淤地坝是水土保持的一项重要工程措施，广泛分布在沟壑纵横、水土流失严重的黄土高原地区，在防止水土流失方面起着举足轻重的作用，除此之外，淤地坝还能促进生态文明建设，优化生态环境，提高经济效益。山西省建设有大量的淤地坝，大部分淤地坝均按常规设计，不满足长期蓄水的要求。课题组依托水利厅创新项目，以解决贫困山区灌溉用水为目的，提出将大、中型淤地坝改造成小型挡水坝的设想，研究淤地坝改造成蓄水坝所涉及的关键技术问题。本文结合贺家庄淤地坝和咀儿上骨干坝两座典型淤地坝工程，提出蓄水改造具体思路，共设置14种防渗加固改造方案，并利用流固耦合有限元法，对其进行渗流场和应力场的计算，从防渗和坝体抗滑稳定两个方面分析各方案的优缺点，推荐合理的优化改造方案。具体研究内容和结论如下：
　　1.对土石坝常用的防渗工程措施、渗流分析和稳定性分析的方法等相关问题进行评述，比较淤地坝与土石坝设计规范。
　　2.考虑工程实际情况及经济因素，提出对淤地坝防渗加固的三种工程措施：（A）使用与坝体相同材料培厚上游坡和下游坝坡，以放缓上、下游坝坡；（B）上游采取粘土斜墙进行蓄水加固改造，下游坝坡维持原状；（C）上游坝坡铺设复合土工膜进行蓄水改造。
　　3.针对贺家庄淤地坝具体情况，使用A、B、C三种措施，共设置6种改造方案（A1、A2、B1~B3、C1）；针对咀儿上骨干坝具体情况，共设置8种方案（A3~A8、B4、C2）。
　　4.针对上述各方案，利用有限元软件，建立应力场-渗流场的流固耦合的计算模型，计算各方案的渗流场和应力场，分析各方案的渗流量、浸润线、滑裂面和安全系数的变化规律。
　　5.采用A、B、C三种措施对贺家庄淤地坝进行防渗加固改造，各方案的对比分析可知：
　　（1）贺家庄淤地坝原坝体渗流出口渗透比降高于规范中的允许渗透比降，不满足渗流安全要求；安全系数小于规范要求，不符合坝体稳定安全要求，贺家庄淤地坝如要在蓄水情况下安全运行，则需要进行防渗加固改造。
　　（2）使用放缓上游坡措施的方案A1、A2和上游采用粘土斜墙进行防渗加固的方案B1—B3的渗流出口渗透比降均小于允许渗透比降，且随着上游坝坡的变缓，出口渗透比降逐渐减小、单宽渗流量逐渐减少；上游使用复合土工膜进行防渗改造的方案C1出口渗透比降小于允许渗透比降，满足渗流安全要求。
　　（3）方案A1、A2的安全系数均小于规范要求，不符合坝体稳定安全标准；当上游坝坡采用粘土斜墙进行防渗时，方案B1—B3安全系数均大于规范要求，符合坝体稳定安全标准；上游采用复合土工膜防渗时，方案C1安全系数符合坝体稳定安全标准。原坝体和方案A1、A2塑性应变主要发生在坝体部分，方案B1—B3、C1，其塑性应变主要发生在坝体和坝基上半部分，塑性贯通区深入坝基，最大塑性应变值也明显增大，因此坝体和坝基的抗滑作用也更加明显。
　　（4）粘土斜墙防渗方案B1—B3、复合土工膜防渗方案C1均满足渗流安全要求和稳定性安全要求，方案可行。
　　6.采用A、B、C三种措施对咀儿上骨干坝进行防渗加固改造：
　　（1）咀儿上骨干坝原坝体渗流出口渗透比降高于规范中的允许渗透比降，不满足渗流安全要求；安全系数小于规范要求，不符合坝体稳定安全要求。咀儿上骨干坝如要在蓄水情况下安全运行，需要进行防渗加固改造。
　　（2）采取放缓坝坡措施的方案A3—A7均大于允许渗透比降，不满足渗流安全要求，方案A8、B4、C2均小于允许渗透比降，满足渗流安全要求，与原坝体相比，方案A3—A8的单宽渗流量均有所减少；
　　（3）方案A3的安全系数均小于规范要求，不符合坝体稳定安全要求；方案A4—A8、B4、C2安全系数则全部符合坝体稳定安全标准；塑性应变分布、滑裂面位置与贺家庄淤地坝采用相同改造措施时类似。
　　（4）放缓坝坡的方案A8、粘土斜墙防渗方案B4、复合土工膜防渗方案C2均满足渗流安全要求和稳定性安全要求，方案可行。
　　7.分析认为在原坝体上游坡铺设土工膜和铺设粘土斜墙的工程措施均可以达到蓄水改造的目的。从防渗效果上考虑，土工膜方案更优。具体采用哪种措施需结合当地材料、经济等因素综合考虑。同时设计方案和尺寸需结合具体淤地坝进行渗流和稳定性计算和方案优化。本文所采用的流固耦合方法为类似分析计算提供有价值的参考。