淤地坝作为黄土高原最主要的沟道治理措施,在黄土高原水土保持生态建设中发挥着重要作用,科学认识不同淤积阶段淤地坝对流域水动力过程的影响,对维护黄土高原生态安全具有重要意义。本文研究对象选择陕西省绥德县王茂沟小流域,采用地形复原及水文模拟等技术,模拟了淤地坝不同淤积阶段(包括:未建坝、建坝未淤积、淤积4m、淤积8 m)流域的径流过程,分析了淤地坝淤积不同程度对沟道水动力过程的影响,并对淤地坝系效应概化进行了研究,研究以期为量化黄上高原淤地坝减水减沙效益提供参考。取得的主要结论如下:(1)不同淤积阶段的淤地坝对流域洪水过程具有不同程度的削峰效果,其中建坝未淤积时比未建坝洪峰流量减少了57.34%,削峰效果最明显;建坝淤积4 m的洪峰流量减少了30.82%;建坝淤积8 m的洪峰流量减少了28.94%。淤地坝不仅会明显减小洪水总量,而且会增加流域的洪水历时、推迟洪峰出现时间,其中建坝未淤积增加洪水历时最明显,增加了263 min,洪峰滞后77 min;淤积4 m的况下流域洪水历时增加了53 min洪水历时,洪峰滞后15 min;淤积8 m的工况洪水历时增加了90 min,洪峰滞后27 min。(2)淤地坝的修建明显改变了坝前坝后的水动力过程,消减沟道径流侵蚀动力。不同淤积程度的淤地坝都使坝前的流速、径流剪切力、单位径流功率迅速减小。且坝地的抬升高度不同,对沟道沿程断面的径流流速影响也有差异,其中淤积8 m时坝地抬升最高,形成比降接近0的坝地距离最长,对坝前径流流速调控的影响范围最大;其次是建坝淤积4 m,建坝未淤积的调控范围最小,径流剪切力和径流功率也呈现相同的变化规律。坝系在淤满状态下仍然可以大幅度降低沟道沿程的径流流速,将沟道沿程最大流速降低了50%以上。流速的减小导致径流的挟沙能力降低,将直接减小流域的径流侵蚀强度,对沟道侵蚀过程仍然具有很好调控作用。(3)淤地坝的修建明显减小了王茂沟流域沟道内的径流动能。建坝未淤积、建坝淤积4 m、建坝淤积8 m的沟道沿程径流动能分别比未建坝的工况减小了55.93%、27.44%、38.09%。淤地坝不但减小了径流动能,而且减小了径流侵蚀功率,不同淤积厚度的沿程径流侵蚀功率随着淤积程度的增大径流侵蚀功率减小的程度越小。提出了量化淤地坝系效应的办法,通过设置等效单坝来量化流域坝群的作用。等效单坝可以很好的反映坝群在流域出口的水文过程。通过设置等效单坝概化坝群效应,可以达到简化模型的效果,实现大尺度流域水文模型模拟。