水土保持学课件 水土保持工程措施

第四章小流域水土流失综合治理第一节小流域水土流失综合治理措施配置与设计一概念小流域综合治理(Smallwatershedmanagement)，又称流域治理、山区流域管理、流域管理、集水区经营，其概念是：为了充分发挥水土等自然资源的生态效益、经济效益和社会效益，以小流域为单元，在全面规划的基础上，合理安排农、林、牧等各业用地，因地制宜地布设综合治理措施，治理与开发相结合，对流域水土等自然资源进行保护、改良与合理利用。目的：在于创立一个以多年生经济植物为核心的低耗、高效、稳定、持久和优化的小流域生态经济系统。

二水土保持措施设计的依据与原则

1依据（1）自然与社会经济状况（2）水土流失状况（3）水土保持规划（4）水土保持规范标准2原则（1）预防为主，保护优先（2）因地制宜，因害设防（3）全面规划，综合治理（4）尊重自然，恢复生态（5）长短结合，注重实效（6）经济可行，切合实际

三水土保持措施设计的内容

1水土保持措施的主要类型（1）工程措施（2）林草措施（3）农业措施2水土保持措施选择与空间安排3水土保持措施设计要求四水土保持措施设计的方法与步骤

1设计资料收集与规范标准的熟悉2小流域规划文件分析与水土保持措施配置优化3水土保持措施设计4水土保持措施设计效果评价第二节水土保持工程措施一、概念指为达到保持水土，合理利用山区水土资源，防治水土流失而修筑的各种建筑物。二、类型根据修建目的及其应用条件，分为：山坡防护工程；山沟治理工程；山洪导排工程；小型水利工程。1、山坡防护工程指为防止山坡水土流失而修筑的一些工程措施。如梯田、山边沟、边栅护坡、拦水沟埂、水平沟、水平阶、鱼鳞坑、蓄水池等。梯田山边沟编栅护坡拦水沟埂水平沟水平阶是沿等高线自上而下里切外垫

鱼鳞坑198万元蓄水池2、山沟治理工程指为固定沟床、拦蓄泥沙、防止或减轻山洪及泥石流灾害而在山区沟道中修筑的各种工程措施。如沟头防护工程、谷坊工程、各种拦沙坝等。拦沙坝3、山洪导排工程指为了防止山洪、泥石流的危害，保护村庄、道路、工矿企业及生产安全的各种工程。如排洪沟、泄水建筑物等。4、小型水利工程如小水库、塘坝等。二、水土保持工程的作用

1、改变小地形，防止土壤侵蚀这是山坡防护工程的作用。

2、防止沟头前进，沟床下切山沟治理工程的作用。

3、防止山洪和泥石流危害山洪导排工程的作用。

4、拦蓄坡地径流，减轻水土流失小型水利工程的作用。第二节坡面治理工程规划和设计一、规划

1、原则工程、生物和农业措施合理配置的原则；沟道、山坡兼治，上、下游治理结合的原则；坚持预防为主、全面规划、综合治理、因地制宜、加强管理、注重效益的原则。2、目标减少水土流失，恢复地表植被，合理利用土地资源，合理利用水资源，实现经济、社会和生态效益的协调发展。3、内容土地利用规划；灌溉工程规划；排水工程规划；小型水利工程规划；田间道路工程规划；支挡工程规划。二、坡面治理工程设计包括斜坡固定工程、山坡截流和沟头防护工程。

1、斜坡固定工程为防止斜坡岩土体的运动，保证斜坡稳定而布置的工程措施。如挡土墙、护坡工程、削坡、排水工程等。削坡减载有效减缓和降低了地质灾害的发生2、山坡截流沟在斜坡上每隔一定距离，在平行等高线或近平行等高线修筑的水沟。作用：截短坡长，减免径流冲刷。布置：与纵向布置的排水沟相连。3、沟头防护工程根据防护工程的作用，将其分为：蓄水式和泄水式沟头防护工程：蓄水式用于沟上部来水较少时；泄水式用于：沟头来水量大；沟头近村庄或交通。4、编栅护坡工程编栅护坡：用于表土较松，坡度较大的裸露坡面上。做法是：在坡面上每隔70厘米设置一个20厘米高的栅栏，用于上坡径流泥沙，栅栏分两层，里层为无纺布，外层为塑料网格，栅栏用钢筋固定于坡面上。栅栏上方设一沟底宽20厘米的排水沟，将径流排入排水总沟。在坡面上种植美化环境的植物。5、梯田工程在丘陵山坡地上沿等高线方向修筑的条状阶台式或波浪式断面的田地。分类：按断面形式分：

水平梯田：田面水平。

坡式梯田：每隔一定距离，沿等高方向堆土或挖沟筑埂，把原坡面分割成若干等高带状的斜坡段。用于劳动力缺乏，降雨少的地区。

隔坡水平梯田：由两个一次性修平的水平梯田之间隔着一段原状坡面的斜坡段组合而成的。

反坡梯田：田面由外向内倾斜的台阶形田块。

梯田的断面设计：αθ梯田断面设计的基本任务：确定在不同条件下的最优断面。最优断面的要求：①适应机耕和灌溉的要求；②保证安全与稳定；③挖填土方平衡。计算方法：

之一：根据土质和地面坡度选定田坎高和田坎坡度，然后计算田面宽度。表7-1水平梯田设计表地面坡度（°）田坎高度（m）田坎坡度

质地

（°）51.0粘性土70砂性土651.5粘性土65性土60101.0粘性土70砂性土651.5粘性土65砂性土60151.0粘性土70砂性土651.5粘性土65砂性土60201.5粘性土65砂性土602.0粘性土60砂性土55251.5粘性土65砂性土602.0粘性土60砂性土55计算方法：

之二：或根据地面坡度、机耕和灌溉需要先确定田面宽，然后计算田坎高度等。各要素之间具体计算方法：

田面毛宽：Bm=Hcotθ

田埂占地：Bn=Hcotα

田面净宽：B=Bm-Bn=H（cotθ-cotα）

田埂高度：H=B/（cotθ-cotα）αθ在丘陵陡坡地区：

8-10米宽的田面，1米的田坎高度是合适的。缺点：费工，成本高：在15-20度坡修梯田每公顷420-900工日，约8250-15000元；土地利用率低：约64.8%；田间作业不便。6、山边沟定义：在坡面上，每隔适当距离，沿等高方向所构筑的浅三角形沟。目的：截短坡长，分段排水，以防止冲刷；提供田间作业道路，建立坡地省工经营基础。

优点：省工经营，降低成本；每公顷3150元，仅为梯田的35%；提高土地利用率,比梯田高26%；交通方便，便于机械化作业。

类型：宽型和窄型山边沟。宽型适用于15°以下的缓坡地；窄型适用于15°以上的坡地。宽型窄型山边沟的断面要素：表山边沟的坡度与沟距对照表坡度沟距（m）%度水平距离斜面距离74.019.019.084.618.018.09～105.1～5.716.516.611～156.3～8.515.015.116～209.1～11.313.313.521～2511.9～14.012.612.926～3014.5～16.712.112.531～4017.1～21.811.712.441～5522.3～28.811.012.0

设计：第三节沟壑治理工程设计一、谷坊工程设计

1、谷坊定义山区沟道内为防止沟床冲刷及泥沙灾害而修筑的横向拦挡建筑物。是沟道治理的主要工程措施。高度一般1—3米，最高5米。2、类型根据建筑材料不同，分为：土谷坊；干砌石谷坊；浆砌石谷坊；混凝土谷坊；柳谷坊。3、谷坊规划设计的主要内容坝高；间距；断面尺寸。坝高：根据建筑材料、沟道地质、地形条件确定。以能承受水压力和土压力而不被破坏为原则。间距：与谷坊高度及淤积泥沙表面的临界不冲坡度有关。

稳定坡度（I0）：谷坊淤满后，淤积泥沙表面的坡度。

计算：

L=Ho/（I-Io）

L为谷坊的间距（m）；

Ho为谷坊的有效高度，m；

I为沟底原来的纵坡；

Io为稳定坡度，决定于坝后淤积土的土质：粘土Io取1%；沙土Io取0.5%；粘壤土0.8%。断面尺寸：与建筑材料有关。

干砌石谷坊断面尺寸坝高（m）顶宽（m）迎水坡背水坡底宽（m）11.01:0.51:12.5021.51:0.51:14.2532.01:0.51:16.5042.01:0.51:18.0052.01:0.51:19.50土谷坊断面尺寸坝高（m）顶宽（m）迎水坡背水坡底宽（m）11.01:11:13.021.51:1.51:1.57.532.01:1.51:1.511.042.01:1.51:1.514.052.01:1.51:1.517.0二、淤地坝工程设计在沟道里为了拦泥、淤地所建的坝，坝内所淤成的土地称坝地。三、小型水库工程

水库由挡水坝、溢洪道和放水建筑物组成。挡水坝：拦蓄水量，抬高水位；溢洪道：排泄洪水的建筑物；放水建筑物：放水用于下游灌溉。我们研究小型水库：小（一）型水库库容100万-1000万m2；小（二）型水库库容10万-100万m2。1、库址的选择从安全、经济、合理等方面考虑。2、地质调查水库地质是决定性因素，主要调查库底是否漏水，坝基是否坚固。适宜修坝的岩石：花岗岩、花岗片麻岩、石英岩、石英砂岩等。宜修小型水库的岩石：页岩、砂质页岩等。有断层、节理发育不能修水库。3、死库容和死水位（设计最低水位）水库在正常运用情况下，允许消落到的最低水位，称死水位，又称设计低水位。死水位以下的库容称为死库容，也叫垫底库容。死库容的水量除遇到特殊的情况外(如特大干旱年)，它不直接用于调节径流。

以灌溉为主的小型水库，死库容需满足两个条件：死水位应保证水库自流灌溉；库容应满足泥沙淤积的要求。4、水库兴利调节计算及设计水位的确定①水库的调节性能；②年调节库容③兴利库容和设计蓄水位的计算。5、防洪库容的确定①根据防护区的防洪标准求出防护区、水库及区间的设计洪水。②通过调查研究确定有关防护区的保证水位及安全泄量。以安全泄量减去区间流量求出水库各时段允许的最大泄量。③根据防