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1、1,第五章 水土保持工程措施,水文水资源学院,水土保持原理与技术,2,是指为了防治水土流失危害，保护、改良和合理利用水土资源，在流域水土保持规划基础上所采取的工程措施、林草措施和农业措施的总称。,水土保持措施,等高耕作,沟道治理,林业措施,3,水土保持措施分类,根据治理 对象分类,4,根据措施 特性分类,水土保持措施分类,5,水土保持措施规划布设原则,综合措施,6,本章主要内容,4.1 概述4.2 坡面治理工程4.3 沟道工程 4.4 小型蓄排引水工程4.5 护岸和治滩工程,7,一、概念 水土保持工程措施是指为了防治水土流失危害，保护和合理利用水土资源而修筑的各项工程设施。二、类型根据修建目的
2、及其应用条件，分为： 坡面治理工程； 沟道工程； 小型蓄排引水工程； 护岸和治滩工程。,4.1 概述,8,1.坡面治理工程,水平阶,主要措施：梯田、拦水沟埂、水平沟、水平阶、鱼鳞坑、山坡截流沟挡土墙等。,梯田,鱼鳞坑,9,特点:实施简单；投资少；效果好；易于被群众接受。,作用：改变微地形，将雨水及融雪水就地拦蓄，使其渗入农地、草地或林地，减少或防止形成坡面径流，增加农作物、牧草以及林木可利用的土壤水分；将未能就地拦蓄的坡地径流引入小型蓄水工程；在有发生重力侵蚀的坡地上，可以修筑排水工程或支挡建筑物防止滑坡。,1.坡面治理工程,10,主要措施：沟头防护工程、谷坊工程、拦沙坝、淤地坝、沟道护岸工程
3、。,2.沟道工程,谷坊,拦沙坝,淤地坝,11,作用：固定沟床，防止沟头前进、沟床下切，减缓沟床纵坡，调节山洪洪峰流量；拦蓄泥沙，减少山洪或泥石流的固体物质含量，使山洪安全排泄，对沟口冲积锥不造成灾害。,特点：技术要求高；投资大。,2.沟道工程,12,主要措施：小水库、蓄水塘坝、引水工程等。,3.小型蓄排引水工程,作用：将坡地径流及地下潜流拦蓄起来，在减少水土流失危害的同时，灌溉农田，提高作物产量。,特点：技术要求高；投资大。,水塘,水窖,主要措施：护基工程、护坡工程、治滩工程等。,4.护岸与治滩工程,作用：控制水流流向，防护河岸或沟岸、水库坝坡免受冲刷。,特点：技术要求高；投资大。,护基工程,
4、治滩工程,14,4.2 坡面治理工程,坡面在山区农业中占有重要地位，斜坡是泥沙和径流的策源地，坡面治理是基础。 定义：为防治坡面水土流失而修筑的一些工程措施，如斜坡固定、梯田、山边沟、鱼鳞坑等。目的：消除或减缓地面坡度，截短径流流线，强化降水就地入渗与拦蓄，保持水土，改善坡耕地生产条件，为作物的稳产、高产与生态环境建设创造条件。 包括：4.2.1 斜坡固定工程4.2.2 梯田工程,15,4.2.1 斜坡固定工程,16,1. 挡墙,是用来侧向支撑土体的构筑物。又称挡土墙。,主要用于防止崩塌、小规模滑坡、大规模滑坡前缘的再次滑动。,6/27/2017,17,18,2 抗滑桩,是穿过滑体深入滑床以下
5、稳定部分以固定滑体的一种桩柱。,由多根抗滑桩组成的桩群共同支撑滑体的下滑力。省工省料，施工方便，工期短，广泛采用。材料：木桩、钢桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩等。适用于滑体不太厚，滑床比较稳固的情况。,抗滑桩,滑坡体,不透水层,19,1削土减重部位2卸土修堤反压3渗沟4滑坡体5不透水层,3 削坡和反压填土,削去主滑部分，填在阻滑部分。,拦截病害斜坡以外的地表水,防止病害斜坡内的地表水大量渗入，并尽快汇集排走,4 排水工程,为防止崩塌，可在坡面上修筑护坡工程进行加固。 常见的有干砌片石和混凝土砌块护坡、浆砌石和混凝土护坡、格状框条护坡、喷浆和混凝土护坡、锚固法护坡等。,5 护坡工程,22,浆砌护坡,
6、干砌石护坡,喷浆护坡,格状护坡,23,6 滑动带加固措施,采用机械的或物理化学的方法，提高滑动带强度，防止软弱夹层进一步恶化。普通灌浆法：采用由水泥、粘土等普通材料制成的浆液，用机械方法灌浆。化学灌浆法：采用由各种高分子化学材料配制的浆液，借助一定的压力把浆液灌入钻孔。石灰加固法：是根据阳离子的扩散效应，由溶液中的阳离子交换出土体中阴离子而使土体稳定。,24,7 植物固坡工程,坡面生物工程综合措施，即在布置的拦挡工程的坡面或工程措施间隙种植植被。例如，在挡土石墙、石笼墙、铁丝链墙、格栅和格式护墙上加上植物措施，可以增加这些挡墙的强度。,25,中国是世界上最早修筑梯田的国家之一，据不完全统计，目
7、前全国共修梯田667万多公顷，其中黄土高原新建和改造旧梯田约267万ha(内条田约100万公顷)，成为发展农业生产的一项重要措施。,梯田的作用梯田的分类梯田的规划梯田的断面设计,4.2.2 梯田工程,26,改变地形，拦蓄雨水，减少径流，增加入渗，减少土壤侵蚀量，改良土壤，达到保水、保土、保肥的目的梯田是改造坡地，促进山区、丘陵区农业生产的一项重要措施。,梯田在坡地上沿等高线修成台阶式或坡式断面的田地,1.梯田的作用,法律规定25以下的坡地一般可修成梯田种植农作物；25以上的则应退耕植树种草。,27,2.梯田的分类,（1）按断面分,28,a. 水平梯田：田面水平，适宜于种植水稻和其他旱作、果树。
8、,29,b. 隔坡梯田：相邻两水平阶台之间隔一斜坡段的梯田。,30,c. 坡式梯田：顺坡向每隔一定间距沿等高线修筑地埂而成的梯田。依靠逐年耕翻、径流冲淤并加高地埂，使得田面坡度逐年变缓，终至水平梯田，是一种过渡形式。,31,d. 反坡梯田：田面微向内测倾斜，反坡一般可达2。能增加田面蓄水量，并使暴雨时过多的径流由梯田内侧安全排走。适于栽植旱作与果树。,32,(2) 按建筑材料分,石坎梯田,土坎梯田,植物田坎梯田,(3) 按利用方向分,34,(1) 耕作区的规划：以一个经济单位（乡、镇）的农业生产和水土保持规划为基础。选择坡度较缓、土质较好、水源和交通条件较好，有利于实现机械化和水利化的地方。,
9、(2) 地块规划：考虑的原则：地块的平面形状、大弯随势，小弯取直、比降不应大于1/200、长度不要小于100m、根据“自愿互利”和“等价交换”的原则征地。,(3) 附属建筑物规划：坡面蓄水拦沙设施的规划梯田区的道路规划灌溉排水设施的规划,3.梯田的规划,35, -地面坡度，h -地埂高，m -田块坡度Bn -田坎占地宽H -田坎高度b -耕作田面宽B -田块宽Bm -田面毛宽D -地埂底宽L -田面斜宽d -地埂顶宽,4.梯田的断面设计,36,计算方法之一：,根据土质和地面坡度选定田坎高度和田坎坡度，然后计算田面宽度。,37,根据土质和地面坡度选定田坎高度和田坎坡度,38,计算方法之二：,根据
10、地面坡度、机耕和灌溉需要先确定田面宽度，然后计算田坎高度等。,39,各要素之间具体计算方法：,田面宽：B=H（ctg-ctg）田面毛宽：Bm=H ctg埂坎占地宽：Bn=H ctg耕作田面宽：b=B-D田面斜宽：L=H/sin田坎高：H=L sin,40,梯田的缺点：费工，成本高：在15-20度坡修梯田每公顷（15亩）420-900工日，按每工日100元计算，约42000-90000元；土地利用率低：约64.8%；田间作用不方便。,41,例：长江上游坡耕地整治经验 科学考察简报2006年第14期,实施坡改梯、坡面水系工程和田间道路相结合的坡面水土综合整治。在小流域综合治理规划的基础上，选择坡度
11、较缓又相对集中的坡耕地修建石坎或土坎梯田；在梯田的上部修筑拦水沟，在梯田间布设蓄水池和沉沙池，通过小型渠系将拦水沟、梯田、沉沙池和蓄水池连通，同时与渠系结合建设农田道路。坡面水系工程可以起到拦、导、蓄、排、灌的作用，降雨时将上游坡面的来水和梯田里多余的水量通过渠系引入蓄水池，蓄水池蓄满后则从下游排出，干旱时则将蓄水池里的水放出，用于灌溉。,长江上游坡耕地水土综合整治模式,42,例： 云南红河州哈尼梯田,CCTV美丽中国湿地行2013中国十大魅力湿地,43,4.3 沟道工程,定义：是固定沟床，拦蓄泥沙，防止和减轻山洪和泥石流灾害采用的工程措施：如沟头防护工程、谷坊、拦沙坝、淤地坝、小型水库、护岸
12、工程等。作用：防止沟道底部下切，固定并抬高侵蚀基面，减缓沟道纵坡，减小山洪流速。 包括： 4.3.1 沟头防护工程 4.3.2 谷坊工程 4.3.3 拦砂坝工程 4.3.4 淤地坝工程,4.3.1 沟头防护工程,防止沟头前进，保护坡面不被切割而修建在沟头的水土保持工程。根据沟头防护工程的作用，可分为蓄水式沟头防护工程和排水式沟头防护工程。,45,（一）蓄水式沟头防护工程适用于沟头上部来水较少时。沿沟边修筑一道或数道水平半圆形沟埂，拦蓄坡面径流，防止径流入沟道。如：沟埂式沟头防护,46,沟埂式沟头防护,（二）泄水式沟头防护工程沟头集水面积较大，沟埂不能有效拦蓄径流；侵蚀的沟头邻近村镇，威胁交通，
13、不允许采用蓄水式防护。泄水式沟头防护工程有：悬臂跌水式、陡坡式沟头防护和台阶式跌水。,水流通过水槽直接下泄到沟底，不让水流冲刷跌水壁，沟底应有消能措施，防止冲刷。,48,陡坡式沟头防护：适用于落差较小、地形降落线较长的地点。通常采用人工方法增加急流槽的粗糙程度，以减小急流的冲刷作用。台阶式跌水沟头防护：分为单级式和多级式，单级台阶式适用于落差1.5-2.5m，地形降落比较集中的地方。多级台阶式适用于落差较大，地形降落距离较长的地方。,49,山区沟道内防止沟床冲刷及泥沙灾害而修建的横向挡拦建筑物，又称防冲坝、沙土坝、闸山坝。高度一般小于3m。,4.3.2 谷坊工程,（一）谷坊的作用： 固定与抬高
14、侵蚀基面，防止沟床下切 抬高沟床，稳定山坡山脚 减缓沟道纵坡，减小山洪流速 使沟道逐渐淤平，形成坝阶地,50,（二）谷坊分类按使用年限：分永久性和临时性谷坊，浆砌石谷坊、混凝土谷坊、钢筋混凝土谷坊为永久性。按透水性：透水性谷坊和不透水性谷坊按建筑材料：土谷坊、石谷坊、柳谷坊,（三）谷坊类型的选择： 取决于地形、地质、建筑材料、劳力、技术、经济防护目标等。往往一条沟道需要修建谷坊群，才能达到预期效果。,51,（四）谷坊位置的选择： 谷口狭窄； 河床基岩外露； 上游有宽阔平坦的储沙区； 在汇合点的下游； 避开天然跌水,52,（五）谷坊的设计高度：承受水压力和土压力不被破坏间距：与淤积泥沙的临界不冲
15、坡度有关,53,（六）谷坊的施工,54,4.3.3 拦砂坝工程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，是荒溪治理主要的沟道工程措施，坝高一般为3-15米。,55,（二）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的狭窄处 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,56,（三）坝高确定拦泥沙效益工程量和工期坝下削能设施地质和地形条件,（四）坝型选定根据泥石流规模和当地建筑材料选择。石料丰富可用砌石坝；石料缺乏可用混凝土坝或钢筋混凝土坝。,（五）拦沙坝的断面设计 拦沙坝
16、的断面设计任务是，确定既符合经济要求又保证安全的断面尺寸，其内容包括：断面轮廓的初步设计拟定，坝的稳定设计和应力计算，溢流口计算，坝下冲涮深度估算，坝下消能。,58,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。（一）组成、分类、分级标准、作用：组成：由坝体、溢洪道、放水建筑物3部分组成分类：,按筑坝材料：土坝、石坝、土石混合坝按用途：缓洪骨干坝、拦泥生产坝按施工方法：夯实坝、水力冲填坝、定向爆破坝、堆石坝、浆砌石坝等,石坝,土坝,4.3.4 淤地坝工程,59,分级标准：,作用： 稳定和抬高侵蚀基面，阻止沟底下切和沟岸崩塌，控制沟头前进和沟壁扩张； 蓄洪、拦泥、削峰、减少入河入库泥沙，减轻下游洪灾损失； 拦泥、落淤、造地，变荒沟为良田。,
