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1、1,2018年9月23日,主讲:王秀茹教授,2,2018年9月23日,水土保持工程学是应用工程之原理，防治山区、丘陵区、风沙区水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好生态环境的科学。 水土保持工程措施是小流域水土保持综合治理措施体系的组成部分，根据兴修目的及其应用条件，可以分为以下4种类型： （1）山坡防护工程； （2）山沟治理工程； （3）山洪排导工程； （4）小型蓄水用水工程。,3,2018年9月23日,第一部分 山坡防护工程,山坡防护工程的作用在于用改变地形的方法防止坡地水土流失，将雨水及雪水就地拦蓄，使其渗入农地、草地或林地，减少或防
2、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。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撑建筑物防止滑坡作用。属于山坡防护工程的措施有：梯田、拦水沟埂、水平沟、水平阶、水簸箕、鱼鳞坑、山坡截留沟、水窑（旱井）、蓄水池以及稳定斜坡下部的挡土墙等。,4,2018年9月23日,一、坡面集水保水工程,二、梯田,三、山坡固定工程,山 坡 防 护 工 程,5,2018年9月23日,一 坡面集水保水工程,水是农业的命脉,尤其是旱农地区, 水资源的状况对旱地农业生产更有着特别重要的意义。集水技术是在干旱地区充分利用降水资源为农业生产和人畜生活
3、用水服务的一种技术措施。本章主要介绍的是集水蓄水工程，包括水窖(又名旱井)、涝池(又名蓄水池)、山边沟渠工程、鱼鳞坑和保水工程技术等。,6,2018年9月23日,1.1.1水窖的定义与功能 定义： 修建于地面以下并具有一定容积的蓄 水建筑物叫水窖，水窖由水源、管 道、沉沙、过滤、窖体等部分组成。 功能： 1拦蓄雨水和地表径流 2提供人畜饮水和旱地灌溉的水源 3减轻水土流失。,1.1 水窖,7,2018年9月23日,水窖可分为井窖、窑窖、竖井式圆弧形混凝土水窖和隧洞形（或马鞍形）浆砌石窖等形式。可根据实际情况采用修建单窖、多窖串联或并联运行使用，以发挥其调节用水的功能。,1.1.2水 窖 的 类
4、 型,井窖在黄河中游地区分布较广。主要 由窖筒、旱窖、散盘、水窖、窖底等 部分组成。 窑窖与西北地区群众居住的窑洞相 似，其特点是容积大，占地少，施工 安全，取土方便，省工省料。窑窖容 积一般为300500m3。窑高2m以上， 窖长625m。上宽2.03.5m，底宽 0.52.5m，根据其修筑方法不同又 可分为挖窑式和屋顶式两种。,8,2018年9月23日,修建水窖要根据年降水量、地形、集雨坪（径流场）面积等条件因地制宜进行合理布局。水源高于供水区的，采取蓄、引工程措施；水源低于供水区的，采取提、蓄工程措施；无水源的采取建塘库、池窖，分散解决的工程措施。,1.1.3水窖的规划与设计,（一）水窖
5、的设计 1设计所需材料（1）气象资料，附近雨量站（气象站）的多年降雨量（以月为单位），年最大24h 平均降雨量，以及年最低、最高气温，日照天数，最大蒸发量等。（2）水源的水位资料，包括枯流量、基流量、丰水期流量及最大洪水流量，干旱期实测值和水质化验报告。（3）水源工程、输水工程及窖体的地质地形图。（4）当地建材的分布调查。（5）当地的社会经济情况调查。（6）1:10000或1:50000地形图。（7）灌溉面积（需水）分布情况及人畜饮用需水调查。（8）现有水利设施情况。,9,2018年9月23日,2工程布置原则（1）以饮用水为主的窖池，应远离污染源。（2）水源地（或调节池）应置于高位点，以便自压
6、供水。（3）应避开不良地质地段。3水源工程水窖的水源有雨水、泉水、裂隙水、山沟水、库水以及提水入窖 （池）等。 （1）雨水作为水窖水源。可利用现有的房屋、晒坝（坪）、冲沟、道路等集水，也可修建集雨坪、拦山沟等工程拦截雨水，汇流入窖。 （2）库水作为水窖水源时，水库就是水窖的调节池、沉淀池。 （3）泉水、裂隙水、河水作为水窖水源。在水源处修建一集水池或取水口，将水集中起来，通过输水管或暗（明）渠进入水窖。 （4）渠水作为水窖水源。一般来说，渠水水源均能满足水窖对水量的需求。 （5）输配水工程输水形式，一般采取暗渠、陡坡、管道三种形式输水。 （6）净化设施利用自然山坡汇集雨水，必须经沉沙过滤后方能
7、进入水窖。过滤池下方应设一集水沟，再用管道（或）进入窖内。,10,2018年9月23日,（二）水窖总容积的确定 水窖总容积是水窖群容积的总和，应与其控制 面积相适应。水窖群的布置形式有以下几种：,1梅花形：将若干水窖按梅花形布置成群，用暗管连通，从中心水窖提水灌溉。,2排子形水窖群：这种水窖群布置在窄 长的水平梯田内，顺等高线方向筑成一 排水窖群，窖底以暗管连通，在水窖群 的下一台梯田地坎上设暗管直通窖内， 窖水可自然灌溉下方农田。,11,2018年9月23日,（四）窖址的选择1有足够的水源。2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。3在石质山区，多利用现
8、有地形条件，在无泥石流危害的沟道两侧的不透水基岩上，加上修补，做成水窖。4窖址应便于人蓄用水和灌溉农田。,12,2018年9月23日,1.2 涝 池,定义: 以拦蓄地表径流为主而修建 的，蓄水量在50m31000m3的 蓄水工程,称为涝池（蓄水池）。 功能: 拦蓄地表径流，充分和合理利 用自然降雨或泉水，就近供耕 地、经济林、果浇灌和人畜饮 水需要，减轻水土流失。,1.2.1 涝池的定义与功能,13,2018年9月23日,1.2.2涝 池 的 类 型按材料可分为土池、三合土池、浆砌条石池、浆砌块石池、砖砌池和钢筋混凝土池等;按形式可分为圆形池、矩形池、椭圆形池等几种类型。此外，蓄水池还可分为封
9、闭型和敞开式两大类。,14,2018年9月23日,1.2.3涝池位置的选择 涝池一般都修在乡村附近、路边、梁峁坡和沟头上部。池址土质应 坚实，最好是粘土或粘壤土。此外选择涝池的位置还应注意以下几点： 1、有足够的来水量。 2、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。,1.2.4涝池的规划 蓄水池一般规划布设在坡面水汇流的低凹处，并与排水沟、沉沙池 形成水系网络。以满足农、林用水和人畜饮水需要为规划设计依据。规划布设中应尽量考虑少占耕地，来水充足，蓄引方便，造价低， 基础稳固等条件。 蓄水池的配套设施有：引水渠、排水沟、沉沙池、过滤池（有人畜 饮水要
10、求的蓄水池）、进水和取水设施（放水管或梯步）。房屋前后或道路旁的开敞式蓄水池还应加栏杆或围坪。人畜饮水用 的蓄水池一般为封闭式，确保用水清洁卫生和安全。,15,2018年9月23日,1.2.5涝池的布置形式 （一）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。 （二）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。 （三）开挖小渠将地下水引入涝池：沟底坡脚常有地下水渗出，给很多地方造成泥流及滑塌。可在附近挖涝池，并开小渠使地下水引入涝池，用以灌溉或人蓄饮用，也可避免塌岸。 （四）结合山地灌溉，开挖涝池：其布置形式渠道联结涝池在山地渠 道上
11、，每隔适当的距离挖一个涝池，涝池与渠道连接处设立闸门， 将多余的水蓄在池内，以备需水时灌溉。 （五）连环涝池：涝池与涝池之间用小水渠联接起来，多修在道路的一侧，以防止道路冲刷，有时也修在坡面上的浅凹地上，一般为方 形或长方形，蓄水量可达1015m3。,16,2018年9月23日,1.2.6涝池容积计算 涝池蓄水量加上超高的容积即为涝池总容量。由总容量及 池的形状可以定出池的具体尺寸。池的形状随地形变化而 异，其不同形状的涝池总容量计算方法如下： （一）矩形（二）平底圆形（三）“”字形（四）椭圆形,17,2018年9月23日,1.2.7涝池的养护涝池的养护和管理要遵循以下几点原则： （一）按谁建
12、设、谁使用、谁管理原则落实养护责任制。 （二）应尽量避免涝池干涸，以免池底和四周的防渗层干裂而导致其漏水。 （三）涝池修成后，如果来水量比预先估计的少，应另设法开辟水源，或开挖引水沟。把可能引入沟的水引入涝池，增加来水量，以充分发挥涝池的作用。 （四）暴雨前后应及时修补养护，及时清淤保持蓄水容积，并对蓄水池上下沉沙池、排水沟进行养护。,18,2018年9月23日,1.3 山边沟渠工程,1.3.1沟渠工程的定义与功能 定义：为防治坡面水土流失而修建的截排水设施，统称坡面沟渠工程。坡 面沟渠工程是坡面治理的重要组成部分。 功能：1拦截坡面径流，引水灌溉；2排除多余来水，防止冲刷； 3减少泥沙下泻，
13、保护坡脚农田；4巩固和保护治坡成果。,1.3.2沟渠工程的类型 （一）截水沟（水平沟、沿山沟、拦山沟、环山沟、山圳以及梯田内的 边沟、背沟）； （二）排水沟（撇水沟、天沟、排洪沟） （三）蓄水沟（水平竹节沟）； （四）引水渠（堰沟）； （五）灌溉渠。,19,2018年9月23日,1.3.3工程规划与设计1坡面沟渠工程应与梯田、耕作道路、沉沙蓄水工程同时规划，并以沟渠、道路为骨架，合理布设截水沟、排水沟、蓄水沟、引水渠、灌溉渠、沉沙池、蓄水池等工程，形成完整的防御、利用体系。2根据不同的防治对象，因地制宜确定沟渠工程的类型的数量，并按高水高排或高用、中水中排或中用、低水低排或低用的原则设计。以修
14、梯田、保土耕作、经果林为主的坡面，应根据降雨和汇流面积合理布设截水沟、排水沟，并结合水源规划引水渠、灌溉渠；以保土耕作为主的坡面还应配合等高种植，规划若干道蓄水沟；以种植林草为主的坡面，沟渠工程应采用均匀分布的蓄水沟，上方有较大来水面积的应规划截水沟或排洪沟。,20,2018年9月23日,3在坡面上一般应综合考虑布设截、排、引、灌溉渠工程，截水沟、排水沟可兼做引水渠、灌溉渠。4截水沟一般应与排水沟相接，并在连接处前后作好沉沙、防冲设施。5梯田区域内承接背沟两端的排水沟，一般垂直等高线布设，并与梯田两端的道路同向，呈路边沟或路代沟（为凹处）状，土质排水沟应分段设置跌水，一般以每台梯面宽为水平段，
15、每台梯坎高为一级跌水，在跌水处作好铺草皮或石方衬砌等防冲消能措施。,21,2018年9月23日,6截水沟和排水沟、引水渠、灌溉渠在坡面上的比降，应视其截、排、用水去处（蓄水池或天然冲沟及用水地块）的位置而定。当截、排、用水去处的位置在坡面时，截水沟和排水沟可基本沿等高线布设，沟底比降应满足不冲不淤流速；沟底比降过大或与等高线垂直布设时，必须作好防冲措施。7一个坡面面积较小的沟渠工程系统，可视为一个排、引、灌水块。当坡面面积较大，可划分为几个排、引、灌水块或单元，各单元分别布置自己的排、引、灌去处（或蓄水池，或天然冲沟或用水地块）。8坡面沟渠工程规划还应尽量避开滑坡体、危岩等地带，同时注意节约用
16、地，使交叉建筑物（如涵洞等）最少，投资最省。,22,2018年9月23日,1.4 鱼鳞坑、水平沟和水平阶,1.4.1鱼 鳞 坑,鱼鳞坑是陡坡地（45）植树造林的整地工程，多挖在石山区较陡的梁毛坡面上，或支离破碎的沟坡上。由于这些地区不便于修筑水平沟，因而采取挖坑的办法分散拦截坡面径流。鱼鳞坑的布置是从山顶到山脚每隔一定距离成排地挖月牙形坑，每排坑均沿等高线挖，上下两个坑应交叉而又互相搭接，成品字型排列。,23,2018年9月23日,1.4.2水 平 沟 在坡面不平、覆盖层较厚、坡度较大的丘陵坡地，采用水平沟。 水平沟的设计和修筑原则是：水平沟的沟距和断面大小，应以保证设计频 率暴雨径流不致引起坡面水土流失。陡坡、土层薄、雨量大，沟距应小 些；反之可大些。坡陡，沟深而窄；坡缓，沟浅而宽。一般沟距为3 5m，沟口宽0.71m,沟深0.51.0m.水平沟容积比鱼鳞坑大，故蓄水量也 大。为防止山洪过大冲坏地埂,每隔510m,设置泻洪口,使超量的径流导 入山洪沟中。为使雨水在沟中均匀，减少流动，每隔510m ,留一道土挡, 其高度为沟深的1/21/3。,
