水土保持工程措施partB课件

第四章 水土保持工程措施综合治理措施工程措施农业措施林草措施1山沟治理工程3概述1坡面治理工程2小型水利工程4Contents工程治沙措施5学习要求复习思考题参考资料2第三节 山沟治理工程淤地坝工程二谷坊工程—拦沙坝工程3三一、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4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56①固定与抬高侵蚀基准面，防止沟床下切；②抬高沟床，稳定山坡坡脚，防止沟岸扩张及滑坡；③减缓沟道纵坡，减小山洪流速，减轻山洪或泥石流灾害；④使沟道逐渐淤平，形成坝阶地，为发展农林业生产创造条件。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。2、谷坊的作用73.谷坊位置的选择①谷口狭窄；②沟床基岩外露；③上游有宽阔平坦的贮砂空间；④在有支流汇合的情形下，应在汇合点的下游建造谷坊；⑤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895.谷坊的施工土谷坊种类：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坝高临水坡(内坡)背水坡(外坡)坝顶宽(m)坝脚宽(m)坝身需用土宽(m)心墙尺寸(m)上宽下宽低宽高宽1.01:11:1.1.04.03.8————2.01:1.51:11.06.00.80.81.00.61.53.01:1.51:1.51.510.018.00.81.00.62.54.01:2.01:1.52.016.036.00.81.50.73.55.01:2.51:2.03.025.571.30.82.00.94.5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②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，拱坝式及梯形式。10③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。11④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2—3个，各桩间用铅丝系紧。1213⑤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2—3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。⑥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。14⑦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。⑧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 山沟治理工程淤地坝工程二谷坊工程—拦沙坝工程三15二、淤地坝（check

dam，silt-trap

dam，soil

saving

dam）系指在沟道里为了拦泥、淤地所建的坝。坝内所淤成的土地称为坝地。16171、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。2、淤地坝的组成坝体（dam）是挡水挡泥建筑物，用以挡蓄洪水，淤积泥沙，抬高淤积面。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。18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。193、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20石坝4、淤地坝的分级标准分级标准库容(万m3)坝

高（m）单坝淤地面积（亩）控制流域面积（km2）大型500—100＞30＞150＞15中型100—1030—15150—3015—1小型＜10＜15＜30＜1215、坝址选择坝址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：2223①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。②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。③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。④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。⑤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。⑥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5—7km/km2，沟道比降2％—3％，适宜建坝的丘陵沟壑区，每km2可建坝3—5座；在沟壑密度3—5km/km2，适宜建坝的残塬沟壑区，每km2建坝2—4座；沟道比较大的土石山区，每

km2建坝5—8座比较适宜。247、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。25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 淤地坝安全超高表坝高（m）<1010—20>20安全超高（m）0.5—1.01.0—1.51.5—2.0268、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。279、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：28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，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：29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，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：30在沟道里能多淤地的地方打淤地坝，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 山沟治理工程淤地坝工程二谷坊工程—拦沙坝工程三31；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3—15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32坝址选择：小流域沟道内的泥沙形成区，沟道断面狭窄处；泥沙形成区与流过区交接段的狭窄处；沟道泥沙流过区开阔段下游狭窄处；沟道泥沙流过区与支沟汇合处下游的狭窄处；泥沙流过区与沉积区连接段的狭窄处；拦沙坝33坝高确定：拦泥效益工程量和工期坝下削能设施拦沙坝34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。35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。36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。37栅格坝山沟治理工程3概述1坡面治理工程2小型水利工程4Contents工程治沙措施5学习要求复习思考题参考资料38第四节 小型水利工程水窖二小型水库工程—涝池39三一、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100—1000万m3，小（二）型水库，库容在10—100万m3。40（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。41（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。42（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43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。44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兴）。45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。46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）。4748第四节 小型水利工程水窖二小型水库工程—涝池三49二、水窖沉沙池5051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1—2个水窖；如果来水量过大，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。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 小型水利工程水窖二小型水库工程—涝池三52三、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。5354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。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。开挖小渠将地下水引入涝池。结合山地灌溉修涝池。连环涝池。山沟治理工程3概述1坡面治理工程2小型水利工程4Contents工程治沙措施5学习要求复习思考题参考资料55第五节 工程治沙措施化学固沙工程二机械沙障固沙工程—56一、机械沙障固沙机械沙障是采用柴、草、树枝、卵石、板条等材料，在沙面上设置各种形式的障碍物，以此控制风沙流动的方向、速度、结构，改变侵蚀面积状况，达到防风、阻沙、固沙，改变风的作用力及地貌状况等目的，这