（水利工程专业论文）黄土高原淤地坝施工技术、质量控制与运行安全保障措施.pdf

摘要 论文题目：黄土高原淤地坝施工技术、质量控制与运行安全保障措施 学科专业：水利工程 研究生：王博 指导教师：邵生俊教授 王英顺教授 摘要 签名： 签名：鱼辛型盆 签名：一乞强幔 黄河流域黄土高原，是中国乃至世界上水土流失最为严重、生态环境最为脆弱的地区 之一，年均输入黄河泥沙1 6 亿吨。黄河流域严重的水土流失，不仅制约了当地经济社会 的可持续发展，而且极大地威胁着黄河下游的安全，成为困扰中华民族的心腹之患，有效 控制和治理沟道泥沙成为解决黄河问题的关键。长期实践证明，淤地坝具有拦泥、蓄水、 缓洪、淤地等综合功能。淤地坝建设是黄土高原地区治理水土流失、改善农业生产条件的 有效途径，是实现黄河长治久安、改善区域生态环境的根本性和关键性措施。为此，国家 明确提出把淤地坝建设列为我国水利建设的“亮点”工程，安排专项资金实施黄土高原地 区水土保持淤地坝工程建设，这必将对黄土高原乃至我国经济社会的发展产生深远的影 响。本文从淤地坝施工技术、监理制度、运行管理、淤积小流域保水能力与抗侵蚀多个方 面进行了分析探讨，取得了以下认识： 1 、施工准备、施工方法、施工质量控制、加固处理是淤地坝施工的关键环节，从施 工准备、施工方法、施工质量控制、淤地坝的加固处理阐述了黄土高原地区水土保持淤地 坝的一般方法和原理，以及工程实践现状。 2 、开展监理工作是保障水土保持骨干工程淤地坝建设工程质量、进度控制与投资控 制得有效措施。阐明了现代淤地坝工程建设期的有效管理体系。 3 、从分析存在问题着手，确立了工程管理与工程检查观测的技术要求，阐述了运行 过程坝体、放水设施、溢洪道、坝地养护维修的具体内容，分析坝系中骨干工程与支沟淤 地坝协调蓄洪、排水、种植的运行模式，探讨了适应经济发展的淤地坝管理机制。 4 、淤地坝工程不仅减少了小流域的水土流失、增加了淤地种植面积，而且具有转化 洪水为可利用水资源及提高小流域抗侵蚀能力的积极作用。依据韭园沟基流量的逐年上升 的实测结果，论证了洪水转化为地下水资源及小流域整体抗侵蚀的良好效果。 关键词：水土流失，淤地坝，建设与管理，保水能力，抗侵蚀 a b s t r a c t t i t l e ：a n a iy s i s0 nc o n s t r i 】_ c t i o nt e c l 玎q u e ，q 1 7 a l i t y c o n t r o la n ds a f e o p e r a t i n gm e a s u r e so fs i u r i n g d a mo nl o e s sp l a t e a u m a j o r ：h y d r a u l i ce n g i n e e r i n g n a m e ：w a n g b o s u p e r v i s o r ：s h a os h e n g j u n w a n gy i n g s h u n a b s t r a c t s i g n a t u r e ： s i g n a t u r e ： s i g n a t u r e ： l o e s sp l a t e a ui ny e l l o wr i v e ri so n eo ft h er e g i o n sw i t hs e r i o u ss o i ll o s sa n dv u l n e r a b l e e c o e n v i r o n m e n ti nc h i n ae v e ni nt h ew o r l d , w h e r es e d i m e n td i s c h a r g e di n t oy e l l o wr i v e ri s y e a r l y1 6 b i l l i o nt o n s t h es e r i o u ss o i ll o s sd o e sn o to n l yr e s t r i c tt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o fl o c a le c o n o m i ca n ds o c i e t yb u ta l s ot h r e a t e n st h es a f e t yo ft h el o w e ry e l l o wr i v e rb a s i n g r e a t l yw h i c h i sb e c o m i n gt h e h e a r td i s e a s e ”o ft h ec h i n e s ep e o p l e s ot oc o n t r o ls o i ll o s sa n d t r e a ts e d i m e n ti ng u l l i e sb e c o m e st h ef o c u s t h el o n gt e r mp r a c t i c ep r o v e st h a ts i l t i n gd a m p o s s e s s e st h ef u n c t i o no fs e d i m e n tr e t e n t i o n , w a t e rs t o r i n g ，f l o o dm i t i g a t i o n , f a r m l a n db u i l d i n g s i l t i n gd a mi sak e y m e a s u r ef o rs o i ll o s sc o n t r o la n di m p r o v e m e n to fa g r i c u l t u r a lc o n d i t i o no n l o e s sp l a t e a u i ti sa l s ot h ef u n d a m e n t a la n dk e ym e a s u r ef o rr e a l i z i n gl o n g - t e r ms a f e t yo f y e l l o wr i v e ra n di m p r o v i n gt h er e g i o n a le c o - e n v i r o n m e n t t h e r e f o r e ，t h es t a t eb r o u g h ts i l t i n g d a mi n t o h i g h l i g h t p r o j e c ti nw a t e rc o n s e r v a n c yc o n s t r u c t i o na n da r r a n g e ds p e c i a lf u n df o r s i l t i n gd a mc o n s t r u c t i o no nl o e s sp l a t e a u t h i sm u s tp r o d u c es i g n i f i c a n ta n dd e e pe f f e c to n e c o n o m i c oa n ds o c i a ld e v e l o p m e n ti nl o e s sp l a t e a ue v e nw i t h i na l lt h ec o u n t r y i nt h i sp a p e r , t h ef o u ra s p e c t sf r o mf i l l i n gd a mc o n s t r u c t i o nt e c h n i q u e s ，s u p e r v i s i o nr o l e s ，o p e r a t i n g m a n a g e m e n t , w a t e rc o n s e r v a t i v ec a p a c i t yt oa n t i - e r o s i o na r ea n a l i z e da n dd i s c u s s e ds oa st o s t r e n g t h e nt h er e s e a r c h w o r ki n q u a l i t ys a f e t y , e n l a r g ed a m - b u i l d i n gt e c h n i q u e sa n dt h e i m p r o v e m e n to fr u l e s t h eo b t a i n e dk n o w l e d g ep o i n t sa r ea sf o l l w 1 、t h ef o u ra s p e c t so fc o n s t r u t i o np r e p a r a t i o n , b u i l d i n gm e t h o d ，q u a l 毋c o n t r o l l i n g ，a n d f o u n d a t i o nd e a l i n gt e c h n i q u ea g ek e y so fs i l t i n gd a mb u i l d i n gi nw a t e ra n ds o i lm a i n t e n a n c e p r o j e c t i o n t h eg e n e r a lp r i n c i p l ea n dp r a c t i c ea c t u a l i t yo nf i l l i n gd a mc o n s t r u c t i o ni nw a t e ra n d 西安g - y - - 大学工程硕士学位论文 2 、t h es u p e r v i s i o nw o r ki sa ne f f e c t i v em e a s u r ef o rc o n t r o l l i n gq u a n l i t y , s c h e d u l ea n d i n v e s t m e n to fs i l t i n gd a mc o n s t r u c t i o n t h el o n gt e r ma n de f f e c t i v em a n a g i n gs y s t e m ，a p p l i e d i nm o d e r ns i l t i n gd a me n g i n e e r i n gw a si l l u s t r a t e dc l e a r l y 3 、i no r d e rt oa n a l i z i n gt h ep r o b l e m s ，t h ec o n c r e tt e c h n i c a ld e m a n d sw a ss e t 叩o n e n g i n e e r i n gm a n a g e m e n ta n di n s p e c t i o n , a n dt h em a i n t e n a n c ew o r k so fd a m , d i s c h a r g i n gw a t e r e q u i p m e n t , s p i l l w a ya n df i l l i n gt e r m w e r ee x p r e s s e dd e t a i l e d l y t h eo p e r a t i o nm o d eo ff l o o d m i t i g a t i o n , d i s c h a r g i n gw a t e ra n dp l a n t i n go fv a l l e i e s ，w h i c hi sh e a d e do f fb yt h eb a c k b o n e e n g i n e e r i n ga n ds i l t i n gd a m sl o c a t e di ng u l l y , i sa n a l y z e d , a n dt h ee c o n o m i cm a n a g e m e n t m e c h a n i s mi se x p l o r e dr e a s o n a b l y 4 、t h es i l t i n gd a me n g i n e e r i n gd o e sn o to n l yd e c r e a s et h ew a t e ra n ds o i ll o s sf r o ml i t t l e v a l l e ya n di n c r e a s e st h ep l a n t i n gf i e l d ，b u ta l s oe x c h a n g et h ef l o o dt h eu t i l i z i n gw a t e rr e s o u r c e a n di m p r o v et h ea n t i e r o s i o na b i l i t y t h i se f f e c tw a sp r o v e db yt h em e a s u r e m e n tr e s u l t si nj i u y u a nv a l l e yd a m s y s t e mp r o j e c t t h ea b o v er e s u l t sw i l lp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei ns o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o nt h e o r ya n d t e c h n i c a ls y s t e mi m p r o v e m e n to f w a r p i n g d a mb e n i f i ta n d f a s t e n i n gs p e e do f s o i ll o s sc o n t r 0 1 k e yw o r d s ：w a t e ra n ds o i ll o s s ；s i l t i n gd a m ；c o n s t r u c t i o na n dm a n a g e m e n t ；m a i n t e n a n c ew a t e r a b i l i t y ；a n t i e r o s i o n 2 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同t 作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 ， 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 矗毒箍：硼岬。月；1 日 ，“学位论文使用授权声明 本人邋在导，币晶毒毒二毒羔轰泰妻：爻已建过沦文的答菇，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权两安理工大学研究生部办 理。 。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 一， i _ | jj ? 支毒砉主：锄导谛名：编i 南；f 二 第一章绪论 第一章绪论 1 1 淤地坝概述 1 1 1 淤地坝 淤地坝是指在水土流失区沟道中所修建的具有缓洪、拦泥、淤地功能的控制性水土保 持工程。一般由坝体、放水建筑物、溢洪道三部分组成。在干沟、支沟及毛沟内分别布设 大小不同、类型各异的若干座淤地坝工程，共同组成一个有机的沟道整治工程系统，就是 小流域坝系。 1 1 2 淤地坝的分类 根据淤地坝的坝高、库容、淤地面积等技术指标，一般分为大、中、小型三类。大型 淤地坝：单坝集水面积3 - 5 k i n z ，坝高2 5 m 以上，总库容5 0 - 5 0 0 万m 3 ，淤地面积7h m 2 以 上，具有上拦下保作用；中型淤地坝：单坝集水面积1 - 3 k i n ，坝高1 5 - 2 5 m ，总库容1 0 一5 0 万m 3 ，淤地面积2 - 7h m 2 , 小型淤地坝：单坝集水面积1k d 以下，一般坝高5 - 1 5 m ，总 库容1 - 1 0 万m 3 ，淤地面积0 2 - 2h m 2 。 1 1 3 淤地坝的作用 淤地坝属沟道工程，是水土保持三大治理措施之一。淤地坝工程是小流域综合治理， 控制水土流失，减少入黄泥沙的控制性工程，是黄土高原水土保持生态建设的关键性措施 之一。其作用主要有以下几点：1 、能有效拦蓄下泄的洪水泥沙，削减洪峰，调节洪水径 流，减少洪水灾害，保护下游农田地、城镇、村庄、道路、工矿和群众生命财产安全；2 、 稳定和抬高侵蚀基点，防止沟底下切，制止沟岸坍塌和沟头前进，稳定沟坡，固定沟床， 控制水土流失；3 、改善农业生产条件，增加基本农田，提高粮食产量，促进农村产业结 构调整，增加农民收入，提高农民群众生活水平，使黄土高原地区有限的水资源得到充分 利用；4 、合理调整土地利用结构，促进陡坡退耕还林还草，改善当地生态环境；5 、坝路 结合，便利丘陵山区的道路交通，改善当地群众的生产生活条件。 1 1 4 淤地坝的效益 黄土高原地区的淤地坝建设有着悠久的历史，它是黄土高原地区人民在长期的生产生 活过程中摸索和总结出的一种行之有效的生产手段和水土保持治理措施。通过多年生产实 践证明，淤地坝具有拦泥蓄水、淤地造田、改善农业生产条件、发展地方经济、促进区域 西安理工大学工程硕士学位论文 经济发展等多种效益。淤地坝建设对于调节洪水径流，减轻水患灾害，拦蓄沟道泥沙，起 着至关重要的作用。淤积形成的坝地是黄土高原地区基本农田的重要部分，由于水肥条件 好，产量高，受到了广大农民群众的广泛欢迎，在有条件的地方大量发展坝地，可以从根 本上解决农民粮食问题，促进黄土高原地区的退耕还林还草建设，改善生态环境。据黄土 高原7 省( 区) 实际调查显示，坝地粮食产量是一般梯田的2 3 倍，是坡耕地的6 1 0 倍。坝地多年平均亩产量3 0 0 k g ，高的可达7 0 0 - 8 0 0 k g 。目前，黄土高原地区已建成各种 类型淤地坝1 1 万多座，取得了明显的生态效益。据资料分析，2 0 世纪7 0 年代以来，黄 河上中游各种水利水保措施每年减少入黄泥沙3 亿t 左右，其中坝库工程减沙占到2 3 。 1 1 5 淤地坝建设可持续性发展 可持续发展强调环境与经济的协调发展，追求人与自然的和谐相处，其核心思想是健 康的经济发展应建立在生态持续能力、社会公正和人积极参与自身发展决策的基础上。它 所追求的目标是：既要使人类各种需求得到满足，经济得到充分发展；又要保护生态环境， 不对子孙后代的生存和发展构成危害。它特别关注的是各种经济活动的生态合理性，强调 对环境有利的经济活动应予鼓励，对环境不利的经济活动应予摒弃。 当今世界，人们在追求经济增长的同时，从人类的生存环境、生活质量和长远利益出 发，将社会、人口、环境、资源提上重要议事日程，不仅确认人类自身的发展权利，而且 强调人与自然的协调发展，从而建立了一种新的文化观念和文明观念。淤地坝建设可持续 发展的含义有以下几层： ( 1 可持续发展尤其突出强调的是发展，把消除贫困当作是实现可持续的一项不可 缺少的条件。加快淤地坝建设，是黄土高原消除贫困重要措施，它为解决生态危机提供必 要的物质基础。 ( 2 ) 可持续发展认为经济发展与环境保护相互联系，不可分割，并强调把环境保护 作为发展进程的一个重要组成部分，作为衡量发展质量、发展水平和发展程度的客观标准 之一。淤地坝建设着重自然资源的合理利用，变害为利。 ( 3 ) 可持续发展呼吁人们改变传统的生产方式和消费方式，要求人们在生产时尽量 地少投入、多产出，在消费时要尽可能地多利用、少污染，甚至不污染。淤地坝建设改变 传统的生产方式，提高土地生产率，同时依靠科技进步和提高劳动者素质来促进经济增长。 ( 4 ) 可持续发展要求人们改变对自然界的传统观念，建立起新的道德和价值标准， 不再把自然界看作是被人类随意盘剥和利用的对象，而视为人类生命的源泉和价值的源 泉。水土保持是我国的基本国策，既是促进黄土高原地区农民脱贫致富、促进区域经济发 展、改善生态环境的社会公益事业；也是保持水土资源，改善生态环境，提高土地持续生 产力，增加环境容量，造福子孙后代，实现可持续发展的基础，完全符合可持续发展的概 念和要求。 2 第一章绪论 1 2 研究现状及存在的问题 1 2 1 发展历程和研究现状 1 2 1 1 主要发展阶段 黄土高原淤地坝建设所取得的巨大成就与经验，是与实践和科学研究分不开的。黄土 高原科研单位和业务管理部门，在总结历史经验的基础上，把筑坝淤地作为水土保持的一 项重要工程措施，积极试验、示范、推广，其发展过程大致经历了4 个阶段： 试验、示范阶段( 1 9 4 9 - - - 1 9 5 7 ) 从1 9 4 9 年开始，在陕西省米脂县试修淤地坝。1 9 5 2 年绥德水保站成立后，以绥德、 米脂、佳县、吴堡四县为重点试办区，积极宣传推广修坝淤地，两年内筑坝2 1 4 座，一般 坝高5 一1 0 m ，单坝控制面积o 5k m 2 以下。1 9 5 3 年后，在晋、陕、蒙得到大面积推广， 筑坝淤地技术得到普及。西峰水保站也重点开展了塬面治理和沟壑治理的试办与推广，创 建了南小河沟十八亩台沟壑土坝。 大发展阶段( 1 9 5 蛀1 9 8 0 ) 由于前阶段试办成功，使群众看到筑坝的好处。建立了以沟坝为中心的基本农田，在 淤地坝施工中，各地大搞技术革新现和工具改革，较多地采用爆破松土、拖拉机碾压、水 枪冲土、水中倒土、水坠法筑坝技术，淤地坝有了突破性进展，建坝工效成倍提高，成本 大幅度下降。仅1 9 6 8 年到1 9 8 0 年1 2 年，共修淤地坝2 7 6 万座，可淤地3 3 万h m 2 。陕 西省榆林、延安地区1 9 7 3 一1 9 7 5 年新增坝地1 7 6 万亩；山西省1 9 7 0 - - 1 9 8 0 年1 1 年内新 增坝地占1 9 4 9 - - 1 9 8 7 年内新增坝地的5 0 6 ；内蒙古自治区黄甫川流域，7 0 年代所修淤 地坝占淤地坝总数的6 1 7 。但这段时间，有些地方在筑坝淤地中曾出现不按自然规律办 事的偏向，工程设计不合理，施工质量差。在1 9 7 7 - - 1 9 7 8 年两次特大暴雨中，这部分工 程遭到不同程度的水毁损失。但这段时期淤地坝的发展数量、坝系布设和施工技术都比过 去有较大突破，而且在拦泥、淤地、增产上卓的成效。 以治沟骨干工程为支撑的坝系建设新阶段( 1 9 8 1 1 9 9 2 ) 这一时期，虽然淤地坝建设速度比7 0 年代减缓，但筑坝技术、效益则进一步提高。 各地认真总结3 0 年筑坝淤地经验教训，对淤地坝的坝系塑盟、工程结盟、设计洪水标准 和防洪保收、建坝顺序和规模、拦洪蓄水淤泥生产相结合、坝地水土资源高效利用、生产 管理和维修养护等方面进行了大量研究，取得了重要成果，其中“以坝保库、以库保坝”、 “小多成群有骨干”等经验为群众所共识。1 9 8 6 年以来，经国家计委批准立项，开始在黄 河中游多沙粗沙区进行治沟骨干工程专项建设。由于有正规的设计，库容比较大( 大于 5 0 万m 3 ) ，不仅有拦泥库容，而且有防洪库容。因此，能够起到“上拦下保 的控制作 用，充分发挥拦泥、淤地、防洪、保收等综合效益，在多次暴雨袭击下，未发生垮坝现象。 1 9 8 6 w 2 0 0 2 年，共修建骨干工程约1 5 0 0 座，淤成坝地3 2 0 万h m 2 ，保护川台地1 8 7 万 h m 2 。晋西、陕北一些开展淤地坝建设较好的小流域沟道已形成坝系，有些已接近相对稳 3 西安理工大学工程硕士学位论文 定。 坝系相对稳定建设研究阶段 上世纪9 0 年，国家“八五”攻关课题多沙粗沙区沟道流域淤地坝坝系相对稳定研究、 黄委“九五”水保科研基金课题黄土丘陵沟壑区小流域坝系相对稳定及水资源开发利用研 究等研究项目相继开展，广大科技人员以沟道坝系为主要研究对象，重点开展坝系相对 稳定、沟道坝系水土资源开发利用、淤地坝运行管理机制、淤地坝的监测技术等方面的研 究，并将研究区域和领域进一步扩大。科学试验研究为领导决策，确立“以支流为骨架、 小流域为单元，骨干坝和中小型淤地坝相配套，建设沟道坝系”的思想起到了科技支撑作 用。 1 2 1 2 研究现状和主要成果 淤地坝拦泥减蚀机理研究，基本摸清了沟壑中产水产沙规律，为国家决策提供了科 学数据。2 0 世纪8 0 年代以来，国家自然基金、水利部水沙变化基金、黄委会水保基金 等相继开展了河龙区间水沙变化分析研究，其中淤地坝拦泥减蚀作用分析是很重要的一部 分。淤地坝减水、减沙、减蚀作用和效益计算方法研究取得了突破性进展，基本上算请了 淤地坝减蚀一直未解决的水沙帐。 坝系规划布局研究，使淤地坝建设逐步迈入规范化、科学化和区域化的轨道。围 绕坝系建设，各地科研单位在规划原则、工程缝拉、坝系布局、建坝密度，洪水调节等方 面开展了研究。提出坝系规划的原则是“因地制宜，全面规划，大小结合，蓄种相间，轮 蓄轮种，计划淤排”；在坝系布局上提出“全面利用，以排为主和“蓄种相间，蓄排结合” 两种形式；在建坝顺序上提出了支毛沟由下到上、干沟由上到下或上下结合的办法。1 9 7 0 年以后，由于水坠坝技术的成功和推广应用，使淤地坝发展到一个高速发展的新阶段。 七十年代中后期，黄河中游地区连续发生暴雨洪水毁坝事件，在总结淤地坝建设经验 和洪水毁坝教训的基础上，提出坝系中控制性淤地坝骨干工程概念，从此使规划原则提升 为“因地制宜、全面规划、骨干控制、滞洪排清、全面利用，次设计、分期加高、防 洪、拦泥生产相结合 。 淤地坝防洪保收研究。通过研究得出在侵蚀模数1 8 _ - 2 0 万t l o 1 2 的地区，坝地面积 相对稳定指标为流域面积的1 2 0 ，坝地高杆农作物的耐淹深不超过0 8 m ，耐淹时间为s - - 7 天，耐淤厚度不超过0 3 m 次。该结论通过人工模拟试验，这些指标得到了试验验证。这 些研究成果都为淤地坝的规划和深入研究奠定了基础。 设计技术的研究，提高了淤地坝的防洪标准，使工程结构更趋合理。坝库的设计 技术主要开展了设计洪水标准、工程结构、最优土坝断面确定的研究。 在工程结构方面，研究确定了不同土料筑坝的经济断面，与水工土坝相比，显著地减 小了淤地坝的断面，降低了筑坝成本。得出了“减小坝控面积、提高设计标准、采用高坝 大洞( 两大件) 、以库容制胜的淤地坝建设指导思想，为后来骨干坝的建设提供了理论 实践依据。 筑坝技术的研究，加快了淤地坝的发展速度，提高了工效，降低了成本。淤地坝_ 旌 4 第一章绪论 工技术在传统的夯实和碾压两种方式基础上，先后在定向爆破法筑坝和水坠法筑坝等方面 进行了大量的试验研究，同时对特殊材料的筑坝方法也做了有益的探索。 定向爆破筑坝技术的试验成功，解决了干旱少水、交通不便、缺乏大型机械地区筑坝 的困难。 水坠法筑坝技术解决了水坠坝施工期的稳定计算、确定边埂的宽度和质量、掌握好泥 浆的浓度、控制好冲填速度、做好排水措施、经常进行观测。1 9 8 5 年获国家科技进步二 等奖。 水坠筑坝法由于对施工条件要求不高，成本底，技术简单便于群众掌握，而在黄土高 原全面推广。此外，特殊材料筑坝也曾进行过试验研究。陕西、内蒙等地在盖沙丘陵区， 利用风沙土筑坝获得成功。绥德站于九十年代初曾进行过砒砂岩筑坝材料的研究，包括砒 沙岩的物理、力学性质、化学成份测试分析和冻融对力学性质影响的试验，取得了大量第 一手资料。由于种种原因，该项目未进行进一步的试验研究。 淤地坝管理技术的研究，明晰了产权，提高了坝地的经济效益淤地坝的管理养护 包括平时管理养护、汛期防洪抢险、坝地防洪保收和防治盐碱化等内容。 在平时管理养护方面，主要针对坝库竣工后，如何保证淤地坝的安全和充分利用研究 了一些措施。一般实行分级管理制度，县办县管，乡办乡管，村办村管，建立工程管理委 员会。 在汛期防洪抢险方面，主要针对防洪保坝保收，研究布置防洪抢险方案，坝库出现险 情时的技术处理措旌，制定一些乡规民约等。 在防洪保收方面，针对暴雨中庄稼被淹被冲，严重影响作物产量。总结出一套坝地防 洪保收的办法，其中比较普遍采用的是“上拦下排，中间淤漫”。 在防治盐碱化研究方面，认识到“盐随水来，盐随水去的规律，总结出治理坝地盐 碱化的根本措施是排水。总结出：挖沟排水，降低水位；打井修池，排灌结合；引洪漫地， 压碱洗盐；适地种植等技术措施。 1 2 2 研究的主要内容 国外在规划、设计理论以及施工和监测技术、方法等方面有许多值得我们学习和借鉴。 对淤地坝的质量控制、安全运行保障有很好地借鉴意义，我们要把这些先进理论、技术和 方法领会好、掌握好，并紧密结合生产实践，加以吸收、消化和推广应用。本文内容主要 涉及筑坝技术、施工管理、制度建设及安全运行分析等方面。 1 2 3 技术路线 在对国内外研究动态深入分析和基本经验总结的基础上，采用了调查、分析、总结相 结合的研究技术路线。分4 方面进行探讨( 1 ) 筑坝技术通过对丰富经验的总结和已成熟理 5 西安理工大学工程硕士学位论文 论的挖掘，结合工程实例论述筑坝技术对工程质量安全的作用( 2 ) 监理制度体系研究，主 要通过监理制度的适用性分析，结合我国国情，通过对水土保持生态工程特别是淤地坝工 程的监理实践的总结，论述监理制度体系和适用淤地坝监理的监理体系。( 3 ) 淤地坝运 行管理主要以淤地坝可持续发展管理模式理论为指导，以现行存在问题为对象，以调查到 的成功经验为线索探索了淤地坝运行管理应注重抓好的问题。( 4 ) 淤积小流域保水能力与 淤地坝安全分析则从大量的试验监测资料出发，通过理论的探讨分析，解答水土保持领域 没有研究或研究甚少等尚属空白的一些理论问题，旨在推动淤地坝理论研究的进一步深 入。 6 第二章淤地坝施工技术 第二章淤地坝旌工技术 淤地坝施工是淤地坝建设的重要内容，施工技术是关系到整个工程的建设质量、进度 和投资能否发挥其效益的关键，先进的施工技术和合理的工艺流程对提高工效、节约资金 等方面将起到重要的作用。 2 1 施工准备 2 1 1 淤地坝淹没损失及土地赔偿问题的解决 淤地坝不论是单项投资上、规模上、还是效益上，在水土保持生态工程治理措施中都 是举足轻重的。在施工方签订施工合同前就必须解决做好淤地坝淹没损失及土地赔偿问 题，在实践中往往出现因土地纠纷而导致的停工、延误工期，甚至会导致“半拉子 工程。 2 1 1 1 淹没损失及占用土地范围的界定 建设单位应会同淤地坝所在地政府的有关人员，根据设计文件提供的图纸和有关水文 计算成果，确定淹没范围，并打桩定线，丈量面积；同时根据工程规模和施工要求，实地 确定临时占地范围和面积，包括施工场地、施工道路、施工料场等。 2 112 淤地坝淹没损失及土地赔偿问题的处理 1 、淤地坝淹没损失及土地赔偿问题的处理，一般由工程所在地政府负责协商解决。 2 、将淹没损失及施工占地进行划分，对永久性占地及房屋、树木给予一次性补偿， 对临时占地视原土地利用情况，一次性或分年度给予补偿。 3 、对于淤地坝淹没范围内的土地和临时占地，若是分给农民的基本农田，可与农户 协商，给予补偿；若是“四荒地0 应归集体所有，可无偿占用。 2 1 2 施工组织设计和施工顺序 2 1 2 1 旌工组织设计的编制 在解决了淤地坝的淹没损失及土地赔偿问题以后，建设单位就可以采取招标投标或其 他有效的方式确定施工单位。施工合同签订后，施工单位应尽快做出施工组织设计，并报 建设单位、监理单位批准。其主要内容包括工程概况；工程主要特性；工程建设材 料准备；施工计划进度；工程施工设备及技术人员配备；安全管理。 2 1 2 2 计划进度的编制 1 、编制原则 ( 1 ) 可行性和合理性原则 各种计划进度都必须结合工程自身特点，自然和技术经济条件等诸多因素来制定，既 合理又切实可行。 ( 2 ) 确保总目标实现的原则 7 西安理工大学工程硕士学位论文 各项计划进度在编制上，要充分考虑到如何促进工程总目标的实现，要服从总目标的 要求和规定。 ( 3 ) 经济性原则 进度计划的优劣，最终应以是否经济来衡量，合理的工程计划进度，使工期和工效有 明显的、有效的提高，经济效益显著。 2 、施工进度计划的内容 施工进度计划包括施工总计划进度、单位工程计划和作业计划等。其中总计划进度 的编制应在设计文件的基础上，按照监理的总进度要求和当地气候、施工环境、旌工设备 等条件，合理地进行编制，包括整个工程的进度和施工顺序，具体到各单位工程( 土坝、 泄水建筑物、溢洪道) 。单位工程计划是根据批准后的总进度计划，安排单位工程的进度 和顺序，具体安排到分部工程，如按建筑材料可分为：土方、石方、混凝土等；如按单位 工程的建筑物可分为：卧管、涵洞、消力池、出口段等等。作业计划是根据单位工程的进 度计划，安排某分部工程的进度和顺序，具体到各工种的施工进度和工序安排，如溢洪道 的钢筋工、木工、混凝土工等。 3 、施工进度计划的形式 ( 1 ) 横道图 一种比较简单、直观、常用的进度控制图表。在实际施工进度控制上，应时常了解工 程的施工状况，以便尽早发现计划进度与实际进度的偏差，谋求修正的办法。 ( 2 ) 形象进度图 以横坐标为各分部工程的类型，以纵坐标为时间和工程量建立图。计划、进度、工 程量一目了然。 ( 3 ) 曲线图 曲线图一般用在施工阶段的进度控制，计划进度很少用这种形式表示。 对于淤地坝( 包括骨干坝) 在工程实践中常用横道图来表示计划进度，考虑到淤地坝 工程的渡汛问题，归纳二种方案制定计划进度图。 第一种方案，开工前一年8 月下旬备料，1 0 月中旬前完成放水建筑物的涵洞出口消 力池部分的砌筑与坝体清基，1 1 月上旬前坝体填筑高度高出涵洞顶部2 _ 3 m ，以防冬季 坝内水位升高漫溢坝体。次年3 月中旬至6 月底前完成坝体放水建筑物的卧管和溢洪道工 程。此方案的优点是施工干扰少，又可解决施工导流问题；缺点是工期长，需跨年度施工。 第二种方案是3 月下旬开工，6 月底前力争完成主体工程，否则必须满足渡汛要求。 此方案的优点是工期短，施工紧凑，避开了冬季施工，工效高，质量好；缺点是施工设备、 机械、劳力多，放水建筑物施工互有干扰，一旦计划不周，易造成浪费和窝工。二种方案 的计划进度例表见表2 1 。 8 第二章淤地坝施工技术 淤地坝( 骨干坝) 施工进度计划例表2 1 工 进度计划( 月份) 程 单位或分 年度年度 项 部工程 目 91 0 1 l1 2 1 2345678 清基 土 基础处理 施工围堰 坝 土料填筑 反滤体 放 开挖基础 水 涵洞砌筑 工 消力池 辟管砌筑 程 闸门安装 溢开挖土方 洪开挖石方 道衬砌 备注 一表示第一方案，一 表示第二方案。 2 1 3 建立临时施工组织 淤地坝在施工前一般要建立临时施工组织机构施工所或工程指挥部，具体负责工程 建设和施工管理工作，严格按照批准的设计图纸认真施工。具体的任务要求是：按照施 工组织设计，结合本工程的特点，编制详细的施工细则和安全操作规程，使有关人员都能 够熟悉有关规程、规定和质量标准；合理安排施工过程中的各个环节，做到科学管理、 文明施工；随时掌握工程进度和质量情况，分析工程动态，按期编报施工报告和有关统 计报表；认真做好各个环节的自查自验工作和中间验收、初步验收、竣工验收的准备工 作；搞好技术档案，如实填写施工记录；配合监理单位、质检部门做好进度、质量和 资金控制等方面的工作。 2 1 4 施工场地布置 施工场地布置包括土、沙、砾石料场选择；废弃土石的堆放位置；施工临时指挥办公 地点、材料加工场地及临时工棚位置的确定；施工道路、供水、供电设施的布设；水坠坝 还应抽水泵站和输泥渠道。布设原则力求做到相互协调，互不干扰，节约用地，紧凑合理。 2 1 4 1 土、沙、砾石料场选择 坝体取土场的选择除应满足设计对土料的质量和数量要求外，还应按照先内后外，先 近后远的原则，结合填筑部位统一考虑，做到高土高用，低土低用，尽量先取坝内和距离 o 西安理工大学工程硕士学位论文 坝体较近料场的土，但坝肩两侧的土不能取。坝内表土较薄而下层为透水层时不宜取土； 坝外土场距坝趾至少5 0 m 以上。 石料场的选择要考虑蕴藏量、可开采量、开采难易程度、石质、运距远近、石料堆放 地点等因素。为了便于运输和堆放方便，料场不宜过分集中，最好能选在坝址上、下游不 远的开阔地带。采石场的覆盖层不能过厚，风化层不宜深，尽量减少清基工作量。 沙、砾石料场应尽量选在距坝近，场面大，覆盖土层薄、好开采、贮量足和交通便利 处，质量要求是洁净、无杂质，粗中细搭配均匀。 2 1 4 2 临时场地布置 施工临时指挥办公地点的位置应选择在距工地近，便于指挥和督导的地方，亦可利用 附近的村庄民房或在工地附近修建临时工棚。材料加工场必须紧靠旌工场地，以减少来回 运输。物资器材的堆放位置除炸药、雷管、导火索等易燃易爆品应按照有关规定不能离工 地或民工住宿点及村庄太近外，其余的水泥、钢材等都应靠近工地和指挥机构，便于保管、 使用，并注意防潮和通风。 2 1 4 3 旌工的水、电、路布置 供水包括施工用水和生活用水。生活用水一般取用当地居民水井即可；施工用水一般 用沟道的长流水，如无长流水，可临在沟道里时挖深坑，取用浅层地表水，亦可利用附近 水库或蓄水池取水，总之，视当地水源情况而定。 供电在施工工地一般作照明和抽水之用。可利用输电线路就近接入，电线及配电设备 都应由专业人员按规程操作和安装；若附近无输电线路，可以用菜油机代替。 交通道路主要是指施工临时道路，必须在安全、方便的条件下，按照已确定的土、石、 沙、砾场及堆放位置布设施工道路。尽量利用已有的道路，不够安全的要整修、加固和延 长，运土路线要有足够的宽度，保证会车安全。 2 1 5 备料 备料工作主要包括水泥、钢材、木材、石料、石子、沙子的采购或开采、运输、加工、 存放等。全部工程用料的品种、规格、数量在设计概预算书中有详细清单，但每种材料的 需用期及数量应根据施工组织设计、施工顺序进行详细安排。 2 1 5 1 水泥 淤地坝工程一般使用3 2 5 。、4 2 5 普通硅酸盐水泥。购买是要有出厂合格证和生产日期。 运输时要有防雨设施，存放水泥的仓库或工棚要有通风和排水设施，存放时间自出厂算起 不得超过6 个月。 2 1 5 2 钢材 购买钢材要严格按照设计文件上的规格采购，并要有合格证及有关强度方面的试验报 告，钢材表面要光洁、无锈蚀。 2 1 5 3 木材 1 0 第二章淤地坝施工技术 淤地坝施工所用的木材只作摸板用，目前一般用钢摸板。在条件不具备的情况下，亦 可使用木摸板，选择木材时，尽量选材质坚硬、板面平整、厚度适中的木板，使在使用时 不易变性，拆模后可多次利用。 2 1 - 5 4 石料 根据淤地坝工程用途，石料大体上可分为3 种：即料石、毛石、片石。在备料时，应 分别计算出各自的用量，并分别堆放。 1 、料石 料石由石料加工而成，要求坚硬，无风化面，多为长方形，厚度一般为2 0 - - 5 0 c m ， 最短长度大于厚度的1 5 倍，最大长度以搬运条件而定，一般不超过1 0 0c m 。料石用在卧 管两侧及涵洞的砌筑上。 2 、石块 采石场开凿后的石块，一般只需简单加工，形状不规则，只作大体积之填腹石，单块 重量1 5 _ 7 5 蚝左右。 3 、片石 片石是毛石的一种，厚度比毛石薄，重量亦较轻，一般作腹石或坝体反滤用。 2 1 5 5 碎石与卵石 石子或河卵石是混凝土的工程或反滤体的主要材料。一般可就地取用，无论人工碎石 还是采集天然河道卵石，强度都要合格，大、中、小粒径搭配必须按照设计文件要求。不 同规格的碎石标准见表2 2 。 表2 - 2不同规格的碎石标准 名称小石中石大石特大石 粒径( 锄) o 5 22 - 44 一8 8 一1 2 备注l 、粘土淤泥及有害杂质含量应小于2 ；2 、片状、叶状含量应小于1 5 。 2 1 5 6 砂土 砂一般分为粗、中、细3 种，备料时应尽量采用当地的沙子，施工时颗粒级配应按照 设计书要求进行配置。沙子平均粒径分类标准见表2 3 。 类别粗沙中沙 细沙 平均粒径( 衄) o 5o 3 5 一- o 50 2 5 一一o 3 5 备注l 、含泥量应小于3 ；2 、粗、中、细平均粒径0 3 6 _ _ o 5 衄；硫酸、 盐及硫化物含量小于1 。 2 1 5 7 工程预制件 有些施工现场没有沙石料，亦可采用预制件来代替，如钢筋混凝土涵管、消力池及卧 管盖板、泄水孔孔塞等都可以采用预制件。在购置需要注意3 点，一是所购预制品的钢筋 配置、强度、结构尺寸、外观等方面都必须符合设计要求；二是要有产品合格证、出厂证、 试验报告；三是要有购买合同。 西安理工大学工程硕士学位论文 2 1 6 施工测量与放线 为了把图上各个建筑物的设计轮廓尺寸准确地放样到施工现场上，就必须测量与放 线。 2 1 6 1 土坝放线 1 、确定轮廓线 ( 1 ) 先在坝轴线两端埋上2 个混凝土桩或石桩，桩顶端应整平，并挖“十 字槽， 以中心线中心为标记。 ( 2 ) 沿坝轴线每隔1 0 1 n ( 水平距) 定一中心桩，地形突变处应加桩，按从左岸到右 岸的顺序将中心桩加以编号，再测量各桩地面高程，并记录。 ( 3 ) 根