小流域综合治理工程初步设计的要点.doc

1 小流域水土保持综合治理工程初步设计小流域水土保持综合治理工程初步设计 中国水利水电出版社中国水利水电出版社 2011 11 2 目录目录 1 1 项目背景与建设任务项目背景与建设任务 4 1 1 项目背景 4 1 2 设计依据 4 1 3 项目建设目标与任务 4 2 2 项目区概况项目区概况 4 2 1 基本情况 4 2 2 地质地貌 4 2 3 气象水文 5 2 4 土壤植被 5 2 5 社会经济状况 65 2 6 水土流失与水土保持 65 3 3 防治措施总体布局防治措施总体布局 76 3 1 防治分区 76 3 2 措施配置 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 4 土地整治工程土地整治工程 116 4 1 土地平整 116 4 1 1 设计原则与标准 116 4 1 2 土方量计算 127 4 2 梯田 149 4 2 1 梯田布设与设计 149 4 2 2 梯田施工 1814 5 5 坡面水系工程坡面水系工程 2217 5 1 规划布设 2218 5 2 工程设计 2419 5 2 1 截 排水沟设计 2419 5 2 2 蓄水池设计 2722 5 2 3 沉沙池 凼 设计 3329 5 3 蓄水池与沉沙池施工 3429 5 4 管理维护 3531 6 6 集雨蓄水及泉水利用工程集雨蓄水及泉水利用工程 3631 6 1 概述 3631 6 1 1 集雨蓄水 3631 6 1 2 规划布设 3732 6 2 水窖 3732 3 6 2 1 水窖规划 3732 6 2 2 水窖设计 3833 6 2 3 水窖施工 4035 6 2 4 水窖管理 4237 6 3 涝池 4338 6 3 1 涝池规划 4338 6 3 2 涝池设计 4439 6 3 3 涝池施工 4439 6 3 4 池塘 4439 6 4 泉水利用 4540 6 4 1 泉水利用规划 4540 6 4 2 设计 4641 6 4 3 施工 4641 7 7 沟壑治理工程沟壑治理工程 4742 7 1 概述 4742 7 2 沟头防护工程 4742 7 2 1 沟头防护工程布设 4742 7 2 2 沟头防护工程设计 4843 7 2 3 施工 5247 7 3 谷坊工程 5348 7 3 1 谷坊规划布设 5348 7 3 2 谷坊设计 5550 7 3 3 谷坊施工 5853 7 3 4 谷坊维护管理 6055 7 4 淤地坝工程 6055 7 4 1 概述 6055 7 4 2 勘测及规划 6156 7 4 3 坝库勘测 6257 7 4 4 工程布设 6358 7 4 5 水文计算 6459 7 4 6 土坝设计 6762 7 4 7 溢洪道设计 7166 7 4 8 放水建筑物 7267 7 4 9 碾压式土坝施工 7469 7 4 10 水坠坝施工简介 7671 7 4 11 工程管理维护 8075 7 5 引洪漫地工程 8277 7 5 1 引洪漫地类型 8277 7 5 2 规划设计 8378 7 5 3 工程施工与管理 8681 4 1 项目背景与建设任务 1 11 1 项目背景项目背景 简述项目来源 立项背景 建设必要性 从控制水土流失 防灾减灾 改善农业 基础条件 改善生态环境 促进农村经济发展等方面说明 1 21 2 设计依据设计依据 主要说明综合治理工程初步设计依据的国家技术规范 标准 地方有关的设计标 准 以及相关的设计资料 1 3 项目建设目标与任务项目建设目标与任务 项目建设目标 任务 规模 设计水平年 说明项目水土流失防治执行等级 建 设期末应完成的各项治理措施面积或任务量 设计水平年应达到的防治目标 治理度 及相关经济指标 2 2 项目区概况项目区概况 2 1 基本情况基本情况 简述介绍项目位于某市某乡 镇 给出地理坐标 经 纬度 所处流域 交通情 况 流域面积 所属水系等 附地理位置图 用当地位置图 项目区的地理位置 行 政区域 面积 人口 所属水系 社会经济等情况 2 2 地质地貌地质地貌 简述地质构造 有无断层 滑坡体 泥石流 崩岗 溶洞 塌陷等不良地质现象 5 描述地貌类型 属山区 丘陵区 台地 谷地 平原等哪一地貌类型 2 2 1 沟道情况 介绍沟壑密度 条数 主沟长度 宽度 沟型 沟头侵蚀类型 沟道发育情况 沟道比降 总面积等 列表 通过项目区地形图量算 结合调查实际 2 2 2 坡面情况 介绍坡面坡度 坡长 坡形 坡向 面积 地面物 耕地 林地 荒地等分布情 况 最好列表 通过项目区地形图结合实际调查确定 沟谷相对高差 沟道比降 沟谷宽度 沟壑密度 沟谷形态 沟谷面积与沟坡面 积的比例 沟坡坡度 不同坡度的面积比例等地貌特征 2 3 气象水文气象水文 降水 年均降水量 年内分布 10 年 20 年一遇 24 小时 3 6 小时最大降雨量 温度与光热资源 气温 年均 最高 最低 大于等于 10 积温 年均日照时数 无霜期 早晚霜起止时间 蒸发量 风速 平均 8 级以上 冻土等 查水文图集 水文手册 气象资料 叙述项目区的基本气象要素 温度 雨量 蒸发 冻土等 3 小时 6 小时的短历时和 24 小时最大雨量特征值 以及灾害性天气情况 简要叙述所属流域内的河流水系情况 径流量 输沙量 含沙量等情况 最大洪 水情况 地下水埋深等 2 4 土壤植被土壤植被 a 土壤 介绍土壤类型 厚度及其分布 土壤质地 容重 孔隙率 N P K 有机质等 并结合前面讲的收集资料 反应土壤信息 b 植被土壤类型 分布 土层厚度及时雨农作物生长情况 还应说明当地土质的物 理性状 颗粒组成 粘性 孔隙率 渗透系数 透水性 容重 干容重等资料 介绍植物种群 植物区系 主要树 草种类 面积 分布 林草覆盖率 郁闭度 6 适于当地生长的乡土树种 灌木种和草种 结合项目区地形图与调查确定 2 5 社会经济状况社会经济状况 人口及劳动力状况 小流域所辖村庄数 人口总量 密度 人口自然增长率 农 业人口 农业劳力分布情况 土地类型 面积 人口 劳动力 自然增长率等 土地利用状况 按国土资源部颁布的土地一级分类指标 划分农 林 牧等各类 用地面积 人均耕地 林地状况 耕地坡度分级面积 并进行土地适宜性评价 农 林 牧等各业适应性通过调查分析确定各等级土地的数量和分布 提出土地利用中存 在的问题 为后面土地利用调整准备 人均耕地 林地状况 并附 1 10000 小流域土地 利用现状图 勾绘图斑 农村产业结构 农 林 牧 副各业年产值及占比例 人均收入 各业产值占农 村总产值的比例 农业生产 主要农作物种类及平均单产 人均粮食 人均基本农田 林业生产 水土保持林 经济林 果园等的面积 经营管理情况 牧业生产 各类牧蓄品种 数量 饲料来源 经营管理情况 与农村经济发展有关的主导产品 市场情况 交通 信息等情况 农业现代化与 农民受教育情况 以及当地对水土保持认识等情况 通过查阅当地社会经济资料 结合调查确定 附 1 10000 小流域土地利用现状图 勾绘图斑及附小斑一览表 应反映小斑号 坡 度 面积 利用类型 侵蚀强度 调整利用类型等 简述流域内经济状况 作物种类 经济林果与特色产业 粮食产量及自给状况 农业总产值 产业结构及比重 人均收入状况 2 62 6 水土流失与水土保持水土流失与水土保持 1 水土流失现状水土流失现状 通过现场调查结合当地省水土流失公告等方面情况 有当地水土流失多年观测小 区资料的地区 可以利用观测资料确定水土流失强度 确定项目区的水土流失类型 分布 面积与强度 不同侵蚀强度的面积及所占比例 注意结合小斑一览表 7 水土流失成因 水土流失危害要结合本流域实际情况简要论述 对下游河道淤积 使侵蚀基点抬高 行洪标准降低缩短蓄水建筑物使用寿命等危害 对土地生产力破坏 土层变薄 养分流失 对生态环境破坏 植被减少 保水保土功能降低 产生小降 下 大强度 大灾害 对村屯 道路 冲毁道路 农田 房屋 危害生命财产安全 切忌不切合实际的宏观描述水土流失成因 水土流失危害 2 水土保持现状水土保持现状 小流域以往治理情况 或项目所在区域治理情况 实施的项目 现有保存的各类 治理措施数量 面积 治理效果 简述各类措施的作用和防治效果 存在的主要问题 同时介绍当地水土保持工程可借签的类似经验等 为本工程建设提供技术支持 应侧 重从技术角度分析治效果和存在问题 3 防治措施总体布局 3 13 1 防治分区防治分区与措施总体布局与措施总体布局 简述防治分区的原则 山 水 田 林 路统筹规划 集中连片 与发展特色产 业 改善环境 防洪减灾 治沟与治坡相结合 工程 植物与耕作措施相结合 分几 个治理区 简述概况 各项治理措施的具体布局 a 坡面治理措施布局 坡耕地 荒坡地 有林地 灌木林地 疏林地 b 沟壑治理措施布局 沟头防护 谷坊工程 沟坡治理措施 c 河道治理措施布局 河道疏通 河道护坡 护岸林等 d 道路设置及防护措施布局 根据项目区的实际情况 设置对外交通主干道 项目区内部运输道路及田间作业 道 道路布设尽可能地选在一路多用的区域布设 即便于交通运输 线路又短 节约 占地 具体情况具体设计 道路防治一是路面 二是路边坡 三是排水 四是绿化 路面 要求平整 不积水 中间高于两侧 1 横坡 根据实际情况和经济条件等 设计为沙石路 泥结路 硁 沥清硁路等 8 边坡 填方边坡小于 8m 时 边坡坡比采用 1 1 5 填方边坡高度大于 8m 时 0 8m 采用 1 1 5 8m 以下采用土质边坡 坡比 1 1 75 稳定石质边坡坡比 1 0 75 土石混合及风化岩边坡为 1 1 5 具体设计参考有关边坡规划确定 防护 土质边坡一般采用灌草结合植物措施进行防治 土石混合及风化岩挖方边 坡采用工程防护 石质稳定上边坡采用地锦等攀缘植物防护 排水 为了防止挖方边坡上部来水对边坡冲积 在填方边坡以上 2m 外设排水沟 将来水通过排水沟排入指定沟道 为防止路基降水径流冲刷填方边坡及危害下方 在填方边坡外 2m 处设排水沟 对填方边坡较长 一般大于 6 0m 的 在路肩处设排水沟 并沿坡面方向设置急流槽 道路绿化 指布设行道树 边坡植物措施等 某小流域水土保持工程措施布局框图 某小流域水土保持工程 坡 面 治 理 沟 壑 治 理 河 道 治 理 道 路 整 治 风 蚀 治 理 9 3 23 2 措施配置措施配置 要求 措施布设应因地制宜 科学合理 叙述简明扼要 图 文 表并茂 措施配置应在 1 10000 或 1 5000 地形图上布设措施 标明每一图斑的措施面积或 工程量 非面积的工程措施应说明工程的主要技术指标 措施配置应与土地利用现状相结合 说明各种措施布设的地类 如荒坡 坡耕地 沟道等 并附土地利用结构调整对比表 说明土地利用调整途径 现状与调整后的土 地利用结构变化 简要论述小流域的水土流失综合防治体系 并附水土流失综合防治体系框图和平 面布设图 植物措施 工程措施 植物措施 灌木林地 有 林 地 疏 林 地 坡 耕 地 荒 坡 地 封禁治理 工程措施 植物措施 水平梯田 坡面治理 工程措施 竹节梯田 坡式梯田 管 护 防止人 畜破坏 病虫害防治 鱼 鳞 坑 等高垄作 垄作区田 覆盖 深耕等 梯 田 地 埂 经果林 经济林 植物护梯田埂 水 保 林 鱼 鳞 坑 截 水 沟 竹节梯田 经 果 林 水 保 林 植 草 工程围栏 鱼 鳞 坑 生物围栏 补植水保林 耕作措施 10 沟壑整治 沟头防护工程 谷 坊 鱼 鳞 坑 沟头防护林 工程措施 沟 造 林 沟坡造林 沟底造林 植物措施 河道治理 清淤拓宽 削 坡 工程护坡 塘 坝 工程措施 植物护坡 护岸林带 防浪林 植物措施 道路治理 路面平整 铺筑 边坡工程护坡 排泄 排 水 沟 边坡植物护坡 工程措施 路 树 植物措施 11 水土流失综合治理防治措施体系图水土流失综合治理防治措施体系图 4 土地整治工程土地整治工程 4 14 1 土地平整土地平整 4 1 1 设计原则与标准设计原则与标准 1 适用条件适用条件 土地平整适用于地面总体较平缓 局部凹凸不平 相对高差在 3m 以下 可平整成 较大面积田块的河沟地 滩地 荒地 耕地等土地 平整土地应与流域土地利用规划 田块规划 机械耕作以及产业发展相结合 表土厚度平均在 30cm 以上 或不足部分能 有稳定的土方来源 客土来源的证明 承诺及客土的质量状况分析 土地平整应尽量保留表土 平整前剥离表土 堆放一边 平整后覆盖表土 剥离 表土厚度一般在 30 40cm 2 设计标准设计标准 土地平整的标准 田面平整 利于机耕 并有 1 1000 的坡度 利于灌溉 沟道内 的地块还应进行洪水校核 满足防洪要求 确保稳产 高产 平整后适宜耕作土层实 风蚀治理 机械沙障 引水拉沙 拦 沙 壕 植物沙障 工程措施 防风林带 固沙林 草 风口造林 植物措施 12 方厚度在 30 40cm 4 1 2 土方量计算土方量计算工程设计工程设计 4 4 1 2 11 2 1 典型地斑号 面积 相对高差 土壤质地 土层厚度 类似地斑信息统典型地斑号 面积 相对高差 土壤质地 土层厚度 类似地斑信息统 计 列表 计 列表 4 1 2 24 1 2 2 典型地斑土方量计算典型地斑土方量计算 1 1 土方量的计算方法土方量的计算方法 平整土地工程土方量计算主要有方格网法 等高线法 断面法 DTM 法 区域土方 量平衡法和平均高程法等 一般常用的计算方法有 1 1 方格网法计算 方格网法计算 对于大面积的土石方估算以及一些地形起伏较小 坡度变化平缓的场地适宜用格 网法 这种方法的计算原理是 将场地划分成若干个正方形格网 然后计算每个四棱柱 的体积 再将所有四棱柱的体积汇总即得到总的土方量 传统的方格网计算中 土方 量的计算精度不高 采用高程内插的方法 即杨赤中滤波推估法 可提高估算精度 网格法一般用于像长宽比相对不大的田块平整工程 其精确程度取决于其计算单 元的大小 一般来说网格法所划分的网格越密 则估算结果越精确 只要划分的网格 比较合适 估算精度可满足工程需要 2 2 DTMDTM 法 不规则三角网法 法 不规则三角网法 不规则三角网 TIN 是数字地面模型 DTM 表现形式之一 该法利用实测地形碎部点 特征点进行三角构网 对计算区域按三棱柱法计算土方 3 3 平均高程法 平均高程法 平均高程法就是 隔 20 m 测量 1 个碎步点 把所有的碎步点高程相加取平均 作为 该测区平均高程 该方法通常被施工单位采用 但该方法误差较大 4 4 断面法 断面法 断面法一般适应于渠道 公路 铁路等长宽比相对较大的工程土方量计算 断面 法又叫平均断面法 其计算公式 v 0 5 s1 s2 L 即取相邻两个断面面积的平均值 再乘以断面间距离 可计算出土方量 断面法所取的距离越近 则计算结果越精确 5 数字高程模型 数字高程模型 Digital Digital ElevationElevation Model Model 13 简称 DEM 它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型 是数 字地形模型 Digital Terrain Model 简称 DTM 的一个分支 一般认为 DTM 是描述包 括高程在内的各种地貌因子 如坡度 坡向 坡度变化率等因子在内的线性和非线性 组合的空间分布 其中 DEM 是零阶单纯的单项数字地貌模型 其他如坡度 坡向及坡 度变化率等地貌特性可在 DEM 的基础上派生 DTM 的另外两个分支是各种非地貌特性的 以矩阵形式表示的数字模型 如土壤类型 土地利用类型 岩层深度 地价 商业优 势区等等 DTM 是栅格数据模型的一种 格网的点只表示点的属性 点与点之间的属性 可以通过内插计算获得 建立DEM的方法有多种 从数据源及采集方式有 1 直接从地面测量 例如用 GPS 全站仪 野外测量等 根据航空或航天影像 通过摄影测量途径获取 如立体 坐标仪观测及空三加密法 解析测图 数字摄影测量等等 2 从现有地形图上采集 如 格网读点法 数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集 然后通过内插生成DEM等方法 DEM内插方法很多 主要有分块内插 部分内插和单点移面内插三种 目前常用的算法是通过等高线和高程点建立不规则的三角 网 Triangular Irregular Network 简称TIN 然后在TIN基础上通过线性和双线性内插建DEM 6 散点法散点法 衄 pgis和excel采用特征散点法来求土方量 确定耕地的整体平整土方量 进行 项目区农田平整工程设计 田块内部土地平整土方量计算方法是采用面积 高程加权 的散点法 用ExcEL表格计算土方量 计算中遵循以下原则 按照一定的规格 决定 田块的不同大小 计算土方时 局部格田内部先平衡 项目区全局平衡 并考虑田 间道和生产路的土方和清淤土方 设计高程应充分考虑沟渠水流方向和自流灌溉 格田内部高差较大的田块无法做到挖填平衡的 采用外调土方至需要土方的田块 散点法计算原理是根据各个格田现状高程点初步拟定各格田设计高程 再按各现 状高程点控制面积的权重 用加权平均法计算各格田的设计高程 挖方 填方 然后 根据挖方量最小 田块内挖填平衡的要求 对设计高程进行修正 重新计算各格田土 方量 汇总得田块的总土方置 根据沟 渠 路布局划分田块 以相邻的农沟 田埂 田间路和渠道所围成的田 块 田块面积可在l 2000或1 5000地形图上直接由gis量出 14 设计高程的确定按格田内部挖高填低 内部先平衡 田块总平衡原则确定田块设 计高程 2 2 平整土地的土方量计算方法平整土地的土方量计算方法 通过对以上几种土方量计算方法的介绍 根据需平整土地的地形 高差 田块形 状等因素 可以选择合适的平整土地土方量计算方法 1 1 在较为平坦的平缓地 集中连片 面积较大和地形起伏不大的地块 宜采用 方格网法 这种方法计算的数据量小 计算速度快 省却了 DTM 法需要庞大的数据存 储量 网格法所划分的网格越密 则结果越精确 但也增加测量 计算工程量 因此 要只要划分的网格比较合适 网格大小一般应在 20 30m 为宜 2 在地块形状不规则 地形起伏不大的田块 可采用散点法计算土方量 但必须 注意 特征点的确定要有代表性 不可在局部突出地形或深坑地形选点 田块的平均 高程 设计高程计算应采用加权平均法 特征点之间距离不要相差太大 3 3 在狭长的沟道台地 水渠等断面较规则的土方量则适宜使用断面法计算土方量 4 4 在地形起伏较大 精度要求高的一些山区 可选用到 TIN 的计算方法 但是也 要考虑到应具有测量仪器 设备 大比例尺地形图 且数据量大 计算成本高 若不 具备上述条件 则不可采用此方法 总之 在对土方量进行计算时 要考虑到地形特征 精度要求 也要考虑具有的 测量仪器 设备及施工成本等方面的情况 选择合适的计算方法 达到最优的目的 4 1 2 3 单项工程量 单位 m3 hm2 序号小斑号 地斑面 积 土层厚 度 单位剥离土方量单位填方量剥离量填方量 1X 2X 3 4 合计 15 4 1 2 3 施工方法 以机械推土机配合挖掘机施工为主 施工中 土地平整应尽量保留表土 平整前 剥离表土 堆放一边 平整后覆盖表土 剥离表土厚度一般在 30 40cm 左右 4 24 2 梯田梯田 4 2 1 梯田布设与设计梯田布设与设计 1 1 布设原则布设原则 集中连片 规模治理 交通便利 便于规模经营 并与坡面水系相配套 建设条件 东北黑土区 8 15o坡面 黄土丘陵区和土石山区在 3o 25o坡面 梯田类型 东北黑土区 土坎坡式梯田 条田 黄土丘陵区 土坎水平梯田 条 田 反坡梯田及隔坡梯田 土石山区及其它地区 土坎水平梯田或反坡梯田 石坎水 平梯田或反坡梯田 2 2 梯田分类设计梯田分类设计 按田面坡度分 1 水平梯田 即田面横向 纵向均为水平 2 坡式梯田 即田面横向有 1o 5o的横坡 纵向有 1o 3o的纵坡 一般多为老式 梯田 标准低 田面仍然有径流 3 反坡梯田 梯田田面纵向水平 横向有 1o 2o的坡度向内侧倾斜 是一种拦蓄 暴雨径流量大的高标准梯田 4 隔坡梯田 即两台梯田之间留一段坡面种草 适于草田轮作的田块 是加快坡 面治理的有效措施 适于在人少地多 人均坡耕地多的地方应用 按田坎建筑材料分 有土坎梯田和石坎梯田 3 3 设计标准设计标准 梯田设计标准 考虑到近年梯田水毁多 危害大 其原因是设计标准低 可提高 设计标准 北方干旱区暴雨历时短 强度大 水平梯田采用 10 20 年一遇最大 3 小时 6 小 16 时暴雨设计 东北黑土区雨量多 强度较小 梯田宜采用 10 20 年一遇最大 24 小时暴雨设计 南方多雨区暴雨历时长 土坎或石坎水平梯田宜采用 10 20 年一遇最大 24 小时 暴雨设计 4 4 断面设计断面设计 1 水平梯田断面 水平梯田断面 梯田断面与地面坡度 梯田田块布设密切相关 坡度较缓的坡面 田坎较低 田 面较宽 坡度较大的坡面 田坎较高 田面较窄 在相同坡度下 田坎愈高 田面愈 宽 反之依然 因此 梯田断面设计必须综合考虑坡面坡度 地形条件 田面宽度 田坎高度及机械耕作要求 确定最优梯田断面 根据近年黄土区流域治理的实践经验 为便于机耕 梯田田面宽度应不小于 5m 根据黄土的物理力学特性与稳定性分析 土坎梯田田坎高度应不超过 5m 石坎梯田田 坎高度应不超过 4m 因此 在陡坡区 田面宽为 5 10 m 为宜 较缓坡面 田面宽为 10 20 m 缓坡区 田面宽为 20 40 m 为宜 水平梯田断面要素见图4 1 梯田断面尺寸可根据各地的土质 地形等情况 以及 群众多年的实践经验确定 水平梯田断面尺寸参考见表4 1 图图4 14 1 水平梯田断面要素水平梯田断面要素 梯田各要素间关系 17 田坎高度 H Bxsin 4 1 原坡面斜宽 Bx Hcos 4 2 田坎占地宽 b Hctg 4 3 田面毛宽 Bm Hctg 4 4 田坎高度 H Bmctg 4 5 田面净宽 B Bm b H ctg ctg 4 6 表表4 14 1 水平梯田断面尺寸参考数值水平梯田断面尺寸参考数值 适宜 地区 地形坡度 田面宽度 B m 田坎高度 H m 田坎坡度 1 530 401 1 2 385 70 5 1020 301 5 4 375 55 10 1515 202 5 4 470 60 15 2010 152 7 4 570 50 中国北方 20 258 102 9 4 770 50 1 510 150 5 1 290 85 5 108 100 7 1 890 80 10 157 81 2 2 285 75 15 206 71 5 2 575 70 中国南方 20 255 61 8 2 870 65 本表的田面宽度和田坎高度适用于土层较厚的土质田坎 对于土层较薄地区的田面 宽度和田坎高度应根据土层厚度适当减小 石坎梯田的田面宽度和田坎高度应根据实 际情况确定 2 2 地埂设计 地埂设计 梯田地埂也称蓄水埂 他是确保梯田拦蓄降雨径流的土埂 地埂高度应确保在设 计暴雨下可安全拦蓄田面雨水 单位长度田面的拦蓄水量可用下式表示 拦蓄水量 田面宽 地埂蓄水深 设计雨强 土壤入渗率 田面宽 则 单位田面长度的地埂蓄水深 设计雨强 土壤入渗率 式中 设计雨强 mm h 土壤入渗率 mm h 例如 设计最大3小时暴雨量为300mm 土壤入渗率为250 mm h 则地埂拦蓄高度为0 05m 加上0 2 m的安全超高 地埂高度 则为0 3m 由于各地土壤入渗率不同 设计雨量也差异大 地埂高度应根据各地实际情况确 定 一般在0 3 0 4 m 太高不便于耕作 太低不能拦蓄雨水 但南方多雨地区在梯 田内侧应有排水沟 可减少地埂高度 18 5 5 梯田土方量计算梯田土方量计算 梯田土方量计算主要根据断面设计尺寸 单位面积梯田土方量应用下述公式计算 V L BHL BHL 4 7 2 1 2 B 2 H 8 1 8 1 式中 V 单位面积 hm2或亩 梯田土方量 m3 L 单位面积 hm2或亩 梯田长度 m H 田坎高度 m B 田面净宽 m 当梯田面积按hm2计算时 4 8 HHV125010 8 1 4 当梯田面积按亩计算时 HHV 3 83 7 666 8 1 4 9 单位面积土方移运量可按公式 4 10 计算 W V B B2HL 4 10 3 2 12 1 式中 W 单位面积 hm2或亩 土方移运量 m3 m 土方移运量的单位为m3 m 是一个复合单位 即需将若干m3的土方量运若干m的距 离 土方移运量愈大 修梯田愈费时费力 故梯田设计中应进行多方案比较 使土方 移运量最小 当梯田面积按hm2计算时 W 104 833 3BH 4 11 12 BH 式中 W 每公顷土方移运量 m3 m 当梯田面积按亩计算时 每亩土方移运量为 W 12 BH 666 7 55 6BH 4 12 6 6 等高沟埂等高沟埂 19 有些地方 在较平缓的坡面 沿等高线修筑等高沟埂 拦蓄坡面径流 沟埂的基 本形式采取埂在上 沟在下 从埂下方开沟取土 在沟上方筑埂 逐年加高土埂 最终田 面变为水平梯田 初次修筑高沟埂时 应确保沟埂拦蓄设计频率的暴雨径流 可按梯 田的地埂高度设计方法确定等高沟埂断面尺寸 土埂上方容量应能拦蓄当地10 20年一遇的一次降雨中两埂之间坡面所产生的地 表径流与泥沙 多雨地区土埂不能全部拦蓄的 应结合修建坡面小型蓄排工程 如坡 面排水沟 蓄水池 沉沙凼等 安全排泄多余的径流与泥沙 等高沟埂一般断面尺寸为 埂顶宽30 40cm 埂高50 60cm 外坡1 0 5 内坡1 1 当土埂上方由于泥沙淤积导致容量减小时 应及时从下方取土加高土埂 保持初修 的土埂尺寸和容量 单项工程量统计表 单位 m3 hm2 序 号 小斑 号 地面坡 度 地斑面 积 土层厚 度 田面宽 度 田坎高 度 田坎坡 度 单位土方 量 土方量 1X 2X 3 4 合计 注 石坎梯田增加石方量 4 2 2 梯田施工梯田施工 1 土坎梯田施工土坎梯田施工 土坎梯田施工包括定线 清基 筑埂 保留表土 修平田面等五道工序 1 1 梯田定线梯田定线 根据梯田规划为梯田区的坡面 在其正中从上到下划一中轴线 根据梯田断面设 计的田面斜宽BX 在中轴线上划出各台梯田的BX基点 从各台梯田的BX基点出发 用手水 准向左右两端分别测定其等高点 连各等高点成线 即为各台梯田的施工线 梯田定线 过程中 遇局部地形复杂处 应按照大弯就势 小弯取直原则处理 尽量保持田面等宽 也可适当调整埂线位置 20 2 2 田坎清基 田坎清基 以各台梯田的施工线为中心 上下各划出50 60cm宽作为清基线 在清基线范围内 清除表土厚约20cm 暂时堆在清基线下方 施工中与整个田面保留表土结合处理 在清 基线内填方区 翻松土层10cm 清除石砾等杂物 如有洞穴及时填塞 并整平 夯实 以便回填修筑田坎 3 3 修筑田坎修筑田坎 田坎应用生土填筑 土料中不应夹有石砾 树根 草皮等杂物 修筑田坎时应逐层 填土 人工用夯 铁锤分层夯实 每层回填虚土厚约 20cm 夯实后厚约 12 15cm 修 筑中每道埂坎应全面均匀地同时升高 不应出现各段参差不齐 影响接茬处质量 机械修筑梯田时 应配备足够人工用夯 铁锤分层夯实 修筑田坎 筑埂速度要 与推土机填土速度相配合 同步加高田坎 田坎升高过程中 坎后的田面也相应升高 将坎后填实 使田面与田坎紧密结合在一起 近年来 梯田水毁屡见不鲜 其原因中主要是田坎填方没有夯实 或填方与原地 表土结合部不紧密 有空洞 导致暴雨中田坎冲毁 塌陷 田面表土和径流下泄 多 台梯田水毁导致田坎链锁垮塌的严重梯田毁坏 造成严重损失 故田坎修筑是确保梯 田质量的关键 4 保留表土 保留表土 梯田修筑时 保留表土有三种方法 应根据实际情况 酌情采用 A 表土逐台下移法 适用于坡度较陡 田面较窄 10m 以下 的梯田 整个坡面梯田逐台从下向上修 先将最下面一台梯田修平 不保留表土 然后将第二 台拟修梯田田面的表土取起 推到第一台田面上 均匀铺好 第二台梯田修平后 将第三 台拟修梯田田面的表土取起 推到第二台田面上 均匀铺好 如此逐台进行 直到各台修 平 B 表土逐行置换法 适用于坡面坡度较缓 梯田田面较宽 20 30m 的情况 先将田面中部约 1 2m 宽修平 将其上下两侧各约 1 2m 宽表土取来铺上 然后 挖上侧 1 2m 宽田面 填下侧 1 2m 宽田面 将平台扩大为 4 6m 宽 按此方法 再向上 下两端各展 1 2m 宽 将平台扩大为 6 8m 如此继续进行 逐步扩大 直到将整个田 面修平 21 C 表土中间堆置法 适用于田面宽 10 15m 的情况 将拟修田面的表土 全部取起 堆置在田面中心线位置 宽 2m 左右 然后将中心线 上方田面生土取起 填于下方田面 再将堆置在中心线的表土 均匀铺运到整个田面上 5 修平田面 修平田面 梯田田面分为下挖上填与上挖下填两部分 田坎线以下各 1 5m 范围 采取下挖 上填法 从田坎下方取土 填到田坎上方 其余田面采取上挖下填法 从田面中心线以上取 土 填到中心线以下 田面挖填土方完成后 可用手水准检查田面是否水平或按设计要 求的纵向比降 允许误差为 1 田面填方部分还应考虑回填虚土的沉陷量 即填方部分应比设计田面略高 10cm 左右 则沉陷后田面可保持水平 2 石坎梯田施工石坎梯田施工 适用条件 石坎梯田多用于北方土石山区 南方土石山区或其它土层薄的多雨地 区 石坎比土坎坚固耐用 可使坎后渗水流出 而土体不被冲走 保持田坎稳定 田 坎高度大于 1m 的 必须全部修筑石坎梯田 田坎高度小于 1m 的 可在田坎高度的 2 3 以下用石坎 上部用土坎 在北方土石山区石料丰富的地方 多用石坎梯田 石坎梯田绝大部分是用块石 片石干砌修筑田坎的梯田 极少情况下也有用浆砌 石修筑田坎的 但造价太高 不经济 石坎梯田的施工工序为施工放线 清基础 砌 石 坎后填膛与修平田面 1 施工放线 施工放线 施工放线 清基础与土坎梯田的施工放线方法基本相同 但精度要求高 第一次 施工放线是基础放线 可用石灰撒线或在地面划线 将砌石部分地面的杂草 树根 垃圾清除 将空洞挖开回填 并将基础挖深 20 cm 再用打夯机或人工夯实 如果砌 石体的下部是斜坡面 必须将斜坡修成台阶形 以增强砌石体的稳定性 第二次施工放线是砌石放线 即按照设计的梯田断面 在下部地面打木桩拉线 将梯田田坎外侧线定位 然后按设计的田坎外侧坡度 用木杆支撑定位外坡线 石坎 坎顶线 内坡线 用线勾绘出石坎断面 就可按线进行砌石 2 修砌石坎 修砌石坎 修砌石坎前 应先应备好石料 石料一般用片石 块石为宜 大小搭配均匀 堆放 22 于田坎线下侧 先铺基础 逐层向上修砌 每层应用比较规整的较大块石 长 30 40cm 宽 20 30cm 厚 15 20cm 砌成田坎外坡 各块之间上下左右都应挤紧 每铺好一层 用 土铺垫层间的空隙 以便上下层压实紧密 上下两层的中缝要错开呈 品 字形 较长 石坎每 10 15m 留一沉陷缝 石坎内部各层 也应与分层铺石 但所用石料不必强求规整大空袭用土填实 砌石过 程中整个石坎应均匀地逐层升高 压顶的块石应规整 且具有较大尺寸 石坎稳定系数可取 1 15 1 20 顶宽 0 4 0 5m 根据不同坎高 计算石坎底宽 相应 地加大清基宽度和基础砌石宽度 3 坎后填膛与修平田面 坎后填膛与修平田面 坎后填膛与修平田面两道工序应结合进行 在下挖上填与上挖下填修平田过程中 将夹在土内的石块 石砾拾起 分层堆放在石坎后 形成一个三角形堆石体 对石坎有支 撑作用 见图 10 堆石体有反滤作用 堆放石块石砾的顺序是 从下向上 先堆大块 后 堆小块 则可使渗水流出 而土体不被冲走 图10 石坎梯田断面与修筑 坎后填膛的同时 进行填土至设计田面高度 并平整田面 平整后的田面 30 50cm深以内的耕作层应无石块 石砾 以利耕作 3 3 梯田管理梯田管理 1 1 维修养护 维修养护 每年汛期前和汛后 以及每次较大暴雨后 应对梯田区检查 发现田坎 田埂 有沉陷 缺口 穿洞等损毁现象 应及时进行补修 填土夯实 坡式梯田的田埂 应随着埂后泥沙 淤积情况 每年从田埂下方取土 加高田埂 保持田埂有足够的拦蓄容量 梯田田面平整后 雨后会产生浅沟 沉陷或集流的 在庄稼收割后 应及时取土填 平 隔坡梯田的平台与斜坡交接处 如有泥沙淤积 应及时将泥沙均匀摊平在水平田面 保持田面水平 23 2 2 促进生土熟化 促进生土熟化 梯田修平后 应采取土壤改良措施 在挖方部位多施有机肥 同时深耕30cm左右 促进生土熟化 新修水平梯田 或隔坡梯田的平台部分 第一年应选种能适应生土的 作物 如豆类和马铃薯等 或种一季绿肥作物与豆科牧草 改良土壤 3 3 田坎利用 田坎利用 土坎梯田的田坎 石坎梯田的上部土坎部分 在确保田坎稳定的前提下 可根据 田坎高度与坡度选种可固坡 经济价值高 对田面作物生长影响小的灌木 草种 保坎 固坡 发展田坎经济 4 3 地埂植物带地埂植物带 4 3 1布设与设计 4 3 1 1适用条件 适用于黄土高原和黑土区坡度较长的3 5度坡耕地 4 3 1 2设计 地埂植物带应沿等高线布设 间距应保证其地埂之间坡面不发生 坡面径流冲刷为原则 并应满足下列要求 1 间距可按机耕播幅倍数结合当地治理经验取值 2 临界距离可按下式计算 2 max 2 L m Cp L 临界距离 m max 地埂植物带间开始发生土壤侵蚀的临界流速 m s 可取0 15m s或0 16m s m 流速系数 根据地形切割度大小而定 其值可取 1 0 2 0 C 径流系数 p 10年一遇24h最大降雨强度 m s 根据坡 降与地面糙率决定的系数 其值可取 i为地面坡降 7 30ii 3 无实测数据时 在坡度为3 5度时 更间距可根据降水量采用表 所 列数值 降水量 mm 500 埂间距 m 605040 4 3 2 地埂布设应满足下列要求 24 1 埂顶宽a 可为30 50 cm 埂高h可为50 60 cm 内外坡比均为1 0 5 2 如遇水线洼兜时 地埂应适当加高 夯实 3 地埂植物带布设 应按照图 所示进行 见图a 图a 地埂植物带纵剖面 见图b 图b 地埂断面尺寸 1 田面 2 埂 3 沟 i 地面坡降 h 埂高 a 埂顶宽 L 临界距离 W 沟底宽 根据土埂的 用土量确定 4 地埂修成后 应在地埂上种植经济价值高的护埂植物 地埂灌木每隔2 3年应 25 平茬一次 地埂损毁应及时修复 4 3 3地埂植物带埂带植物品种及设计 植物主要有胡枝子 苕条 紫穗槐 柠条 桑条 草木樨 马莲 黄花菜 小 豆等 播种量或株行距为 胡枝子 柠条 草木樨在埂上的播种量为40 60kg hm2 桑条采用2年生苗在埂上栽植3行 紫穗槐采用1 2年生苗在埂上栽植1行 株距30 50cm 马莲 黄花菜采取分根栽植 小豆采取播种种植 4 3 4单位面积用苗量 5 5 坡面水系工程坡面水系工程 坡面水系工程即坡面小型蓄排水工程 包括坡面截水沟 排水沟 沉沙池 凼 和蓄水池等 适用于南方多雨地区 北方雨量较多 坡面径流较大的土石山区和丘陵 区 也可参照使用 坡面水系工程是南方多雨地区坡改梯工程必不可少的配套设施 也是保水保土耕 作措施 荒坡造林育林 种草育草等措施需要的工程 应紧密结合 配套实施 在坡耕地治理的规划中 应将坡面水系工程与梯田 保水保土耕作法等措施统一 规划 同步施工 以确保设计暴雨下梯田能有效拦蓄径流泥沙 坡面小型蓄排水工程应充分考虑蓄水利用 设计时可参考 雨水集蓄利用技术规范 SL267 2001 和 建筑与小区雨水利用技术规范 GB50400 2006 5 1 规划布设规划布设 在进行坡耕地治理或荒地治理规划的基础上 坡面小型蓄排工程应结合坡改梯进 行配套 合理布设截水沟 排水沟 沉沙池和蓄水池等四项主要建筑物 构成完整的 坡面防护体系 5 15 1 1 1 排灌沟渠排灌沟渠 排灌沟渠包括坡面截水沟 排水沟 灌溉渠 三者作用各有所侧重 但规划设计 有相同处 应综合考虑 排灌沟渠以田间道路为骨架 根据降雨和汇流面积合理布设 其布设应遵循以下原则 1 当坡面下部是梯田或林草 上部是坡耕地或荒坡时 应在其交界处布设截水沟 26 引水 蓄水型截水沟基本上沿等高线布设 2 当坡面无措施 且坡长太大时 为防止径流顺坡冲刷 应在此坡面增设几道截 水沟 截短坡长 增设截水沟的间距为 20 30m 根据地面坡度 土质和暴雨径流情况 通过设计计算具体确定 3 排水型截水沟应与等高线斜交 取 1 2 的比降 土质排水沟应在沟中每 5 10m 修一高 20 30cm 的小土挡 或在沟中种植草皮 防止冲刷 4 排水沟一般布设在坡面截水沟的末端 连接蓄水池或天然排水道 用以排除截 水沟的地表径流 5 坡面排水沟的比降 根据其排水去处的位置和排水沟的结构而定 土质排水沟 比降要小 并与草皮水道相结合 防止水流冲刷 切深沟底 砌石排水沟比降可大些 排水沟排入天然沟道时 坡脚处的排水沟落差大 需设跌水 消力池 挑流设施等 防止冲刷沟道 6 梯田内侧的排水沟 一般与田面同向布设 为土渠 顺坡段大致与梯田两端的 道路同向 比降大 需砌石或做成跌水或陡坡 梯田排水沟应与蓄水池 沉砂池 梯 田灌溉渠相配套 梯田排水沟与梯田灌溉渠可合并 一渠两用 灌溉渠与梯田灌溉及 经果林灌溉相结合 图图 5 1 小流域排灌沟渠蓄水工程平面布设示意图小流域排灌沟渠蓄水工程平面布设示意图 2 2 蓄水池和沉砂池蓄水池和沉砂池 1 蓄水池一般布设在经果林地块可集流的坡面或台阶式梯田的中部 与排水沟终 端相连 容蓄坡面径流与排水 用于灌溉果树或农作物 2 蓄水池的分布与容量 应根据可收集的坡面径流量 蓄排关系因地制宜具体确 定 并考虑修建省工 使用方便等原则 一个坡面水系工程可集中布设一个蓄水池 也 可分散布设几个蓄水池 蓄水池单池容量在 100 10000m3 大于 1000m3者为大型蓄水 27 池 3 蓄水池的位置 应根据地形有利 便于利用 岩性良好 无裂缝暗穴 砂砾层等 蓄水容量大 工程量小 施工方便等条件具体确定 也可在坚硬的土质地层 建地下 室蓄水池 防止渗漏 4 沉沙池一般布设在蓄水池进水口的上游附近地形比较平缓处 排水沟或截水沟 排出的水 先进入沉沙池 经泥沙沉淀后 再将清水排入池中 图图 5 25 2 蓄水池与沉砂池布设示意图蓄水池与沉砂池布设示意图 5 2 工程设计工程设计 5 2 1 截 排水沟设计截 排水沟设计 1 1 设计标准 设计标准 截排水沟属坡面小集水区汇流 受短历时暴雨径流影响大 主要保护梯田和坡面安 全 因此 截排水沟的设计标准为 北方地区 设计洪峰流量暴雨标准可取 20 年一遇最大 3h 最大暴雨量 南方地区 设计洪峰流量暴雨标准可取 20 年一遇 24h 最大暴雨量 设计次降雨的径流量 洪峰流量计算时 径流系数可查阅当地水文手册确定 坡面 径流量 径流含沙量 土壤侵蚀量可根据当地水土保持试验站的小区径流观测资料 或查阅当地水文手册 在上述设计频率暴雨下 不同坡度 不同土质 不同植被的坡面 应采取不同的暴 28 雨径流系数与土壤侵蚀量 可用一次暴雨的径流模数Wm m3 hm2 和年均土壤侵蚀模数 Ms t hm2 表示 2 2 拦蓄式拦蓄式蓄水型蓄水型截水沟截水沟 每道截水沟的拦蓄容量 V 为次暴雨径流量与泥沙淤积量之和 即 V VW VS 5 1 式中 V 截水沟容量 m3 VW 一次暴雨径流量 m3 可用下式计算 VW MW F 5 2 MW 一次暴雨径流模数 m3 hm2 VS 1 3 年平均土壤侵蚀量 即淤积量 m3 可将侵蚀量折算为m3 VS可用下式 计算 VS 3MS F 5 3 F 截水沟的集水面积 hm2 MS 一年土壤侵蚀模数 m3 hm2 则可根据V值计算截水沟断面面积A1 A1 V L 5 4 式中 A1 截水沟断面面积 m2 L 截水沟长度 m 坡面截水沟一般为土质沟道 半挖半填修成梯形断面 填方土必须踩踏压实 其断 面要素如表 1 所示 表表 5 15 1 坡面截水沟断面要素常用数值坡面截水沟断面要素常用数值 沟底宽 Bd m 沟深 H m 内坡 m1外坡 m2备注 0 3 0 50 4 0 5 1 11 1 5 5 10 m 土埂分档 2 2 排水式排水式排水型排水型截水沟截水沟 排水式型截水沟有两种情况 分别采取不同断面 多蓄少排型 暴雨产生的坡面径流大部蓄于沟中 少部分排出沟道 断面尺寸基 29 本上参照蓄水式截水沟 但沟底比降应在 1 左右 少蓄多排型 暴雨产生的坡面径流小部分蓄于沟中 大部排入蓄水池或排入沟道 断面设计基本上参照排水沟的断面设计 同时沟比降应在 2 左右 3 3 排水沟断面设计排水沟断面设计 排水沟断面可根据设计频率暴雨的坡面最大流量 按明渠均匀流设计 即 A2 5 5 RiC Q 式中 A2 排水沟断面面积 m2 C 谢才系数 按土渠 砌石渠排水沟的材质确定 R 水力半径 m I 排水沟比降 坡面土渠一般在 1 100 3 100 砌石渠一般在 4 100 8 100 平 缓地段在应不小于 1 500 Q 设计坡面洪峰流量 m3 s 坡面径流属小集水区 汇流时间段 造峰快 可按 下式计算 Q 0 00278khF 5 6 式中 Ir 设计频率 1h 最大降雨量 mm h k 坡面暴雨径流系数 F 坡面汇水面积 hm2 水力半径R值按公式 7 计算 R A2 x 5 7 式中 A2 排水沟断面面积 m2 x 排水沟断面湿周 m 谢才系数C值按公式 8 计算 C R1 6 5 8 n 1 式中 30 n 粗糙系数 土质排水沟取 0 025 左右 砌石渠一般取 0 225 4 4 单位工程量单位工程量 序号 沟道编 号 典型断 面 类似断面 沟道编号 截 排水 沟道长 度 单位断 面工程 量 工程量 1 如 A A 2 合计 5 5 截 排水沟施工截 排水沟施工 截 排水沟一般为挖土渠 在坡度大 径流量大的地段的排水沟 可采用浆砌石 结构 按照截 排水沟布设线路 放线后即可开挖成全挖方 半挖半填的断面 依地 形条件而定 半挖半填断面的回填土必须拍打 踩踏压实 确保填土密实 采用浆砌石结构的排水沟 应坐浆稳固 灌浆饱满 砌石平整 勾缝密实 能有 效防止径流冲刷与渗漏 5 2 2 蓄水池设计蓄水池设计 蓄水池有浆砌石 混凝土板衬砌 砖砌 土质四种结构形式 设计原理基本相同 1 蓄水池容量蓄水池容量 蓄水池总容量按公式 9 计算 V K VW VS 5 9 式中 V 蓄水池容量 m3 VW 设计频率次暴雨径流量 m3 VS 设计清淤年累计泥沙淤积量 m3 一般一年清淤一次 31 K 安全系数 取 1 2 1 3 当蓄水池在坡面小型蓄排工程水系中 与坡面排水沟末端相连 并以排水沟为其主 要水源时 其 VW值与 VS值可根据排水沟的设计排水量和淤积量计算 若蓄水池不在坡面小型蓄排工程水系中 有独立的集水系统时 可用下式计算暴雨 径流量 VW MWF 5 10 VS 3MSF 5 11 式中 MW 设计频率次暴雨径流模数 m3 hm2 MS 一年的侵蚀模数 m3