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水土保持工程學(xué) 楊文利 主講 緒論 水土流失與水土保持 我國(guó)水土流失狀況及其危害 水土保持的成就與作用 水土保持的基本原則 水土保持工程學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容 水土保持工程發(fā)展簡(jiǎn)史 水土保持工程學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系 水土流失與水土保持 水土流失（water and soil loss)：在水力、風(fēng)力、重力等外營(yíng)力的作用下，水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失。包括土地表層侵蝕及水的損失，也稱(chēng)水土損失。 水土保持(water and soil conservation)：防治水土流失，保護(hù)、改良與合理利用山丘區(qū)和風(fēng)沙區(qū)水土資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力，以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的事業(yè)。 水土保持工程學(xué)：應(yīng)用工程原理，防治山區(qū)、丘陵區(qū)、風(fēng)沙區(qū)水土流失，保護(hù)、改良與合理利用水土資源，以充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的科學(xué)。 我國(guó)水土流失的現(xiàn)狀及危害 我國(guó)水土流失現(xiàn)狀 椐水利部遙感中心調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全國(guó)土壤侵蝕面積達(dá)492萬(wàn)km2，占國(guó)土面積的51%，其中輕度以上水蝕面積179萬(wàn)km2，風(fēng)蝕面積188萬(wàn)km2，凍融侵蝕125萬(wàn)km2。 水土流失危害 破壞土地吞食農(nóng)田 降低土壤肥力，加劇干旱發(fā)展 淤積抬高河床，加劇洪澇災(zāi)害 淤塞水庫(kù)湖泊，影響開(kāi)發(fā)利用 水土保持的成就與作用 水土保持的作用 增強(qiáng)蓄水能力，提高降水資源的有效利用 消洪增枯，提高河川水資源的有效利用率 對(duì)河川年總徑流量的影響 控制土壤侵蝕，減少河流泥沙 改善水文環(huán)境，保護(hù)水質(zhì) 促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展 水土保持的成就 幾個(gè)階段：1980年小流域綜合治理、1991年水土保持法的頒布、1992年市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的提出、1996年城市水土保持、1997年退耕還林、生態(tài)環(huán)境建設(shè)的提出（西部大開(kāi)發(fā)）、2003年（振興東北老工業(yè)基地） 水土保持工程研究對(duì)象與內(nèi)容 研究對(duì)象：山丘區(qū)及風(fēng)沙區(qū)保護(hù)、改良與合理利用水土資源，防治水土流失的工程措施。 水土保持工程的內(nèi)容 坡面工程 溝道工程 山洪排導(dǎo)工程 小型蓄水用水工程 水土保持工程發(fā)展簡(jiǎn)史 我國(guó)水土保持工程的發(fā)展歷史悠久 公元前956年中國(guó)就有“平治水土”的記載 戰(zhàn)國(guó)末期（公元前221年）“高低畦田整地” 梯田早在漢代已經(jīng)出現(xiàn) 淤地壩在黃河流域也有400年的歷史 引洪漫地，距今已有2000多年 國(guó)外水土保持工程的發(fā)展 歐洲文藝復(fù)興以后，采取以恢復(fù)森林為中心的復(fù)舊工程 奧地利1884年，總結(jié)出了一套防治荒溪侵蝕的森林-工程措施體系 1928年，日本的砂防工學(xué) 20世紀(jì)30年代，美國(guó)教授貝勒特創(chuàng)立土壤保持學(xué) 第二章 坡面集水保水工程 集水技術(shù)（雨水集蓄工程）簡(jiǎn)介 水窖的設(shè)計(jì) 蓄水池的設(shè)計(jì) 截流溝 水平階、水平溝 保水技術(shù) 我國(guó)水資源的特點(diǎn) 水資源的總量不少，但人均、單位面積占有量少，人均為世界人均水量的1/4。 水資源地區(qū)分布不均勻，與人口、耕地分布不適應(yīng)，南方水多地少，北方地多水少。 北方旱區(qū)水資源總量只占全國(guó)的14.4%， 水資源的匱缺是一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題，特別的北方的干旱地區(qū)問(wèn)題更嚴(yán)重。 雨水集蓄工程概述 是指人工對(duì)降雨進(jìn)行收集、匯流、蓄存并進(jìn)行調(diào)節(jié)利用的微型水利工程。 一般由集雨系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)和蓄水系統(tǒng)組成 集雨系統(tǒng)：收集雨水的場(chǎng)地，可以是庭院、屋面、道路、胡同和大田等，也可以是采用防滲材料鋪砌的地面 輸水系統(tǒng)：輸水溝和截流溝，其作用是將集雨場(chǎng)中的雨水收集起來(lái)并輸送到沉沙池。 蓄水系統(tǒng)包括蓄水建筑物及其附屬設(shè)施 蓄水建筑物主要是水窖（窯）和蓄水池 主要的附屬設(shè)施有沉沙池、攔污柵、進(jìn)水管、消能設(shè)施、窖口平臺(tái) 水窖的功能與類(lèi)型 水窖的功能 攔蓄雨水和地表徑流 提供人畜飲水和旱地灌溉的水源 減輕水土流失 水窖的類(lèi)型 井窖 窯窖（挖窯式、屋頂式） 豎井式圓弧型混凝土水窖 隧洞型漿砌石水窖 雨水集蓄工程規(guī)劃（一） 規(guī)劃的主要任務(wù) 根據(jù)雨水資源、生產(chǎn)生活用水情況，合理確定工程的規(guī)模 合理布設(shè)集雨場(chǎng)、蓄水建筑物和附屬建筑物 工程投資估算、效益分析 規(guī)劃的主要原則 因地制宜，選用合適的集雨場(chǎng)和蓄水建筑物的形式 實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)利用 與當(dāng)前農(nóng)村管理體制相適應(yīng) 突出效益發(fā)揮 雨水集蓄工程規(guī)劃（二） 基本資料的收集 水文計(jì)算（來(lái)水量、用水量、水量平衡計(jì)算、確定蓄水工程的數(shù)量和容積） 集雨場(chǎng)規(guī)劃 蓄水工程設(shè)計(jì)（選址、容積設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程量計(jì)算） 配套設(shè)施設(shè)計(jì) 投資估算、效益分析 蓄水池的規(guī)劃設(shè)計(jì) 定義：用以攔蓄地表徑流為主，蓄水量在50~1000m3蓄水工程。 功能：攔蓄地表徑流、減輕水土流失、人畜飲水和灌溉。 類(lèi)型 圓形、矩形 封閉式和敞開(kāi)式 布置形式：平地澇池、結(jié)合溝頭防護(hù)、溝底坡腳布置、連環(huán)澇池 選址：村旁、路邊、梁峁坡和溝頭上部 水窖、蓄水池的管護(hù) 水窖和蓄水池正常運(yùn)行的要求 蓄水滲漏量小 水窖和蓄水池內(nèi)淤積量較�。�20%） 保證水窖內(nèi)常年有水，水窖水位不低于0.2米 管護(hù) 蓄水時(shí)的管護(hù):清淤、清理雜物、疏通進(jìn)水管 日常管護(hù)：定期檢查維修水窖（蓄水池），使其完好無(wú)損。 山邊溝 在坡面上沿等高線(xiàn)方向，每隔適當(dāng)距離修建的淺三角形溝。山邊溝原是美國(guó)實(shí)行的一種坡面水土保持措施，1956年廖綿睿將此措施引入臺(tái)灣省。 水平竹節(jié)溝 在坡面上沿等高線(xiàn)開(kāi)挖蓄水水平溝，溝內(nèi)每隔一定距離培筑橫向擋水土堤，水平溝截成竹節(jié)樣的長(zhǎng)方形蓄水坑，分段攔蓄雨水和坡面徑流，在平面上看，又酷似隔坡如剖開(kāi)的楠竹，在綜斷面上看，有酷似隔坡梯田。水平溝是干旱、半干旱丘陵山區(qū)一種很重要的造林整地措施。 水平竹節(jié)溝，由于其上方坡段要退耕種草或栽植林灌，徑流將大為消減，因而水平溝的蓄水容積Q可按攔蓄10年一遇的3h暴雨標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，即 Q=F(h-f)+LBha+U1+Fh0 式中，F(xiàn)為每個(gè)竹節(jié)的沉雨面積；h為10年一遇3h暴雨量；f為竹節(jié)形水平溝內(nèi)土壤入滲水量；L為二水平溝間的斜坡長(zhǎng)度；B為竹節(jié)的寬度；a 為徑流系數(shù)；U1為水平溝每竹節(jié)寬度坡面上3年累計(jì)沖刷下來(lái)的土量；h0為水平溝蓄水埂安全超高。 截流溝設(shè)計(jì)（一） 定義：在斜坡上每隔一定距離橫坡修筑的具有一定坡度的溝道。 功能 截短坡長(zhǎng)、阻截徑流，減免徑流沖刷 將分散的坡面徑流集中起來(lái)，輸送到蓄水工程或直接輸送到農(nóng)田、草地或林地 與等高耕作、梯田、溝頭防護(hù)等措施結(jié)合，對(duì)保護(hù)其下部的農(nóng)田、防止溝頭前進(jìn)，維護(hù)村莊和公路、鐵路的安全有重要作用。 截水溝布置：截水溝間距確定（間距隨坡度增大而減�。� 截水溝斷面設(shè)計(jì)（縱坡確定、設(shè)計(jì)洪峰流量、過(guò)水?dāng)嗝娲_定） 截流溝設(shè)計(jì)（二） 底坡的確定 決定于地面坡度和土質(zhì) 滿(mǎn)足不沖不淤流速要求 底坡的確定與斷面設(shè)計(jì)互為依據(jù)、相互聯(lián)系 斷面尺寸確定 明渠均勻流公式：Q=C.A（Ri)1/2 洪峰流量計(jì)算：Q=K×Im×Fn 設(shè)計(jì)步驟 假設(shè)橫斷面h或b 計(jì)算流速v，判斷是否屬不沖不淤流速，校核流量 否則，改變斷面尺寸，重新設(shè)計(jì) 第三章 梯田 梯田的發(fā)展歷史 梯田的分類(lèi) 水平梯田 隔坡梯田 坡式梯田 （一）水平梯田 梯田附屬建筑物規(guī)劃 坡面蓄水?dāng)r沙設(shè)施規(guī)劃 梯田區(qū)的道路規(guī)劃 灌溉排水設(shè)施的規(guī)劃 （二）隔坡梯田 定義 優(yōu)點(diǎn) 隔坡梯田的優(yōu)化設(shè)計(jì) 隔坡梯田定義 隔坡梯田是根據(jù)攔蓄利用徑流的要求，在一個(gè)坡面上修建的每一臺(tái)水平梯田，其上方都留出一定面積的原坡面不修，坡面產(chǎn)生的徑流攔蓄于下方的水平田面上。這種平、坡相間的復(fù)式梯田布置形式，叫做隔坡梯田。水平梯田與間隔的自然坡面占地之比稱(chēng)為平坡比。 隔坡梯田的優(yōu)點(diǎn) 修筑省工。 據(jù)尹傳淞等人的實(shí)驗(yàn)，一般修建每公頃連臺(tái)水平梯田需用工727個(gè)，而修建隔坡梯田僅150-255個(gè)。 利于實(shí)施徑流農(nóng)業(yè)，防旱、抗旱。 隔坡梯田的水平田面除承納自身的雨水之外，還能攔蓄上方坡地的來(lái)水和泥沙，增加土壤水分、養(yǎng)分。根據(jù)延安水土保持研究所1982年的調(diào)查，隔坡梯田的攔泥效益在94.1%以上。 根據(jù)尹傳淞連續(xù)3年在5-10月逐旬測(cè)定結(jié)果，水平田面1m深土層內(nèi)的土壤水分含量比坡地增加了3.3%-12.2%。 水平田面的作物產(chǎn)量比一般坡地能增加22%-111%。蘭州水土保持實(shí)驗(yàn)站觀測(cè)表明，平坡比為1:3的隔坡梯田水平田面的小麥產(chǎn)量比連臺(tái)水平梯田增產(chǎn)13.3%-106.4%，比坡耕地增產(chǎn)91.9%-133.3%。 隔坡梯田水土保持效益 隔坡梯田的優(yōu)化設(shè)計(jì) 平坡比的選定是隔坡梯田設(shè)計(jì)中的主要矛盾。 以水沙平衡基本原理設(shè)計(jì)隔坡梯田斷面 隔坡梯田坡段部分產(chǎn)水、產(chǎn)沙量的估算 平坡比m=B/l=nh/(a-a0) 以農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)隔坡梯田斷面 影響隔坡梯田優(yōu)化設(shè)計(jì)的三個(gè)主要因素：地面坡度、平坡比和坡段土地利用方式 以控制水土流失增加作物產(chǎn)量為主要目標(biāo)建立目標(biāo) 計(jì)算結(jié)果 黃土高原丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū)，平坡比宜為1:2~1:3，坡段的土地利用方式可考慮水平階種草、水平溝種草、密叢草地或草糧等高帶狀間作來(lái)選配。 長(zhǎng)城沿線(xiàn)的干旱、半干旱長(zhǎng)梁緩坡類(lèi)型區(qū)，平坡比可大于1:3。 （三）坡式梯田 在較為平緩的坡地上沿等高線(xiàn)構(gòu)筑攔水?dāng)r泥土埂，埂間仍維持原有坡面不動(dòng)，借雨水沖刷和逐年耕翻，使埂間坡面漸漸變平，最終成為水平梯田。 地埂攔蓄量可按最大一次暴雨徑流深、年最大沖刷深與多年平均沖刷深度之和進(jìn)行計(jì)算。 地埂培修好后應(yīng)逐年加高，一般每三年見(jiàn)高一次。 黃土高原坡式梯田規(guī)格參考 土方量計(jì)算（一）方格網(wǎng)法 方格網(wǎng)法適用于比較復(fù)雜的地形，在田塊平面形狀比較方正的情況下，測(cè)量計(jì)算都比較方便，而且精度高。 具體步驟 打樁：在要測(cè)量的梯田田塊內(nèi)，劃分成10-20米見(jiàn)方的方格，各方格頂點(diǎn)用木樁標(biāo)定。 整樁：在地面起伏不平的地塊上，會(huì)有個(gè)別樁點(diǎn)的高程不能代表它周?chē)�地面的高程，進(jìn)行調(diào)整。 測(cè)量：按各個(gè)木樁編號(hào)順序進(jìn)行高程測(cè)量，并作記錄，讀數(shù)到厘米即可。 計(jì)算①田塊的平均高程②各樁點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程③挖填深度④挖填土方量⑤確定開(kāi)挖線(xiàn) 土方量計(jì)算（二）散點(diǎn)法 適用于地形雖有起伏，但變化比較均一，不太復(fù)雜的地形。散點(diǎn)法的特點(diǎn)是測(cè)點(diǎn)位置不受限制，可以根據(jù)地形情況，布置測(cè)點(diǎn)，求平均高程方法簡(jiǎn)便。 具體步驟 打樁：選擇地面上的特征點(diǎn)打樁 測(cè)量高程 計(jì)算地面的平均高程Ha 計(jì)算挖填土方總量 土方平衡計(jì)算 開(kāi)挖線(xiàn)調(diào)整 土方量計(jì)算（三）縱斷面法 第四章 山坡固定工程 斜坡：向一個(gè)方向傾斜的地段。 斜坡有多種分類(lèi)方式，例如可根據(jù)成因、巖土性質(zhì)、邊坡高度等。 邊坡的破壞類(lèi)型（淺層破壞） 剝落、落石、崩塌、堆塌、表層溜塌、風(fēng)化剝落、錯(cuò)落、坡面淺層滑坡 影響邊坡穩(wěn)定的因素 巖土性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、水的作用、風(fēng)化作用、地形地貌、地應(yīng)力、人為因素 邊坡穩(wěn)定的工程措施 采用支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定邊坡 坡面防護(hù)的工程措施 表土的固定及改良方法 邊坡的排水工程設(shè)計(jì) 坡頂排水溝 平臺(tái)排水溝 縱向排水溝 涌水處理 表土的固定及改良方法 表土固定方法 工程方法 框架工程 鋪網(wǎng)工程 化學(xué)方法 薄膜覆蓋型 滲透填充型 滲透連接型 植 被 護(hù) 坡 植物護(hù)坡設(shè)計(jì)的原則 確定邊坡類(lèi)型 邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì) 植物護(hù)坡的總體設(shè)計(jì)模式 關(guān)于景觀效果設(shè)計(jì) 選擇植被類(lèi)型時(shí)，應(yīng)考慮邊坡所在地的植物類(lèi)型、植被環(huán)境 合理選擇主景 工程固坡的結(jié)構(gòu)物應(yīng)盡量隱蔽，突出植被景觀 坡面植物群落設(shè)計(jì) 常見(jiàn)的坡面植物群落類(lèi)型 森林型：以喬木、亞喬木為主要組成樹(shù)種而建造的植物群落，樹(shù)高一般3-4米以上。周?chē)鸀樯�林、山地、丘陵、城�?zhèn)等場(chǎng)所較適宜。 草灌型:灌木、草本類(lèi)為主要植物物種而建造的植物群落，其中灌木高度一般為3-4米以下。在陡坡、易侵蝕坡面及周?chē)鸀檗r(nóng)田、山地等適用。 草本型：以多種鄉(xiāng)土草或外來(lái)草為主要物種而建造的植物群落。除可應(yīng)用于一般坡地外，還適用于及陡邊坡、巖石邊坡等。 觀賞型：以草本類(lèi)、花草類(lèi)、低矮灌木以及攀緣植物的數(shù)種為主要物種而建造的植物群落。適用于在城市、旅游景點(diǎn)等人口聚集區(qū)的邊坡?tīng)I(yíng)造特殊植物群落。 理想的植物群落 一般認(rèn)為，與自然相協(xié)調(diào)的植物群落可以認(rèn)為是極為理想的。 與自然協(xié)調(diào)的植物群落必須滿(mǎn)足三個(gè)條件 植物生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性適用于自然環(huán)境 植物群落所具有的功能近似于自然 景觀上近似于自然 建立植物群落的指導(dǎo)思想 人工輔助自然植物群落的建立 植物種以外來(lái)的草本型先鋒植物為主，灌木種為輔 建立坡面植物群落應(yīng)以播種為主，栽植為輔 護(hù)坡植物種類(lèi)的選擇原則 適用當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件 適應(yīng)當(dāng)?shù)氐耐寥罈l件（水分、PH值、土壤性質(zhì)等） 抗逆性（包括抗旱性、抗熱性、抗旱性、抗貧瘠性、抗病蟲(chóng)害性等）強(qiáng) 地上部較矮，根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)迅速，能在短期內(nèi)覆蓋坡面 越年生或多年生 適應(yīng)粗放管理，能產(chǎn)生適量種子 種子易得且成本合理 常用草坪植物（華東） 狗牙根 假儉草 鋪草皮護(hù)坡 將培育的生長(zhǎng)優(yōu)良健壯的草坪，用平板鏟或其草皮機(jī)鏟起，運(yùn)至需綠化的坡面，按照一定的大小規(guī)格重新鋪植，使坡面迅速形成草坪的護(hù)坡綠化技術(shù)。 鋪草皮護(hù)坡的特點(diǎn) 成坪時(shí)間短 護(hù)坡功能見(jiàn)效快 施工季節(jié)限制少 前期管理難度大 草皮生產(chǎn)技術(shù) 普通草皮生產(chǎn) 地毯式草皮生產(chǎn)技術(shù) 適用邊坡 各類(lèi)土質(zhì)邊坡 強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡 路堤邊坡 坡比：一般不超過(guò)1:1，局部可不陡于1:0.75 坡高：一般不超過(guò)10米 穩(wěn)定邊坡 植生帶護(hù)坡 參考書(shū) 《植被護(hù)坡工程技術(shù)》 人民交通出版社 《地面綠化手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社 《現(xiàn)代陡坡地水土保持》九州出版社 《中國(guó)水土保持》科學(xué)出版社 溝道治理工程 用于防止溝道侵蝕的工程措施，其目的在于：保護(hù)溝頭、制止溝道溯源侵蝕；防止溝岸坍塌擴(kuò)張；抬高溝道侵蝕基準(zhǔn)面，制止溝床下切。 溝道治理工程措施有：溝頭防護(hù)工程、溝坡整地造林工程、谷坊、崩崗治理、淤地壩和小水庫(kù)等。 溝道治理措施總體布局原則 以小流域?yàn)閱卧�全面�?guī)劃的原則 坡溝兼治原則 水資源合理利用的原則 溝頭防護(hù)工程 為了制止溝頭前進(jìn)，在溝頭修建的一種排（蓄）坡面徑流的工程措施。 溝頭防護(hù)工程分蓄水型和排水型兩類(lèi)。 蓄水式溝頭防護(hù)工程 埂墻澇池式 圍埂林帶式 多級(jí)壩埂式 溝埂片林式 排水式溝頭防護(hù) 懸臂式 陡坡式 谷 坊 修建在溝谷底部用以固定溝床、穩(wěn)定邊坡、制止溝蝕的工程。 根據(jù)建筑材料將其分為土谷坊、石谷坊和植物谷坊。 谷坊的布設(shè) 高度：干砌石1.5米；漿砌石3.5米；土谷坊：3-5米；柳谷坊1.0米左右，宜在流域面積1km2以下的溝道采用。 間距：“頂?shù)紫嗾赵瓌t”　�、佟。蹋剑瑁�ｉ�、冢蹋剑瑁�（ｉ－ｉｃ） 粗沙兼有卵石時(shí)ｉｃ＝0.02;粘土為0.01；黏壤土為0.008；砂土為0.05。 淤地壩 在溝壑中筑壩攔泥，鞏固并抬高侵蝕基準(zhǔn)面，減輕溝蝕，減少入河泥沙，變害為利，充分利用水沙資源的一項(xiàng)水土保持治溝工程措施。 淤地壩是黃土高原獨(dú)特的一項(xiàng)治理措施，由于淤成的壩地水肥條件優(yōu)越，已成為黃土高原建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)基本農(nóng)田的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 淤地壩發(fā)展概況 最初的淤地壩是自然形成的，距今已有400多年。明代隆慶三年（公元1569年），陜西子洲縣黃土洼，因自然滑坡、坍塌，形成天然聚湫，后經(jīng)加工而形成高60米、淤地800余畝的淤地壩。人工修筑淤地壩的歷史記載，最早見(jiàn)于山西省《汾西縣志》。水利專(zhuān)家李儀祉先生于1927年提出在溝中筑壩淤地、防止溝道擴(kuò)張、減少入黃泥沙的技術(shù)方案，作為治黃方略的一個(gè)重要組成部分。 1945年黃委會(huì)批準(zhǔn)關(guān)中水土保持試驗(yàn)區(qū)在西安市荊峪溝流域修建淤地壩一座，是黃河水利委員會(huì)在黃土高原地區(qū)修建的第一座淤地壩。 新中國(guó)成立后，經(jīng)過(guò)水利水保部門(mén)總結(jié)、示范和推廣，淤地壩建設(shè)得到了快速發(fā)展。大體經(jīng)歷了四個(gè)階段：二十世紀(jì)50年代的試驗(yàn)示范，60年代的推廣普及，70年代的發(fā)展建設(shè)和80年代以來(lái)以治溝骨干工程為骨架、完善提高的壩系建設(shè)階段。 據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過(guò)50多年的建設(shè)，黃土高原地區(qū)現(xiàn)有淤地壩11萬(wàn)余座，淤成壩地450多萬(wàn)畝，可攔蓄泥沙210億m3。主要分布在陜西（36816座）、山西（37820座）、甘肅（6630座）、內(nèi)蒙（17819座）、寧夏（4936座）、青海（3877座）、河南（4147座）等七�。▍^(qū)），其中陜、晉、蒙三省區(qū)共有淤地壩9萬(wàn)余座，占總數(shù)的82.5%。 1、攔泥保土，減少入黃泥沙 黃河泥沙主要來(lái)源于黃河中游黃土高原的千溝萬(wàn)壑。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料，大型淤地壩每淤一畝壩地，平均可攔泥沙8720噸，中型6720噸，小型3430噸。尤其是典型壩系，攔泥效果更加顯著。 據(jù)對(duì)內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗西黑岱小流域壩系調(diào)查，該流域總面積32平方公里，從1983年開(kāi)始完善溝道壩系建設(shè)，到目前建成淤地壩38座，累計(jì)攔泥645萬(wàn)噸，已達(dá)到泥沙不出溝。 延安市已建成的1.14萬(wàn)座淤地壩已累計(jì)攔蓄泥沙17億噸，相當(dāng)于全市6年輸入黃河的泥沙總量。根據(jù)黃河水利委員會(huì)黃河上中游管理局初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，黃土高原區(qū)11萬(wàn)多座淤地壩可攔泥280億噸，對(duì)黃河安瀾起到了極其重要的作用。 2、淤地造田，提高糧食產(chǎn)量 壩地主要是由小流域坡面上流失下來(lái)的表土層淤積而成，含有大量的牲畜糞便、枯枝落葉等有機(jī)質(zhì)，土壤肥沃，水分充足，抗旱能力強(qiáng)，成為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基本農(nóng)田。 據(jù)黃河水利委員會(huì)綏德水土保持試驗(yàn)站實(shí)測(cè)資料，壩地土壤含水量是坡耕地的1.86倍。 據(jù)黃土高原七�。▍^(qū)）多年調(diào)查，壩地糧食產(chǎn)量是梯田的2-3倍，是坡耕地的6-10倍。 在黃土高原區(qū)廣泛地流傳著"寧種一畝溝，不種十畝坡"、"打壩如修倉(cāng)，攔泥如積糧，村有百畝壩，再旱也不怕"的說(shuō)法。 3、防洪減災(zāi)，保護(hù)下游安全 以小流域?yàn)閱卧�，淤地壩通過(guò)梯級(jí)建設(shè)，大、中、小結(jié)合，治溝骨干工程控制，層層攔蓄，具有較強(qiáng)的削峰、滯洪能力和上攔下保的作用，能有效地防止洪水泥沙對(duì)下游造成的危害。 1989年7月21日，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗皇甫川流域普降特大暴雨，處在暴雨中心的川掌溝流域降雨118.9毫米，暴雨頻率為150年一遇，流域產(chǎn)洪總量1233.7萬(wàn)立方米，流域內(nèi)12座治溝骨干工程共攔蓄洪水泥沙593.2萬(wàn)立方米，緩洪514.8萬(wàn)立方米，削洪量達(dá)89.7%，不但工程無(wú)一損失，還保護(hù)了下游3900畝壩地和5100畝川、臺(tái)、灘地的安全生產(chǎn)，減災(zāi)效益達(dá)200多萬(wàn)元。 甘肅省慶陽(yáng)縣嶄山灣淤地壩建成以后，下游80戶(hù)群眾財(cái)產(chǎn)安然無(wú)恙，道路暢通，600畝川臺(tái)地得到保護(hù)，僅該壩保護(hù)的川臺(tái)地年人均純收入就達(dá)1680元。使?fàn)�泥溝變成了"聚寶盆"。 4、合理利用水資源，解決人畜飲水 淤地壩在工程運(yùn)行前期，可作為水源工程，解決當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。對(duì)水資源缺乏的黃土高原干旱、半干旱地區(qū)的群眾生產(chǎn)、生活條件改善發(fā)揮了重要作用。 環(huán)縣七里溝壩系平均每年提供有效水資源160多萬(wàn)立方米，常年供給廠礦企業(yè)，并解決了附近4個(gè)行政村7000多頭（只）牲畜的用水問(wèn)題。 "十年九旱"的定西縣花岔流域，多年靠窖水和在幾十里外人擔(dān)畜馱解決人畜飲水。通過(guò)壩系建設(shè)，不僅徹底解決了水荒，而且每年還向流域外調(diào)水50多萬(wàn)立方米，發(fā)展灌溉2000余畝。　　 5、優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，促進(jìn)退耕還林還草和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展 淤地壩建設(shè)解決了農(nóng)民的基本糧食需求，為優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)退耕還林還草，發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造了條件。 昔日“靠天種莊園，雨大沖良田，天旱難種田，生活犯熬煎”的清水河縣范四夭流域，堅(jiān)持以小流域?yàn)閱卧�，治溝打壩，帶�?dòng)了小流域各業(yè)生產(chǎn)，2001年流域人均純收入達(dá)1970元，電視、電話(huà)、摩托車(chē)等高檔產(chǎn)品也普遍進(jìn)入尋常百姓家。 綏德縣王茂莊小流域，有壩地400多畝，在人口增加，糧食播種面積縮小的情況下，糧食總產(chǎn)卻連年增加，使大量坡耕地退耕還林還草，土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，耕地面積由占總面積的57%下降到28%，林地面積由3%上升到45%，草地面積由3%上升到7%。壩地面積占耕地面積的15%，產(chǎn)量卻占流域糧食總產(chǎn)的67%。實(shí)現(xiàn)了人均林地36畝，草地5畝，糧食超千斤。 環(huán)縣趙門(mén)溝流域依托壩系建設(shè)，累計(jì)退耕還林還草3250畝，發(fā)展舍飼養(yǎng)殖1575個(gè)羊單位，既解決了林牧矛盾，保護(hù)了植被，又增加了群眾收入。目前黃土高原區(qū)已涌現(xiàn)出一大批"溝里壩連壩，山上林草旺，家家有牛羊，戶(hù)戶(hù)有余糧的富裕山莊。 淤地壩組成 淤地壩分類(lèi) 淤地壩建筑物組成及壩型選擇 建筑物組成 包括壩體、放水工程、溢洪道，參見(jiàn)圖；也有“兩大件”，包括壩體和放水工程；還有僅設(shè)土壩“一大件”的。近年來(lái)新建的骨干壩則多數(shù)為“兩大件”。 三種組成方案的特點(diǎn) “三大件”方案 這種方案包括壩體、放水工程、溢洪道三部分，其對(duì)于洪水泥沙的處理，是以排為主，工程建成后運(yùn)用較安全，上游淹沒(méi)損失小。但工程量較大，工程建設(shè)、維修及運(yùn)行費(fèi)均較高 （二)“兩大件”方案 這種方案包括壩體、放水工程，對(duì)洪水泥沙的處理，是以滯蓄為主，無(wú)溢洪道，庫(kù)容大，壩較高，工程量大，上游淹沒(méi)損失大。但石方和混凝土工程量小，工程總投資較小。 (三）“一大件”方案 這種方案僅有土壩壩體，洪水泥沙的處理為全攔全蓄，僅適用于集水面積較小的小型淤地壩。為了增加其安全性，一般壩頂布設(shè)溢流口。對(duì)于溝深坡陡，地形破碎，且局部短歷時(shí)的暴雨，雨洪徑流一般峰高量小，采用較大庫(kù)容的辦法，易取得較好的效果。 （二）方案選擇 淤地壩建筑物布設(shè)，根據(jù)自然條件、流域面積、暴雨特點(diǎn)、建筑材料、環(huán)境狀況（如道路、村莊、工礦等）和施工技術(shù)水平選擇方案。 “三大件”方案 適用于起控制性的骨干壩，流域面積較大，土料粘粒含量大、水墜施工困難，以排為主。 “兩大件”方案適用于流域面積一般3-5km2，筑壩土料粘粒含量適中，水墜、碾壓施工均可選擇，以滯蓄為主的情況。在具體設(shè)計(jì)時(shí)究竟如何選擇，還須從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面作一比較。 建筑物的“三大件”與“兩大件”比較 攔泥。“三大件”泄洪安全優(yōu)于“兩大件”，但“兩大件”采用高壩大庫(kù)容，全攔全蓄，以較大的庫(kù)容量攔蓄洪水，且能減少泄洪對(duì)下游的危害，攔蓄泥沙較“三大件”多。 工程投資。“三大件”工程因建溢洪道，其工程投資一般大于“兩大件”。 施工。“兩大件”施工速度較快，工藝相對(duì)簡(jiǎn)短，施工費(fèi)用低，工程維修方便。 綜合分析 在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相同和放水工程投資相近的情況下，當(dāng)用“兩大件”方案造成的上游淹沒(méi)損失和加高土壩土方投資總和大于“三大件”投資時(shí)，應(yīng)選用“三大件”方案，若相近時(shí)采用“兩大件”方案；在“V”字型斷面溝道筑壩，當(dāng)?shù)責(zé)o建筑溢洪道石料，需外運(yùn)時(shí)，應(yīng)考慮“兩大件”方案； 控制流域面積較大，壩系規(guī)劃中屬控制性的工程，下游又有重要交通道路或村鎮(zhèn)、工礦時(shí)，應(yīng)選用“三大件”； 控制流域面積一般3-5km2，壩址下游無(wú)重要建筑物時(shí)，應(yīng)選用“兩大件”方案。 二、壩型選擇 壩型選擇應(yīng)本著因地制宜，就地取材的原則，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀唤?jīng)濟(jì)條件、壩址地形地質(zhì)條件，以及施工技術(shù)條件，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理選擇。 淤地壩多采用土壩。按土壩土料組合防滲設(shè)施的位置等不同，可分為均質(zhì)土壩，心（斜）墻壩和土石混合壩等；按施工方法的不同，又可分為碾壓壩、水墜壩等。 當(dāng)溝道兩岸及河床均為巖石基礎(chǔ)，石料豐富，相對(duì)容易采集，但土料缺乏，設(shè)計(jì)中多采用漿砌石拱壩或砌石重力壩。定向爆破土壩和土石混合壩在個(gè)別地區(qū)也進(jìn)行過(guò)一些試驗(yàn)，但由于施工技術(shù)較難掌握，并有特殊的地形、地質(zhì)條件要求，故目前尚未大范圍推廣。從近二十年骨干壩的建設(shè)情況來(lái)看，絕大多數(shù)工程為碾壓壩和水墜壩，占到工程建設(shè)總數(shù)的 99%，而土石混合壩和漿砌石拱壩數(shù)量極少，只占到工程建設(shè)總數(shù)的1%。 淤地壩設(shè)計(jì)資料的測(cè)量與計(jì)算 流域地形圖 流域地形圖主要是宏觀上反映流域的地理位置、水系從屬關(guān)系和行政區(qū)劃，并能準(zhǔn)確顯示流域范圍內(nèi)地形、地貌特征，各類(lèi)土地區(qū)界、地物和干、支、毛溝的相對(duì)位置等。該圖主要用來(lái)了解流域概況，量算各類(lèi)型土地面積與總面積。淤地壩建設(shè)所用的地形圖一般要求比例尺不小于1:1000。 工程布局平面圖 工程布局平面圖主要反映干、支、毛溝的水土保持治理情況與中小淤地壩、小水庫(kù)、骨干壩的數(shù)量與相對(duì)位置。該圖要求比例尺寸不得小于1:1000 ，一般可根據(jù)相應(yīng)比例的地形圖轉(zhuǎn)繪，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校正填圖。 庫(kù)區(qū)地形圖 庫(kù)區(qū)地形圖主要反映淤地壩淹沒(méi)面積范圍內(nèi)的地形變化情況，以用來(lái)計(jì)算不同水位時(shí)相應(yīng)的庫(kù)容和淤地面積數(shù)量，繪制水位~庫(kù)容關(guān)淤系曲線(xiàn)和水位~地面積關(guān)系曲線(xiàn)。庫(kù)區(qū)地形圖要求比例一般為1:5000~1:2000。 壩址地形圖 壩址地形圖是進(jìn)行壩址地形、地質(zhì)圖填繪、淤地壩建筑物工程布設(shè)和施工場(chǎng)地布置等工作的基本依據(jù)。該圖比例一般采用1:1000~1:500，為保證主要樞紐建筑物的計(jì)算精度還應(yīng)配合測(cè)繪一定數(shù)量的縱橫斷面圖，以彌補(bǔ)壩址地形圖的不足。 庫(kù)區(qū)地質(zhì)平面圖和壩址地質(zhì)剖面圖 庫(kù)區(qū)地質(zhì)平面圖和壩址地質(zhì)剖面圖主要反映庫(kù)區(qū)壩址地質(zhì)狀況，包括地表組成物質(zhì)、巖石類(lèi)型、構(gòu)造特征、覆蓋厚度、區(qū)界和泉水露頭位置等。地質(zhì)平面圖常需配合一定數(shù)量的地質(zhì)剖面圖，以作為庫(kù)壩選址與確定施工方案的主要依據(jù)。淤地壩地質(zhì)平面圖一般應(yīng)結(jié)合流域現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)巖石露頭分布和必要的勘探工作進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪與填圖。比例尺同相應(yīng)庫(kù)區(qū)與壩址地形圖。壩址典型剖面圖的比例可根據(jù)具體情況適當(dāng)放大。 料場(chǎng)地形圖 料場(chǎng)地形圖主要反映壩址與庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)，砂、土、石等可以利用的建筑材料類(lèi)別、分布范圍和儲(chǔ)量等情況，以作為壩型選擇、用工量計(jì)算依據(jù)。該圖主要利用庫(kù)區(qū)地形圖、壩址地形圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘、丈量進(jìn)行繪制。 水位與庫(kù)容、淤地面積關(guān)系曲線(xiàn)的繪制 淤地壩水位~庫(kù)容 、水位~淤地面積關(guān)系曲線(xiàn)繪制一般采用等高線(xiàn)法和斷面法。 等高線(xiàn)法 利用庫(kù)區(qū)地形圖，由最低點(diǎn)開(kāi)始量出逐根等高線(xiàn)與壩軸線(xiàn)所組成的封閉圖形的面積，直至略高于設(shè)計(jì)壩頂高程。 斷面法 首先測(cè)出壩軸線(xiàn)處的橫斷面，然后在庫(kù)內(nèi)沿溝道施測(cè)一條與壩軸線(xiàn)垂直的縱斷面，其樁號(hào)位置應(yīng)根據(jù)兩岸山坡及河槽河灘變化定出，量出樁號(hào)間的距離，并測(cè)出各樁號(hào)處的橫斷面。計(jì)算庫(kù)容與淤地面積時(shí)，在各橫斷面圖上以不同水位為頂線(xiàn)，求出各橫斷面圖上不同水位高程以下的橫斷面面積與相應(yīng)水面，然后將相鄰的兩斷面面積與水面寬的均值乘以相應(yīng)的斷面間距，便得出此二斷面間不同水位時(shí)的容積和可能淤地面積。最后把各段容積、可能淤地面積按不同水位相加，即得出不同水位時(shí)的庫(kù)容與淤地面積。 淤地壩設(shè)計(jì)水文計(jì)算 淤地壩壩高規(guī)劃 淤地壩除了攔泥淤地外，還有防洪的要求。所以，淤地壩的庫(kù)容由兩部分組成：一部分為攔泥庫(kù)容，另一部分為滯洪庫(kù)容（flood detention storage）。而相應(yīng)于該兩部分庫(kù)容的壩高，即為攔泥壩高和滯洪壩高。因此，淤地壩的總高等于攔泥壩高、滯洪壩高及安全超高之和（圖3—6） 影響攔泥壩高的因素 淤地面積 淤地壩的淤地面積是隨著壩高的增加而增大的，但增長(zhǎng)速度逐漸趨于緩慢，甚至近于停止。所以，設(shè)計(jì)攔泥壩高時(shí)需要作技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案比較，應(yīng)以較少的筑壩投資獲得較大的淤地面積。 淤滿(mǎn)期限 它是確定攔泥壩高的重要參數(shù)，其值應(yīng)在安全防洪的前提下，用盡早受益的原則來(lái)確定。例如，山西省根據(jù)群眾筑壩經(jīng)驗(yàn)，淤地壩淤平年限定為：10—15年，中型淤地壩5—10年，小型淤地壩5年以下。 工程量和施工方法 淤地壩一般在當(dāng)年汛期前達(dá)到防汛壩高。所以應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)洪水、施工方法和勞力等情況，估算可能完成的工程量，分析完成設(shè)計(jì)壩高的可能性。 攔泥壩高的確定 設(shè)計(jì)時(shí)，首先分析該壩的壩高—淤地面積—庫(kù)容關(guān)系曲線(xiàn)，初步選定經(jīng)濟(jì)合理的攔泥壩高，再由其關(guān)系曲線(xiàn)中查得相應(yīng)壩高得攔泥庫(kù)容，其次由初擬壩高加上滯洪壩高和安全超高的初估值，一般為3.0—4.0m，作為全壩高來(lái)估算其壩體的工程量。根據(jù)施工方法、工期和社隊(duì)經(jīng)濟(jì)情況等，判斷實(shí)現(xiàn)初選攔泥壩高的合理性。然后由該壩所控流域內(nèi)的年平均輸沙量求得淤平年限。 最后，根據(jù)淤地面積、工程量、淤平年限、施工方法和工期等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較，在用較少的筑壩投資獲得較大的淤地面積的總原則下，確定設(shè)計(jì)攔泥壩高 。 滯洪壩高 為了保證淤地壩工程安全和壩地的正常生產(chǎn)，必須修建泄洪建筑物。排泄多少洪水，決定于庫(kù)區(qū)產(chǎn)多少洪水量和水庫(kù)滯納多少洪水量。在淤地壩設(shè)計(jì)中除有攔泥（淤地）庫(kù)容外，必須有一個(gè)滯洪庫(kù)容，用以滯蓄由防洪建筑物暫時(shí)排泄不走的洪水，為此，需進(jìn)行調(diào)洪演算。調(diào)洪演算的任務(wù)是根據(jù)設(shè)計(jì)洪水的大小，確定防洪建筑物的規(guī)模和尺寸，確定滯洪庫(kù)容和相應(yīng)的滯洪壩高。 安全超高的確定 淤地壩的安全超高主要取決于壩高的大小，根據(jù)各地經(jīng)驗(yàn)可采用表3—5的數(shù)值。 壩體設(shè)計(jì) 壩頂寬度 土壩的壩頂寬度，可根據(jù)壩高、施工、構(gòu)造和交通等方面的要求綜合考慮后確定，當(dāng)壩頂有交通要求時(shí)，還應(yīng)滿(mǎn)足交通需要。無(wú)交通要求時(shí)，按表確定。 碾壓土壩的壩坡選擇一般遵循以下規(guī)律： 上游壩坡在汛期蓄水時(shí)處于飽和狀態(tài)，為保持壩坡穩(wěn)定，上游壩坡應(yīng)比下游壩坡緩； 粘性土料的穩(wěn)定壩坡為一折線(xiàn)面，上部坡陡，下部坡緩，所以用粘性土料做成的壩坡，常沿高度分成數(shù)段，每段10-20m ，從上而土料作成的壩坡，常沿高度分成數(shù)段，每段下逐段放緩，相鄰坡率差值取0.25。 由粉土，砂、輕壤土修建的均質(zhì)壩，透水性較大，為了保持滲流穩(wěn)定，一般要求適當(dāng)放緩下游壩坡； 當(dāng)壩基或壩體土料沿壩軸線(xiàn)分布不一致時(shí)，應(yīng)分段采用不同坡率，在各段間設(shè)過(guò)渡區(qū)，使壩坡緩慢變化。 水墜壩上、下游壩坡，當(dāng)采用砂壤土、壤土筑壩時(shí)，可采用同一壩坡。 砂巖、花崗巖、風(fēng)化殘積土水墜壩的經(jīng)驗(yàn)壩坡為：上游坡的坡率一般為2.5-2.75，下游第一級(jí)坡的坡率一般為2.5-2.25，以下各級(jí)坡的坡率較上一級(jí)增加0.25-0.5。 馬道 又稱(chēng)戧 臺(tái)。土壩壩坡（主要是下游坡）常沿高程每隔10-15m設(shè)置一條馬道。 其作用是：攔截雨水、防止沖刷壩坡；同時(shí)便于進(jìn)行壩體檢修和觀測(cè)；增加壩底寬度，有利于壩體穩(wěn)定。 馬道寬為1-1.5m。 馬道一般設(shè)在坡度變化處。 邊埂寬度 砂壤土、壤土水墜壩邊埂寬度根據(jù)壩高和土料類(lèi)別（指壩的上部距1/3~1/4范圍內(nèi)的邊埂，下同），可按表經(jīng)驗(yàn)值選用，但最小寬度 不應(yīng)小于3m。 淤地壩的構(gòu)造 壩頂 淤地壩一般對(duì)壩頂構(gòu)造無(wú)特殊要求，可直接采用碾壓土料，如兼做鄉(xiāng)村公路，可采用碎石、粗沙鋪壩面，厚度20cm-30cm。為了排除雨水，壩頂面應(yīng)向兩側(cè)或一側(cè)傾斜，作成2%~3%的坡度。 護(hù)坡 土壩上游坡面要經(jīng)受順坡水流沖刷、冰層和漂浮物等的危害作用；下游壩坡要遭受雨水、大風(fēng)和凍脹干裂等因素的破壞作用，因此在壩坡應(yīng)設(shè)置護(hù)坡。 土壩上游坡設(shè)計(jì)淤積面以上及下游壩坡必須設(shè)置護(hù)坡，護(hù)坡材料應(yīng)因地制宜，就地取材，或鋪砌礫石，或種植多年生牧草及灌木。為避免雨水徑流沖刷壩坡，在下游坡還應(yīng)設(shè)置縱橫向排水溝�？v向排水溝設(shè)置高程一般宜與馬道一致，并設(shè)于馬道內(nèi)側(cè)，溝的尺寸和底坡按集水面積計(jì)算確定。橫向排水溝一般每隔50-100m設(shè)置一條，壩體與岸坡 連接處也必須設(shè)置排水溝。排水溝一般采用混凝土和漿砌石砌筑，若用預(yù)制件拼裝時(shí)，務(wù)使接縫牢固，形成整體。 位于嚴(yán)寒地區(qū)的粘性土壩坡，為使護(hù)坡不致因壩坡土凍脹而變形，應(yīng)設(shè)防凍墊層，其厚度不得小于當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度。 壩體排水 對(duì)土壩較高，且兼蓄水任務(wù)的淤地壩，為了保證下游壩坡更加穩(wěn)定，要設(shè)排水體。 碾壓壩設(shè)排水主要是在蓄水運(yùn)行期排出滲透水、降低壩體浸潤(rùn)線(xiàn)、防止壩體和地基產(chǎn)生滲透破壞；水墜壩設(shè)排水除滿(mǎn)足運(yùn)行期排水要求外，主要是加速?zèng)_填泥漿的脫水固結(jié)，減少孔隙水壓力。 常用的排水形式主要有：棱柱排水、貼坡排水、褥墊排水、砂井（溝）排水、聚乙烯微孔波紋管網(wǎng)狀排水和土工織物排水等。 棱柱排水 棱柱排水又稱(chēng)濾水壩趾，它是在下游壩腳處用塊石堆成的棱體。 棱體頂寬不小于1.0m，排水體高度可取壩高的1/5~1/6，頂面高出下游最高水位0.5m以上，而且應(yīng)保證浸潤(rùn)線(xiàn)位于下游壩坡面的凍層以下。 棱體內(nèi)坡根據(jù)施工條件決定，一般為1:1~1:1.5，外坡取為1:1.5~1:2。 棱體與壩體以及土質(zhì)土基之間均應(yīng)設(shè)置反濾層，在棱體上游坡腳處應(yīng)盡量避免出現(xiàn)銳角。 貼坡排水 貼坡排水又稱(chēng)表面排水，它是用一、二層堆石或砌石加反濾層直接鋪設(shè)在下游壩坡表面，不伸入壩體的排水設(shè)施。 排水頂部需高出浸潤(rùn)線(xiàn)逸出點(diǎn)1.5m以上，排水體的厚度應(yīng)大于當(dāng)?shù)氐谋鶅錾疃�。排水底腳處應(yīng)設(shè)置排水溝或排水體，并具有足夠的深度，以便在水面結(jié)冰后，下部保持足夠的排水?dāng)嗝妗?褥墊排水 褥墊排水是沿壩基面平鋪的由塊石組成的水平排水層、外包反濾層。 伸入壩體內(nèi)的深 度一般不超過(guò)壩底寬的1/2~2/3，塊石層厚約0.4~0.5m。 這種排水傾向下游的縱坡一般為0.005~0.1。 壩體排水 溢洪道設(shè)計(jì) 溢洪道是用于渲泄設(shè)計(jì)庫(kù)容所不能容納的洪水，防止洪水漫溢壩頂，保證大壩安全。 溢洪道按其構(gòu)造類(lèi)型可分為開(kāi)敞式和封閉式兩種類(lèi)型。開(kāi)敞式溢洪道包括正槽溢洪道和側(cè)槽溢洪道兩種。 正槽式溢洪道是從面向壩庫(kù)的溢流堰泄流，堰的軸線(xiàn)與下游泄槽的中軸線(xiàn)正交。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，水流順暢，施工和運(yùn)用都比較簡(jiǎn)便可靠，當(dāng)壩址附近有天然馬鞍形啞口時(shí)，修建這種型式更為有利。淤地壩一般采用正槽溢流堰式溢洪道。 開(kāi)敞式河岸岸邊溢洪道都是以寬頂堰或?qū)嵱醚咦鳛榭刂蒲�，它在淤地壩蓄水時(shí)與攔河壩一道組成擋水前緣，泄洪時(shí)堰頂以上的水量通過(guò)堰頂泄走。由于堰流的流量與堰頂水頭的次方成正比，所以，溢洪道的泄流量隨庫(kù)水位的抬高而迅速增大，這對(duì)淤地壩泄洪是很有利的。 一、溢洪道位置選擇 溢洪道的位置，應(yīng)根據(jù)壩址的地形、地質(zhì)條件進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)選定，并應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 要盡量利用天然的有利地形條件， 如分水鞍（或山坳）。 在地質(zhì)條件上要求溢洪道兩岸山坡比較穩(wěn)定，防止泄洪時(shí)發(fā)生滑塌等事故。 在平面布置上，溢洪道應(yīng)盡量做到直線(xiàn)布置，力求泄洪時(shí)水流順暢。溢洪道進(jìn)出口離壩端應(yīng)不小于10m，出口應(yīng)離下游壩腳至少20m以上。 溢洪道布置應(yīng)盡可能不和泄水洞放在同一側(cè)，以免造成水流干擾和影響臥管安全。 二、開(kāi)敞式溢洪道結(jié)構(gòu)布置 開(kāi)敞式溢洪道通常由進(jìn)口段、陡坡段和出口段三部分組成。 （一）進(jìn)口段 進(jìn)口段由引水渠、漸變段和溢流堰組成。 引水渠的作用是將壩內(nèi)的洪水平順地引送到溢洪道。引水渠應(yīng)盡量縮短長(zhǎng)度，以減少工程量和水頭損失。斷面一般采用梯形，新巖石的邊坡，可采1:0.1~1:0.3，風(fēng)化巖石大多采用1:0.5~1:1，土坡可采用1:1.5~1:3。 進(jìn)口漸變段是由引水渠到溢流堰的過(guò)渡段。它的斷面應(yīng)由梯形變?yōu)榫匦蔚呐で�面。其作用是使洪水平順地流到溢流堰上去�? 溢流堰采用矩形寬頂堰，由漿砌石、灰土、水泥土等做成，堰頂長(zhǎng)度不得超過(guò)堰上水深的3-6倍，溢流堰兩端應(yīng)布設(shè)與岸坡連接的邊墩，墩頂應(yīng)比最高洪水位高出0.5m左右；堰底靠上游端應(yīng)做砌石齒墻，以減少滲流和增加穩(wěn)定性。 (二）陡坡段 溢流堰下游銜接一段坡度較大（大于臨界坡度）的急流渠道稱(chēng)為陡坡段。 從溢流堰下泄的水流為急流，因此陡坡坡度應(yīng)大于臨界坡度。通常采用的陡坡為1:3~1:5，在基巖上可達(dá)1:1。 陡坡橫斷面在基巖上為矩形，在土基上上的斷面為梯形，邊坡為1:1~1:2。 陡坡兩邊的邊墻高度應(yīng)根據(jù)水面曲線(xiàn)來(lái)確定。水流在陡坡內(nèi)產(chǎn)生降水曲線(xiàn)，隨陡坡底部高程的下降，槽內(nèi)水深逐漸減小。如果陡坡有足夠長(zhǎng)度，其水深減至槽內(nèi)正常水深時(shí)，就不再減少了。 當(dāng)槽內(nèi)水流流速大于10m/s時(shí)，水流中會(huì)產(chǎn)生摻氣作用，槽內(nèi)水深因而要增加，這樣邊墻的高度應(yīng)以該處的水深和摻氣高度再加0.5m~0.7m的安全超高來(lái)確定。 （三）出口段 溢洪道的出口段一般由出口漸變段、消力池（或挑流消能）和下游尾渠組成。 出口漸變段及下游尾渠斷面尺寸的確定與進(jìn)口段的漸變段及引洪渠相同。以下主要介紹消力池和挑流消能的結(jié)構(gòu)及布置。 溢洪道下泄的洪水，到達(dá)陡坡段的末端時(shí)，具有很大的動(dòng)能。為此，當(dāng)采用底流消能時(shí)，出口常布置消力池，用以消能。其橫斷面宜采用矩形。一般可采用漿砌石、混凝土襯砌。消力池前端幾米內(nèi)的底板應(yīng)設(shè)幾排梅花形排水孔，以降低底板浮托力，減少底板厚度。消力池末端，應(yīng)設(shè)置齒墻，以防止淘刷和攔截尾水可能流向消力池底部的滲水。 對(duì)于巖石地基的高中水頭淤地壩，一般適用于挑流消能。挑流消能設(shè)施的平面型式有等寬式、擴(kuò)散式和收縮式。 溢洪道水力計(jì)算 溢洪道水力計(jì)算的主要任務(wù)是：根據(jù)調(diào)洪計(jì)算確定的溢洪道設(shè)計(jì)流量和地質(zhì)、地形條件及建筑物布置要求等，計(jì)算溢流堰前沿寬，并決定進(jìn)口導(dǎo)水墻的型式及尺寸；確定陡坡及其斷面的型式和各部位尺寸，計(jì)算水面曲線(xiàn)和流速大小，選擇護(hù)面型式及決定邊墻高度；計(jì)算消能設(shè)施的各部位尺寸，保證尾水渠不受沖刷。 進(jìn)口段的水力計(jì)算 引水渠道中水流流速比較小，一般為1.0m/s~1.5m/s，其按明渠公式計(jì)算。 小型水庫(kù) 概 述 水庫(kù)由擋水壩、溢洪道、放水建筑物三部分組成。 按國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，�。ㄒ唬┬退畮�(kù)，庫(kù)容在100—1000萬(wàn)m3，�。ǘ�）型水庫(kù)，庫(kù)容在10—100萬(wàn)m3。 （一）庫(kù)址選擇 地形要肚大口小 肚大是指庫(kù)址內(nèi)地形寬廣，河流或溝道縱坡平緩，能多蓄水，效益大；口小是指壩短，工程經(jīng)濟(jì)，同時(shí)應(yīng)便于布置溢洪道和放水洞。 有適宜的集水面積 集水面積過(guò)小，則水源不足；過(guò)大則洪峰高，洪量大，需要開(kāi)挖很大的溢洪道。因此集水面積必須和蓄水庫(kù)容相適應(yīng)。 壩址和壩址地質(zhì)良好，基礎(chǔ)穩(wěn)固，無(wú)下陷情況。庫(kù)底和山坡不漏水，如有裂縫，要能夠修補(bǔ)。 壩址靠近灌區(qū)且比灌區(qū)高。這樣可以自流灌溉。 壩址附近要有足夠的和適用的建筑材料。 壩址附近要有適宜開(kāi)挖溢洪道的山埡。 淹沒(méi)損失要小。 （二）地質(zhì)調(diào)查 調(diào)查庫(kù)區(qū)、壩址區(qū)的巖石種類(lèi)、性質(zhì)、分布規(guī)律及巖石的透水條件。 調(diào)查庫(kù)區(qū)、壩址區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造（斷層、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理裂縫發(fā)育程度及規(guī)律、溶洞的分布范圍及規(guī)律）。 調(diào)查庫(kù)區(qū)、壩址區(qū)的水文地質(zhì)特征（含水層巖性、水位深度、水的化學(xué)性質(zhì)、地下水的成因類(lèi)型）。在壩基最好沒(méi)有承壓水或高承壓水。 地形測(cè)量 壩址地形測(cè)量 集水面積測(cè)量 庫(kù)容測(cè)量與計(jì)算 建筑材料調(diào)查 水文資料的搜集與調(diào)查 流域淹沒(méi)及經(jīng)濟(jì)調(diào)查 特征曲線(xiàn)和特征水位 特征曲線(xiàn) 水庫(kù)面積曲線(xiàn) 水庫(kù)容積曲線(xiàn) 水庫(kù)特征水位----特征庫(kù)容 設(shè)計(jì)低水位（死水位）---死庫(kù)容 設(shè)計(jì)蓄水位----興利庫(kù)容 設(shè)計(jì)洪水位----防洪庫(kù)容 校核洪水位----超高庫(kù)容 死庫(kù)容和死水位的確定 拱壩地形、地質(zhì) 拱壩的特點(diǎn) 拱壩對(duì)地形地質(zhì)的要求 理想的地形：左右兩岸對(duì)稱(chēng)，岸坡平順無(wú)突變，在平面上向上游收縮的峽谷段。 在工程中，常用壩頂高程的河谷寬度L與最大壩高的比值，即“高寬比”，L/H表示，拱壩的厚薄程度，以壩底最大厚度和最大壩高的比值，即“厚高比”，T/H表示。一般情況下，L/H即寬高比越小，T/H即厚高比越大小。 對(duì)地質(zhì)要求：河谷兩岸的基巖必須能承受由拱端傳來(lái)的推力，要在任何情況下都能保持穩(wěn)定，不致危害壩體的安全。理想的地質(zhì)條件是：基巖比較均勻、堅(jiān)固完整、有足夠的強(qiáng)度、透水性小、能抵抗水的侵蝕、耐風(fēng)化、岸坡穩(wěn)定。JpT紅軟基地

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