04水土保持工程措施-partB

1、,第四章 水土保持工程措施,水土保持学,Contents,第三节 山沟治理工程,一、谷坊（check dam, gully control dam）,在易受侵蚀的沟道内，为了固定沟床而修筑的横向挡拦建筑物。又名防冲坝、沙土坝、闸山沟等。 谷坊高度一般小于3m，是水土流失地区沟道治理的一种主要工程措施。,谷坊的种类 谷坊的作用 谷坊位置的选择 谷坊高度与间距 谷坊的施工,按所使用的建筑材料，分为：土谷坊、浆砌石谷坊、干砌石谷坊、混凝土谷坊、钢筋混凝土谷坊、插柳谷坊等。 按使用年限，分为：永久性谷坊和临时性谷坊。浆砌石谷坊、混凝土谷坊和钢筋混凝土谷坊为永久性谷坊，其余基本上属于临时性谷坊。 按透水

2、性，分为：不透水性谷坊和透水性谷坊。不透水性谷坊，如土谷坊、浆砌石谷坊、混凝土谷坊、钢筋混凝土谷坊等。透水性谷坊，只起拦沙挂淤作用，如插柳谷坊、干砌石谷坊等。,1、谷坊的种类,固定与抬高侵蚀基准面，防止沟床下切； 抬高沟床，稳定山坡坡脚，防止沟岸扩张及滑坡； 减缓沟道纵坡，减小山洪流速，减轻山洪或泥石流灾害； 使沟道逐渐淤平，形成坝阶地，为发展农林业生产创造条件。,2、谷坊的作用,谷坊的主要作用是防止沟床下切。因此，在考虑沟道是否应该修建谷坊时，首先应当研究该段沟道是否会发生冲刷下切。,3. 谷坊位置的选择,谷口狭窄； 沟床基岩外露； 上游有宽阔平坦的贮砂空间； 在有支流汇合的情形下，应在汇合

3、点的下游建造谷坊； 避开天然跌水，谷坊不应设置在天然跌水附近的上下游，但可设在有崩塌危险的山脚下。,谷坊高度的确定，一般应依据所采用的建筑材料来确定，但主要以能承受水压力和土压力而不被破坏为原则。 根据谷坊高度H、沟底天然坡度I以及谷坊坝后淤土表面稳定坡度I0，计算谷坊水平间距L：,4. 谷坊的高度与间距,谷坊群,谷坊群,5. 谷坊的施工,(1) 土谷坊,种类：均质土坝、粘土心墙坝、粘土斜墙坝、混凝土心墙坝,表 土谷坊断面尺寸,清基 填土 分层填土夯实 设置溢洪道 土谷坊不允许洪水漫顶, 石谷坊,根据是否使用砂浆分为干砌和浆砌石谷坊。浆砌石谷坊分为全部浆砌和表面浆砌两种。,石谷坊的结构：阶梯式

4、，拱坝式及梯形式。, 柳桩编篱谷坊,在定线、清基后，挖沟槽，埋柳桩，然后用柳梢编篱，最后在迎水面培土，与编篱高度齐平，夯实后可种草皮防冲。, 枝梢谷坊,用藤条或铅丝将梢料绑成梢捆，再将梢捆顺水流方向放在挖好的基础上，梢顶向下游，一层梢捆上压一层砾石或泥土，层层压实，逐层内缩。每个梢捆上钉木桩23个，各桩间用铅丝系紧。, 柳桩块石谷坊,在块石或卵石多的沟谷中，可采用这种谷坊。 埋柳桩，柳桩排数一般为23排，排间底部用柳枝纵向铺放，并埋土压实，用柳枝编篱，最后再用石块或卵石填入桩间。, 铁丝石笼谷坊,这种谷坊的特点是有一定的变形能力，在沟底发生冲刷后，能自动下沉，继续起保护沟床的作用。主要优点是施

5、工简易，造价低廉，就地取材，施工迅速，是一种半永久性的建筑物。, 木料谷坊,在木料来源丰富而石料缺乏的地方，如林区等，可采用木料谷坊。 设计及施工比较容易，费用也不高。稳定性低，容易滑动，使用年限短，容易腐朽，最好先进行防腐处理。, 混凝土谷坊,混凝土谷坊优点是整体性好，安全，稳定，寿命长。 块石混凝土谷坊，砌石的孔隙率为40%由混凝土填充，60%为块石体积；在山洪及泥石流危及经济价值大的防护对象时，如果当地缺乏材料，则采用钢筋混凝土谷坊较为适合。,第三节 山沟治理工程,二、淤地坝（check dam，silt-trap dam，soil saving dam）,系指在沟道里为了拦泥、淤地所建

6、的坝。 坝内所淤成的土地称为坝地。,1、淤地坝的作用,稳定和抬高侵蚀基面，防止沟底下切和沟岸坍塌，控制沟头前进和沟壁扩张； 蓄洪、拦泥、削峰，减轻下游洪沙灾害； 落淤、造地，变荒沟为良田，可为山区农林牧业发展创造有利条件。,随着坝内淤积面的逐年提高，坝体与坝地较快地连成一个整体，实际上坝体可以看作是一个重力式挡土墙。 溢洪道（spillway） 是泄水建筑物，当淤地坝洪水位超过设计高度时，就由溢洪道排出，以保证坝体的安全和坝地的正常生产。 放水建筑物（water release works） 多采用竖井式和卧管式，库内清水等通过放水设备排泄到下游。,2、淤地坝的组成,坝体（dam） 是挡水挡泥

7、建筑物，用以挡蓄洪水，淤积泥沙，抬高淤积面。,淤地坝设计、施工，管理技术与水库有相同的方面，也有不同的方面。 淤地坝在构成上亦有大坝、溢洪道和放水涵管，但由于它主要用于拦泥而非长期蓄水，因此，淤地坝比水库大坝设计洪水标准低，坝坡比较陡，对地质条件要求低，坝基、岸坡处理和背水坡脚排水设施简单。淤地坝在设计和运用上一般可不考虑坝基渗漏和放水骤降等问题。,3、淤地坝的分类,按筑坝材料可分为土坝、石坝、土石混合坝等； 按坝的用途可分为缓洪骨干坝、拦泥生产坝等； 按建筑材料和施工方法可分为夯碾坝、水力冲填坝、定向爆破坝、堆石坝、干砌石坝、浆砌石坝等。,土坝,石坝,4、淤地坝的分级标准,5、坝址选择,坝址

8、的选择在很大程度上取定于地形和地质条件，除此之外还必须结合工程枢纽布置、整体规划、淹没情况和经济条件等综合考虑。 一个好的坝址必须满足拦洪或淤地效益大、工程量小和工程安全三个基本要求。 在选择坝址时，要提出坝型建议。 坝址选择一般应考虑以下几点：,在地形上要求河谷狭窄、坝轴线短，库区宽阔容量大，沟底比较平缓。坝址附近应有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件。最好有鞍形岩石山凹。还应注意到坝体分期加高时，放、泄水建筑物的布置位置。 坝址附近应有良好的筑坝材料（土、砂、石料），取用容易，施工方便。 坝址地质构造稳定，两岸无疏松的坍土、滑坡体，断面完整，岸坡不大于60。坝基应有较好的均匀性，其压缩性不宜过

9、大。岩层要避免活段断层和较大裂隙，尤其要避免有可能造成坝基滑动的软弱层。 坝址应避开沟岔、弯道、泉眼，遇有跌水，应选在跌水上方。坝身不能有冲沟，以免洪水冲刷坝身。 库区淹没损失要小，应尽量避免村庄、大片耕地、交通要道和矿井等被淹没。 坝址还必须结合枢纽规划统一考虑。,6、淤地坝布置形式,淤地坝布置形式由沟道地形、地质条件、泥沙情况、邻沟分洪布置、利用形式以及经济技术上的合理性与可能性等多种因素来确定。 流域建坝密度应根据降雨情况，沟道比降，沟壑密度，建坝淤地条件，按梯级开发利用原则，因地制宜的规划确定。一般在沟壑密度57 km/ km2，沟道比降23，适宜建坝的丘陵沟壑区，每km2可建坝35座

10、；在沟壑密度35 km/ km2，适宜建坝的残塬沟壑区，每km2建坝24座；沟道比较大的土石山区，每km2建坝58座比较适宜。,7、淤地坝坝高的确定,淤地坝除了拦泥淤地外，还有防洪的要求。所以，淤地坝的库容由两部分组成：一部分为拦泥库容，另一部分为滞洪库容（flood detention storage）。而相应于该两部分库容的坝高，即为拦泥坝高和滞洪坝高。因此，淤地坝的总高等于拦泥坝高、滞洪坝高及安全超高之和。,拦泥坝高的确定：根据淤地面积、工程量、淤平年限、施工方法和工期等进行技术经济方案比较，在用较少的筑坝投资获得较大的淤地面积的总原则下，确定设计拦泥坝高。 滞洪坝高的确定：根据设计洪水

11、的大小，进行调洪演算，确定防洪建筑物的规模和尺寸，确定滞洪库容和相应的滞洪坝高。 安全超高的确定：主要取决于坝高的大小。,表 淤地坝安全超高表,8、坝系的规划原则,坝系规划必须在流域综合治理规划的基础上，上下游、干支沟全面规划，统筹安排。 最大限度地发挥坝系调洪拦沙，淤地增产的作用。 各级坝系，自成体系，相互配合，联合运用，调节蓄泄，确保坝系安全。 坝系中必须布设一定数量的控制性的骨干坝，安全生产的中坚工程。 在流域内进行坝系规划的同时，要提出交通道路规划。,9、坝系的布设,上淤下种，淤种结合： 凡集水面积小，坡面治理较好，洪水来源少的沟道，可采取由沟口到沟头，自下而上分期打坝方式，当下坝淤满

12、能耕种时，再打上坝拦洪淤地，逐个向上发展，形成坝系。 上坝生产，下坝拦淤：在流域面积较大的沟道，坡面治理差，来水很多，劳力又少的情况下，可以采取从上到下分期打坝的办法，待上坝淤满利用时，从溢洪道一侧开挖排洪渠，将洪水全部排到下坝拦蓄，再打下坝，滞洪拦淤，由沟头直打到沟口，逐步形成坝系。 轮蓄轮种，蓄种结合：适于不同大小的流域，只要劳力充足，同时可以打几座坝，分段拦洪淤地，待这些坝淤满生产时，再在这坝的上游打坝，作为拦洪坝，形成隔坝拦蓄，所蓄洪水可浇灌下坝。待上坝淤满后，由滞洪改为生产，接着加高下坝，变生产坝为滞洪坝。,支沟滞洪，干沟生产： 在已成坝系的干支沟内，干沟以生产为主，支沟坝以滞洪为主

13、，干支沟各坝应按区间流域面积分组调节，控制洪水，达到拦、蓄、淤、排和生产的目的。支沟坝淤满后，有条件就继续加高，若无条件，就应加强坡面治理，保持较大的滞洪库容，以保证干沟重点坝的安全生产。 多漫少排，漫排结合： 在形成完整坝系及坡面治理较好的沟道里，可通过建立排水滞洪系统，把全流域的洪水分成两部分，大部分引到坝地里，漫地肥田，小部分通过排洪渠排到坝外漫淤滩地。 以排为主，漫淤滩地： 对于一些较大的流域往往由于洪水较大，所有坝地不能吃掉大部分洪水时，就采取以排为主的方式，有计划的把洪水泥沙引到沟外，漫淤台地、滩地，其办法主要通过坝系控制，分散来水、将洪水由大化小，由急化缓，创造控制利用洪水的条件

14、，把排洪与引洪漫地结合起来。,高线排洪，保库灌田：在坝地面积不多的流域或者有小水库的沟道，为了充分利用好坝地或使水库长期运用，不能淤积，可以绕过水库、坝地，在沟坡高开渠，把上游洪水引到下游沟道或其它地方加以利用。 隔山凿洞，邻沟分洪： 在一些流域面积较大且坡面治理差的沟道，虽然沟内打坝较多，但由于洪量太大，坝系拦洪能力有限，或者坝地存在严重盐碱化和排洪渠占用坝地太多等原因，既不能有效地拦蓄所有洪水，又不能安全向下游排洪，在这种情况下，只要邻近有山沟，隔梁不大，又要退洪漫淤条件，就可开挖分洪遂洞，使洪水泄入邻沟内，淤漫坝地或沟台地，分散洪水，不致集中为害。 坝库相间，清洪分治： 在沟道里能多淤地

15、的地方打淤地坝 ，在泉眼集中的地方修水库，因地制宜合理布置坝地和水库位置。,第三节 山沟治理工程,拦沙坝是以拦蓄山洪及泥石流沟道中固体物质为主要目的，防治泥沙灾害的挡拦建筑物，它是沟道治理主要的工程措施，坝高一般为315米。,作用： 拦蓄泥沙以免泥沙对下游的危害； 提高侵蚀基准，减缓坝上游淤积段河床比降，加宽河床，并使流速和径流深减小，从而大大减小了水流的侵蚀能力； 淤积物淤满上游两岸坡脚，由于坡面比降降低，坡长减小，坡面冲刷作用和岸坡崩塌作用减弱，最终趋于稳定； 拦沙坝在减少泥沙来源和拦蓄泥沙方面能起很大作用。,三、拦沙坝,拦沙坝,坝高确定： （1）拦泥效益 （2）工程量和工期 （3）坝下削

16、能设施,拦沙坝,坝型选择,砌石坝 石料丰富，采运条件又比 较方便的地方采用。,铁丝石笼坝 适用于小型沟道 ，在我国西南山区 较为多见，它的优点是修建简易，施工迅 速，造价低。不足之处是使用期短，坝的 整体性较差。,混合坝 当坝址附近土料丰富而石料 不足时，可采用土石混合坝； 在盛产木材的地区，可采用 木石混合坝，坝身由木框架 填石构成。,混合坝,栅格坝,栅格坝 是近年来发展起来的拦挡泥石 流新型坝，具有节省建筑材料， 坝型简单、施工进度快，使用 期长等优点。,栅格坝,Contents,第四节 小型水利工程,一、小型水库工程,（1）作用 水库是综合利用水利资源的有效措施。除灌溉农田外还可防洪、发

17、电、养鱼、改变自然风貌。 在我国干旱、半干旱的土壤流失地区，小型水库以灌溉为主，同时考虑综合利用。 坝高在30m以下的小型水库是我们研究的主要对象。 按国家规定标准，小（一）型水库，库容在1001000万m3，小（二）型水库，库容在10100万m3。,（2）水库的组成 挡水坝（dam） 是横拦河道的挡水建筑物，用以拦蓄水量，抬高水位。,溢洪道（spillway） 是排泄洪水的建筑物，当水库水位超过计划高度时，洪水就由溢洪道排出，保证大坝的安全。 放水建筑物（water releaseworks） 包括放水洞和放水设备两部分，库内蓄水通过放水洞送至下游灌溉渠道，由放水闸门或放水卧管控制放出的水量

18、。,（3）库址选择,地形要肚大口小 肚大是指库址内地形宽广，河流或沟道纵坡平缓，能多蓄水，效益大；口小是指坝短，工程经济，同时应便于布置溢洪道和放水洞。 有适宜的集水面积 集水面积过小，则水源不足；过大则洪峰高，洪量大，需要开挖很大的溢洪道。 地质良好，基础稳固，无下陷情况。库底和山坡不漏水，如有裂缝，要能够修补。 靠近灌区且比灌区高。这样可以自流灌溉。 附近有足够的和适用的建筑材料。 附近有适宜开挖溢洪道的山垭。最理想的是距坝不远处有马鞍形岩石山垭，溢洪道也可选在较平缓的山坡上。 淹没损失要小。 还要考虑施工、交通运输等条件。,（4）水库的特征水位,水库的特征曲线用以描述水库区地形特征，一般

19、包括水库面积曲线和水库容积曲线，是水库规划的基本资料之一。 一般表示水库工作状况的水位有4个：,最低水位 设计蓄水位 防洪限制水位 设计洪水位,最低水位（死水位） 保证放水建筑物泄放渠道设计流量的最低水位，同时应满足水库泥沙淤积、发电、养鱼、等多方面的要求。 设计最低水位以下的库容称为死库容。,兴利水位（normal pool level） 在设计情况下，蓄水至满库时的水位称为兴利水位，也称设计蓄水位。 如果采用自由溢洪道，则溢洪道底槛高程就是水库的兴利水位。如水库溢洪道上装有闸门或其他控制设备，水库的兴利水位略低于闸门顶高程。 设计最低水位以上、设计蓄水位以下所包围的库容称为水库兴利库容（V

20、兴）。,防洪限制水位 防洪限制水位介于最低水位与兴利水位之间，具体位置与库容大小、溢洪道泄流量、输水涵洞泄流量、洪水量的利用率等有关，防洪限制水位越高，调洪库容就越小，溢洪道泄流量就越大，反之，调洪库容就越大，溢洪道泄流量就越小。,设计洪水位 在设计情况下，当水库遇到设计洪水溢洪时，水库所达到的最高水位称为设计洪水位（design flood level）。它是设计坝顶高的依据。防洪限制水位至设计洪水位之间的库容称为防洪库容（V防）。,第四节 小型水利工程,二、水窖,沉沙池,（1）水窖总容积的确定 水窖容积是水窖群容积的总和，应与其控制面积相适应。如果来水量不大，可设12个水窖；如果来水量过大

21、，则应修水窖群拦蓄来水，水窖群的布置形式有梅花形和排子形两种。,（2）窖址的选择 有足够的水源。 有深厚而坚硬的土层；水窖一般应设在质地均匀的土层上，以粘性土壤最好，黄土次之。 在石质山区，多利用现有地形条件，在无泥石流的沟道两侧的不透水基岩上，加以修补，做成水窖。 窖址应便于人蓄用水和灌溉农田。,第四节 小型水利工程,三、涝池,又叫蓄水池或堰塘，可用以拦蓄地表径流，防止水土流失，也是山区抗旱和满足人民蓄用水的一种有效措施。,（1）涝池位置的选择,有足够的来水量。 涝池池底稍高于被灌溉的农田地面，以便自流灌溉。 不能离沟头、沟边太近，以防渗水引起坍塌。,（2）涝池的布置形式,平地涝池：修在平地的低凹处，一般是把凹处再挖深些，将挖出的土培在周围。 结合沟头防护：在沟头附近适当距离处挖涝池，拦蓄坡面汇集的地表径流，防止沟头前进。 开挖小渠将地