水土保持学第五章：水土保持工程措施

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1、水土保持学 第五章：水土保持工程措施,概述 坡面治理工程 沟床固定工程 淤地坝工程 小型水库工程 护岸与治滩造田工程,水土保持措施,三大类： 工程措施坡面治理工程、沟床固定工程、淤地坝工程、小型水库工程、护岸与治滩造田工程； 植物措施（生物措施）种植乔木、灌木、牧草等； 耕作措施坡耕地保土耕作和其它农业改良措施。,三大措施综合优化配置，以期达到水保效果。而水土保持方案中的防治措施，以恢复和改善生态环境为根本，主要以工程措施为主。,水土保持工程措施及其主要内容,水土保持工程措施是应用工程原理，为防治水土流失，保护、改良与合理利用山区、丘陵区和风沙区水土资源而修筑的各项设施。水土保持工程措施是小流

2、域综合治理措施体系的组成部分，它与水土保持农业耕作措施及水土保持林草措施同等重要，不能互相代替。,水土保持工程主要内容,水土保持工程研究的对象是斜坡及沟道中的水土流失机理，即在水力，风力、重力等外营力的作用下，水土资源损失和破坏过程及工程防治措施。,水土保持工程类型,根据兴修目的及其应用条件，将水土保持分为以下五种类型： 坡面治理工程 沟床固定工程 淤地坝工程 小型水库工程 护岸与治滩造田工程,5.1 坡面治理工程,主要目的：消除或减缓地面坡度 截断径流流线 削减径流冲刷动力 强化降水就地入渗与拦蓄 保持水土 改善坡耕地生产条件,5.1 坡面治理工程,分类：斜坡固定工程 山坡截流沟 梯田工程

3、沟头防护工程,5.1.1 斜坡固定工程,斜坡固定工程是指为防止斜坡岩、土体的运动，保证斜坡稳定而布设的工程措施。,一、斜坡固定工程,挡墙 挡墙可防止崩塌、小规模滑坡及大规模滑坡前缘的再次滑动。挡墙的构造有下列几类：重力式、半重力式、倒T型、扶壁式、支垛式、棚架扶壁式挡墙。,一、斜坡固定工程,抗滑桩 抗滑桩是穿过滑坡体将其固定在滑床的桩柱。它的优点是土方量小，省工省料，施工方便，工期短。 分类： 木桩、钢桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩等,一、斜坡固定工程,削坡和反压填土,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，从而减小下滑力；反压填土是在滑坡体前面的阻滑部分

4、堆土加载，以增加抗滑力。,一、斜坡固定工程,排水工程排水工程可减免地表水和地下水对坡体稳定性的不利影响，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。,一、斜坡固定工程,护坡工程 为防崩塌，可在坡面修筑护坡工程加固。 特点：省工，省时 类型：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,块石护坡,公路护坡,一、斜坡固定工程,植物固坡措施 植物可以防止径流对坡面的冲刷，在坡度小于50 度的坡上，能在一定程度上防止崩塌和小规模滑坡，而且植树造林种草可以减缓地表径流，从而减轻地表

5、侵蚀，保护坡脚 类型： 坡面防护林乔灌木混交林 坡面种草选择生长快的矮草种 坡面生物（工程综合措施）工程措施和植物措施结合,生态护坡,种草护坡,一、斜坡固定工程,滑动带加固工程 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，防止软弱夹层进一步恶化，加固方法有普通灌浆法、化学灌浆法和石灰加固法等。,采用水泥、黏土制成浆液，用机械方法灌浆，通过爆破、开挖软弱滑动带，增加滑床岩土体的裂隙，然后填入混凝土，或借助一定压力灌浆，增加坡体抗滑能力，防渗阻水。,化学灌浆比较省工，采用各种高分子化学材料配制浆液，借助压力钻孔灌浆，提高滑动带强度。,根据阳离子的扩

6、散效应，由溶液中的阳离子交换出土体中的阴离子而使土体稳定。,一、斜坡固定工程,落石防护工程 悬崖和陡坡上的危石对坡下的交通设施、房屋建筑及人身安全都会有很大的威胁，而落石预测很难，所以要及早进行防护， 类型：防落石棚、挡墙加拦石栅、囊式栅栏、利用树木的落石网和金属网覆盖。,5.1.2 山坡截流沟,截流沟的作用 截短坡长 阻截径流，减免径流冲刷 农田灌溉作用（将分散的坡面径流集中起来，输送至蓄水工程或农田、草地或林地）,5.1.2 山坡截流沟,截流沟布置 坡度在40%以下的坡地，与纵向排水沟相连，排走径流，在坡面上均匀布置，如有公路或多级削坡马道，应充分利用其内侧设置的截水沟。,5.1.2 山坡

7、截流沟,截水沟布置,5.1.2 山坡截流沟,截水沟断面设计 （1）沟道纵坡,5.1.2 山坡截流沟,截水沟断面设计 （2）设计洪峰流量,i最大暴雨强度 A集雨面积 C流量系数,5.1.2 山坡截流沟,截水沟断面设计 （3）沟道横断面,5.1.3 梯田工程,梯田是山区、丘陵区常见的一种基本农田，它是由于地块顺坡按等高线排列呈阶梯状而得名。在坡地上沿等高线修成台阶式或坡式断面的田地。,5.1.3 梯田工程,1 梯田作用改变地形，减沙、改善土壤水分和肥力 拦截天然降水 修建梯田，对培肥土壤，提高产量,5.1.3 梯田工程,2 梯田分类 按修筑的断面形式分类： 水平梯田：田面呈水平，适于种植水稻、旱作

8、物和果树等。 坡式梯田：顺坡每隔一定间距沿等高线修筑地埂，依靠逐年耕翻、径流冲淤并加高地埂，使田面坡度逐年变缓，终至成水平梯田的一种过渡形式。,按修筑的断面形式分类：,反坡梯田：适于栽植林、果木及旱作。田面微向内侧倾斜，反坡一般可达20，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。 波浪式梯田：一般是在小于70的缓坡地上，每隔一定距离沿等高线方向修软埝和截水沟，两埝之间保持原来坡面。,按田坎建筑材料分类 土坎梯田 石坎梯田 植物梯田,5.1.3 梯田工程,5.1.3 梯田工程,（3）按梯田利用方向分类 农用梯田 果园梯田 林木梯田,5.1.3 梯田工程,（4）按施工方法分类 人工

9、梯田 机修梯田,梯田（旅游用途）,农作物梯田,水稻梯田,小麦梯田,耕作区的规划，必须以一个经济单位(一个镇或一个乡)农业生产和水土保持全面规划为基础。根据农林牧全面发展，合理利用土地的要求，研究确定农林牧业生产的用地比例和具体位置，选出其中坡度较缓、土质较好、距村较近，水源及交通条件比较好，有利于实现机械化和水利化的地方，建设高产稳产基本农田，然后根据地形条件，划分耕作区。每个耕作区面积，一般以50100亩为宜。,耕作区的规划,在每个耕作区内，根据地面坡度、坡向等因素，进行具体的地块规划。原则： 顺等高线呈长条形、带状布设，尽量避免远距离运送土方。 地形复杂段，地块布设必须注意“大弯势，小弯取

10、直”。 田面比降以利于行水。 规划时根据情况确定地畛长度以利于耕作，地畛长不宜小于100m。 如遇插花地时，根据“自愿互利”和“等价交换”的原则，进行协商和调整，便于施工和耕作。,5.1.3 地块规划,附属建筑物规划的合理与否，直接影响到梯田建设的速度、质量、安全和生产效益。 坡面蓄水拦沙设施的规划 包括“引、蓄、灌、排”等缓流拦沙附属工程。规划时，既要做到各设施之间的紧密结合，又要做到与梯田建设的紧密结合。规划程序上可按“蓄引结合，蓄水为灌，灌余后排”的原则进行。,梯田附属建筑物规划,梯田附属建筑物规划,梯田区的道路规划 三个“保证”原则。保证机械化耕作顺利进行；保证路面完整和畅通；保证不因

11、路面径流而冲毁农田。 灌溉排水设施的规划 规划布置完整的灌溉系统；围绕梯田建设，合理布设蓄水灌溉和排洪防冲工程。,梯田断面设计的基本任务，是确定在不同条件下梯田的最优断面。所谓“最优”断面，就是同时达到下述三点要求： 要适应机耕和灌溉要求； 要保证安全与稳定； 要最大限度地省工。,4 梯田断面设计,梯田的断面要素,5.1.3 梯田工程,梯田田面宽度的设计,根据不同地形和坡度条件，在不同地区，应分别采用不同的田面宽度。 残塬、缓坡地区：农耕地一般坡度在5度以下，田面宽度一般以30m左右为宜。丘陵陡坡地区：一般坡度1030度，田面宽度不小于8m。,5.1.3 梯田工程,设计梯田时必须在适应机耕和灌

12、溉的同时，最大限度的省工，而且在保证这一条件下，根据当地具体条件，确定适当的宽度。,注 意,梯田埂坎外坡的基本要求：在一定的土质和坎高条件下，要保证埂坎的安全稳定，并尽可能地少占农地，少用工。,埂坎外坡的设计,埂坎外坡的设计,在一定的土质和坎高条件下，埂坎外坡越缓则安全稳定性越好，但是它的占地和每亩修筑用工量也就越大。反之，如埂坎外坡较陡，则占地和每亩修筑用工量也较小，但是安全稳定性就较差。协调这个矛盾，既要安全稳定，又要少占地、少用工，就是“最优断面”设计对埂坎外坡的要求。要做到这一点，必须进行埂坎稳定坡度的土力学分析。,影响梯田埂坎稳定性因素 梯田埂坎坡度（a） 埂坎高度（H） 土壤内聚力（C） 土壤的内摩擦角（ ）和土壤的湿密度（r） 田面的外部荷载,5.1.3 梯田工程,其中土壤的抗剪强度指标（C和 ）与土壤的颗粒组成、土壤的密实度、土壤含水量有关。,已知埂坎坡度时： 埂坎高度和土壤湿密度越大，埂坎稳定性越差； 土壤内聚力和土壤内摩擦角越大，埂坎稳定性越好； 田面的外部荷载重量越大、重量的作用力越集中、作用点越靠近埂坎外侧边缘，埂坎稳定性越差。,5.1.3 梯田工程,图片欣赏及讨论,云南元阳梯田（旅游）,广西桂林龙胜梯田（旅游）,四川雅安张家山公园,