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1、水土保持工程措施,第十章,基本内容:水土保持工程措施的基本类型、特点及其作用；坡面治理工程规划设计；沟壑治理工程规划设计；治沙工程措施 教学重点：斜坡固定工程；山坡截留工程；沟头防治工程；梯田工程；淤地坝工程;工程治沙措施 教学目的:熟悉水土保持工程措施的基本类型及其特点;初步掌握水土保持基本工程措施的规划设计,一、水土保持工程措施的类型和特点水土保持工程措施(project measures of water and soil conservation)是指为达到保持水土，合理利用山区水土资源，防治水土流失危害而修筑的各种建筑物。它是流域水土保持综合治理措施体系的主要组成部分，是改善流域环境
2、的措施之一，它与水土保持生物措施及其他措施同等重要。,第一节 水土保持工程措施概述,水土保持工程措施根据兴修目的及其应用条件，可以分为以下四种类型： （一）山坡防护工程,简单地讲，山坡防护工程是指为防治山坡水土流失而修筑的一些工程措施。这类工程主要有：梯田、拦水沟埂、水平沟、水平阶、水簸箕、鱼鳞坑、山坡截流沟、水窖（旱井）、蓄水池以及稳定斜坡下部的挡土墙等。 特点:实施简单;投资少;效果好;易于被群众接受,梯田,（二）山沟治理工程 山沟治理工程是指为固定沟床，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。这类工程主要有：沟头防护工程、谷坊工程，以拦蓄调节泥沙为主要目的的
3、各种拦沙坝，以拦泥淤地、建设基本农田为目的的淤地坝及沟道护岸工程等。 特点:技术要求高;投资大,（三）山洪导排工程 山洪导排工程主要是防止山洪、泥石流的危害，保护村庄、道路、工矿企业及生产安全。这类工程主要有：排洪沟、导流堤、泄水建筑物等。 特点:在流域水土流失治理中，实施技术要求较高，投资较大。 （四）小型水利工程 这类工程主要有：小水库、塘坝、淤滩造田、引洪漫地、引水上山等。 特点:在流域水土流失治理中，实施技术要求较高，投资较大，在实际应用中往往可以兼有山坡防护工程、山沟治理工程、山洪导排工程的作用，不但能防止和减轻水土流失，而且可有效利用水沙资源。,二、水土保持工程的作用 （一）山坡防
4、护工程的作用在于用改变小地形的方法防止和减轻坡地土壤流失，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、牧草以及林木可以利用的土壤水分。同时，将未能就地拦蓄的坡地径流引入小型蓄水工程。在有发生重力侵蚀危险的坡地上，可以修筑排水工程或支挡建筑物防止滑坡。,（二）山沟治理工程的作用在于防止沟头前进、沟床下切，减缓沟床纵坡、调节山洪洪峰流量，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。 （三）山洪导排工程的作用在于防止山洪或泥石流危害沟口冲积锥上的房屋、工矿企业、道路、农田及具有重大意义的防护对象等。 （四）小型水利工程的作用在于将
5、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。,第二节 坡面治理工程规划和设计 一、坡面治理工程规划 （一）规划原则 区域性的水土保持规划应从小流域开始，在规划小流域综合治理时，应当考虑水土保持工程措施与生物措施、农业耕作措施之间的合理配置的原则。 应全面分析坡面工程、沟道工程、山洪导排工程及小型水利工程之间的相互联系，工程与生物相结合，实行沟道、山坡兼治，上、下游治理相配合的原则。 应作到“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。,（二）规划目标 根据指导思想和规划原则，按照小流域的实际情况，因地制宜地采取各种有效治理措施，最终应达
6、到的目标为： 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；实现经济效益、社会效益、环境效益的协调发展的目标。 （三）规划内容 坡面治理工程规划主要内容为：土地利用规划、灌溉工程规划、排水工程规划、小型水利工程、支挡工程规划、田间道路工程规划等。,土地利用规划（land use plan）是根据小流域的自然条件，按当地的社会、经济、环境条件对土地进行合理的分配，即对耕地、林地、城镇、交通、水面等占地进行规划，其中耕地、城镇、交通、人工水面面积在满足社会、经济发展的条件下，应尽可能小，而林地应尽可能的大。 灌溉工程规划（irrigation engineering plan）是根
7、据耕地灌溉要求来配置的基础设施，规划中应采用节约水资源、节约土地资源、寿命长、管理方便的方法,小型水利工程（small water conservancy projects）是根据小流域的自然条件和耕地灌溉要求进行规划，即以蓄水、引水为主的五小水利工程规划。 支挡工程规划是根据小流域内的工程地质问题，采取相应的工程措施，防止水土流失和土壤侵蚀进一步扩大，即挡墙、护坡等工程规划。,田间道路工程规划是根据小流域的自然条件和农业生产要求进行规划，一般是小型机耕道和生产道的规划。,二、坡面治理工程设计 坡面治理工程包括斜坡固定工程，山坡截流和沟头防护工程等。 （一）斜坡固定工程 斜坡稳定性直接关系到斜
8、坡上和斜坡附近的工矿、交通设施和房屋建筑等安全。因此实施必要的工程措施是十分重要的。,斜坡固定工程是指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，包括挡墙、抗滑桩、削皮、反压填土、排水工程、护坡工程、滑动带加固工程和植物固坡措施等。,（ 1）挡墙 挡墙（retaining wall）又称挡土墙，可防止崩塌、小规模滑坡及大规模滑坡前缘的再次滑动。档墙的构造有以下几类：重力式、半重力式、倒T型或L型、扶壁式、支垛式、棚架扶壁式和框架式等（图31）。,（1）重力式 （2）半重力式 （3）倒T型 （4）支垛式 （5）框架扶碧式 图31 挡墙横断面图,重力式挡墙可以防止滑波和崩塌，适用于坡脚较
9、坚固，允许承载力较大，抗滑稳定较好的情况。根据建筑材料和形式，重力式挡墙又分为片石垛、浆砌石挡墙、混凝土或钢筋混凝土挡墙和空心挡墙（明洞）等。片石垛可就地取材，施工简单，透水性好，适用于滑动面在坡脚以下不深的中小型滑坡，不适用于地震区的滑坡。浅层中小型滑坡的重力式挡墙宜建在滑坡前，若滑动面有几个且滑坡体较薄，可分级支挡。,其他几种类型的挡墙多用于防止斜坡崩塌，一般用钢筋混凝土修建。倒T型因自重轻，需利用坡体的重量，适用于46m的高度；扶壁式和支垛式因有支挡，适用于5m以上的高度；棚架扶壁式只用于特殊情况。框架式也称垛式，是重力式的一个特例，由木材、混凝土构件、钢筋混凝土构件或中空管装配成框架，
10、框架内填片石，它又分叠合式、单倾斜式和双倾斜式。框架式结构较柔韧，排水性好，滑坡地区采用较多。,加筋土挡墙是由土工合成材料与填土构成的一种新型挡土墙，该种挡土墙不用砂石料和混凝土，对环境有利，施工方便，透水性好，对边坡稳定有利。,（2）抗滑桩 抗滑桩（friction pile）是穿过滑坡体将其固定在滑床的桩柱。使用抗滑桩，土方量小，施工需有配套机械设备，工期短，是广泛采用的一种抗滑措施。 根据滑坡体厚度、推力大小、防水要求和施工条件等，选用木桩、钢桩、混凝土桩或钢筋（钢轨）混凝土桩等。木桩可用于浅层小型土质滑坡或对土体临时拦挡，但强度低，抗水性差，所以滑坡防止中常用钢桩和钢筋混凝土桩。,（3
11、）削坡（scaling）和反压填土 削坡主要用于防止中小规模的土质滑坡和岩质斜坡崩塌。削坡可减缓坡度，减小滑坡体体积，减少下滑力。滑坡可分为滑动部分和抗滑部分，滑动部分一般是滑坡体的后部，它产生下滑力；抗滑部分即滑坡前端的支撑部分，它产生抗滑阻力。所以削坡的对象是滑动部分，当高而陡的岩质斜坡受节理缝隙切割，比较破碎，有可能崩塌坠石时，可剥除危岩，削缓坡顶部。,当斜坡高度较大时，削坡常分级留出平台。反压填土是在滑坡体前面的抗滑部分堆土加载，以增加抗滑力。填土可筑成抗滑土堤，土要分层夯实，外露坡面应干砌片石或种植草皮，堤内侧要修渗沟，土堤和老土间修隔渗层，填土时不能堵住原来的地下水出口，要先做好地
12、下水引排工程。,（4）排水工程 排水工程（drainage works）可减免地表水和地下水对坡体稳定的不利影响，一方面能提高现有条件下坡体的稳定性，另一方面允许坡度增加而不降低坡体稳定性。排水工程包括排除地表水工程和排除地下水工程。 地表水排除工程 地表水排出工程（surface drainage works）的作用：一是拦截地表水，二是防止地表水大量渗入，并尽快汇集排走。它包括防渗工程和排水沟工程。,防渗工程包括整平夯实和铺盖阻水，可以防止雨水、泉水和池水的渗透。当斜坡上有松散土体分布时，应填平坑洼和裂缝并整平夯实。铺盖阻水是一种大面积防止地表水渗入坡体的措施，铺盖材料有粘土、混凝土和水泥
13、砂浆，粘土一般用于较缓的坡。 排水沟布置在斜坡上，一般呈树枝状，充分利用自然沟谷。当坡面较平整，或治理标准较高时，需要开集水沟和排水沟，构成排水系统。排水沟工程可采用砌石、沥青铺面、半圆形钢筋混凝土槽、半圆形波纹管等形式，有时采用不铺砌的沟渠，其渗透和冲刷较强，效果差。,地下水排出工程 地下水排除工程（underground drainage works）的作用是排除和截断渗透水。它包括渗沟、明暗沟、排水孔、排水洞和截水墙等。,渗沟的作用是排除土壤水和支撑局部土体，比如可在滑坡体全前布置渗沟。有泉眼的斜坡上，渗沟应布置在泉眼附近和潮湿的地方。渗沟深度一般大于2m，以便充分疏干土壤水。沟底应置于
14、潮湿带以下较稳定的土层内，并应铺砌防渗。,排除浅层（约3m以上）的地下水可用暗沟和明暗沟。暗沟分为集水暗沟和排水暗沟。集水暗沟用来汇集浅层地下水，排水暗沟连接集水暗沟，把汇集的地下水作为地表水排走。其底部布置有孔的钢筋混凝土管或石笼，底部可铺设不透水的杉皮、聚已烯布或沥青板，面和上部设置树枝及砂砾组成的过滤层，以防淤塞。 明暗沟即在暗沟上同时修明沟，可以排除滑坡区的浅层地下水和地表水。,排水洞的作用是拦截储备疏导深层地下水。排水洞分截水隧洞和排水隧洞。截水隧洞修筑在病害斜坡外围，用来拦截旁引补给水；排水隧洞布置在病害斜坡内，用于排泄地下水。滑坡的截水隧洞洞底应低于隔水层顶板，或在滑坡后部滑动面
15、之下，开挖顶线必须切穿含水层，其衬砌拱顶又必须低于滑动面，截水隧洞的轴线应大致垂直于水流方向。排水隧洞洞底应布置在含水层以下，在滑坡区应位于滑动面以下，平行于滑动方向布置在滑坡前部，根据实际情况选择渗井、渗管、分支隧洞和仰斜排水孔等措施进行配合。排水隧洞边墙及拱圈应留泄水孔和填反滤层。,（5）护坡工程 作用:防止崩塌， 特点:这比削坡节省投工，速度快。 类型:常见的有,干砌片石和混凝土砌块护坡、浆砌片石和混凝土护坡、格状框条护坡、喷浆和混凝土护坡、锚固法护坡等。,干砌片石和混凝土砌块护坡用于坡面有涌水，边坡小于1：1，高度小于3的情况，涌水较大时应设反滤层，涌水很大时最好采用盲沟。,防止没有涌
16、水的软质岩石和密实土斜坡的岩石风化，可用浆砌片石和混凝土护坡。边坡小于1：1的用混凝土，边坡1：0.51：1的用钢筋混凝土。上文已提到，浆砌片石护坡可以防止岩石风化和水流冲刷，适用于较缓的坡。 格状条护坡是用预制构件的现场直接浇制混凝土和钢筋混凝土，修成格式建筑物，格内可进行植被防护。有涌水的地方干砌片石。为防止滑动，应固定框格交叉点或深埋横向框条。,在基岩裂隙小，没有大崩塌发生的地方，为防止基岩风化剥落，进行喷浆或混凝土护坡。若能就地取材，用可塑胶泥喷涂则较为经济，可塑胶泥也可作喷浆的垫层。注意不要在有涌水和冻胀严重的坡面喷浆或喷混凝土。,在有裂隙的坚硬的岩质斜坡上，为了增大抗滑力或固定危岩
17、，可用锚固法，所用材料为锚栓或顶应力钢筋。在危岩土钻孔直达基岩一定深度，将钢筋末端固定后要施加顶应力，为了不把滑面以下的稳定岩体拉裂，事先要进行抗拉试验，使锚固末端达滑面以下一定深度，并且相邻锚固孔的深度不同。根据坡体稳定计算求得的所需克服的剩余下滑力来确定预应力大小和锚孔数量。,（6）滑动带加固措施 防治沿软弱夹层的滑坡，加固滑动带是一项有效措施。即采用机械的或物理化学的方法，提高滑动带强度，防止软弱加层进一步恶化，加固方法有普通灌浆法、化学灌浆法和石灰加固法等。 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。为较好地充填固结滑动带，对出露的软弱滑动带，可以撬挖掏空，并用高压气水冲洗清除，也可钻孔至滑动面，在孔内用炸药爆破，以增大滑动带和滑床岩土体的裂隙度，然后填入混凝土，或借助一定的压力把浆液灌入裂缝。这种方法可以增大坡体的抗滑能力，又可防渗阻水。,
