与结构性栖地，

3、即河道变宽，流速减缓，水深变浅；换言的，由深潭、急流、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。（3）减少水生生物的多样性与丰富度：横向构造物拦砂造成上游淤砂的单一化栖息环境，与常被水流扬起的沙质所产生的混浊，对水生生态系与藻类等的多样性与丰富度造成负面影响。（4）水生生物族群基因库缩小与区隔化：由于溪流被构造物分隔而成区段化，在相隔两河段间，都只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动，使得族群因近亲交配，造成基

4、因库趋于单一化，其适应环境变化的能力逐渐降低，以致有灭绝的危机。二、坝体拆除坝体移除的方式包含有：（1）全部移除：是将堰坝坝体与所有其他附属构造物拆除，两侧直至坝墩，其作法在于移除所有的人工构造物，亦即将河道恢复成过去未建坝的样子。（2）完全切开：是拆毁坝体结构或是切开，使其接近原来的河床位置，完全切开不需将所有的堰坝及附属构造物拆除。7（3）部分切开：是指移除部分坝体，使得堰坝不能蓄水，堰坝仍然存在，但开口需够大使较大洪水可顺利通过，切开顺序如下：1）垂直方面逐步拆除，保留基座防止河床严重纵向

5、刷深。2）从中央以U字型或V字型往下逐步拆除。3）河道围堰一半，先拆除一半，再拆另一半或剩下部分使其自然崩解。（4）水位降低：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。三、工程实例1、工程概况本研究假设坝体上游已淤满，坝翼比例为1：0.5，坝体宽度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采用20m及5m，水平及垂直缩尺比例皆为1：50，故试验模型坝体宽度b为40cm，坝体高度d为10cm。由于防砂坝坝翼为固定于两

6、岸边坡，为了不破坏两岸边坡稳定，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：拆除宽度为b，高度则分别为d/4、d/2、3d/4和d。72、试验（1）试验渠槽：渠槽全长13.6m、宽0.5m、深0.75m，渠槽侧壁的材质为强化透明玻璃，以利于试验进行时的观测。渠槽尾端有一尾水闸门，用以控制试验水深，渠槽下方有一马达配合升降轴承可抬升前后渠槽的高程，进而控制坡度。（2）供水系统：以15HP的

7、抽水马达从蓄水池中抽水，经由给水管送至定水头水箱，供应水量至渠槽中。水流经渠槽后流入尾水池，再经由排水道流进蓄水池，形成一供水循环系统。而定水头水箱上缘有一溢流管，可将多余的水量输送至尾水池。（3）流量控制：定水头水箱至渠槽间设有一控制闸阀，可控制流量流至渠槽中。流槽前端有一60度的V型堰，以供量测试验时的流量。3、试验流程7待准备工作完成后，自渠槽的上游处供给清水流量，并开始计时。首先进行对照组试验，即未拆坝时状况，量测水深、流速、底质糙度、床面冲淤变化及溶氧值，以供与各拆坝方案试验结果比较。

8、由于坡度及拆坝方案不同，造成的河道动态平衡冲刷时间不同。因此，当底床冲淤变动小于最大冲刷深度的5％即达平衡冲刷时间，则可视为河床已达平衡冲刷而停止试验，此时利用流速计量测流速，水位计量测水面高程，溶氧计量测溶氧变化。接着放空水体再以超音波水位计量测各断面的冲淤深度，计算水深。其后，改变不同试验条件，重覆此步骤。4、试验结果分析本研究假设防砂坝坝体上游已淤满，河床质平均粒径dm为3.73mm，几何标准偏差σg为1.2的均匀泥砂，坝翼比例为1：0.5。由于防砂坝坝翼为固定于两岸边坡，为了不破坏两岸边