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1、水土保持学水土保持学第五章：水土保持工程措施第五章：水土保持工程措施n概述概述坡面治理工程坡面治理工程沟床固定工程沟床固定工程淤地坝工程淤地坝工程小型水库工程小型水库工程护岸与治滩造田工程护岸与治滩造田工程水土保持措施水土保持措施三大类：三大类：u工程措施工程措施坡面治理工程、沟床固定工坡面治理工程、沟床固定工程、淤地坝工程、小型水库工程、护岸程、淤地坝工程、小型水库工程、护岸与治滩造田工程；与治滩造田工程；u植物措施植物措施（生物措施）（生物措施）种植乔木、灌种植乔木、灌木、牧草等；木、牧草等；u耕作措施耕作措施坡耕地保土耕作和其它农业坡耕地保土耕作和其它农业改良措施。改良措施。 三大措施综
2、合优化配置，以期达到水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，施，以恢复和改善生态环境为根本，主要以工程措施为主。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及其主要内容n水土保持工程措施是应用工程原理，为防治水土流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水土资源而修筑的各项设施。水土保持工程措施是小流域综合治理措施体系的组成部分，它与水土保小流域综合治
3、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。能互相代替。水土保持工程主要内容水土保持工程主要内容n水土保持工程研究的对象是斜坡及沟道中的水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的作用下，水土资源损失和破坏过程及工程防治措施。治措施。水土保持工程类型n根据兴修目的及其应用条件，将水土保持分为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：以下五种类型：坡面治理工程坡面治理工程沟床固定
4、工程沟床固定工程淤地坝工程淤地坝工程小型水库工程小型水库工程护岸与治滩造田工程护岸与治滩造田工程5.1 坡面治理工程坡面治理工程主要目的：主要目的：消除或减缓地面坡度消除或减缓地面坡度截断径流流线截断径流流线削减径流冲刷动力削减径流冲刷动力强化降水就地入渗与拦蓄强化降水就地入渗与拦蓄保持水土保持水土改善坡耕地生产条件改善坡耕地生产条件5.1 坡面治理工程坡面治理工程分类：分类：斜坡固定工程斜坡固定工程山坡截流沟山坡截流沟梯田工程梯田工程沟头防护工程沟头防护工程5.1.15.1.1斜坡固定工程斜坡固定工程n斜坡固定工程是指为防止斜坡岩、土体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
5、布设的工程措的运动，保证斜坡稳定而布设的工程措施。施。一、斜坡固定工程一、斜坡固定工程u 挡墙挡墙 挡墙可防止崩塌、小规模滑坡及大规模滑坡挡墙可防止崩塌、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：前缘的再次滑动。挡墙的构造有下列几类：重力重力式、半重力式、倒式、半重力式、倒T型、扶壁式、支垛式、棚架扶型、扶壁式、支垛式、棚架扶壁式挡墙。壁式挡墙。一、斜坡固定工程一、斜坡固定工程u抗滑桩抗滑桩 抗滑桩是穿过滑坡体将其固定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，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。省工省料，施工方便，工期短。分类：分类
6、：木桩、钢桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩等木桩、钢桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩等 一、斜坡固定工程一、斜坡固定工程u削坡和反压填土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而减小下滑力；反压填土是在滑坡体前面的阻滑部分堆土加载，以增加抗滑力。部分堆土加载，以增加抗滑力。一、斜坡固定工程一、斜坡固定工程u排水工程排水工程 排水工程可减免地表水和地下水对坡体稳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
7、有条件定性的不利影响，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。地表水工程和排除地下水工程。一、斜坡固定工程一、斜坡固定工程u护坡工程护坡工程 为防崩塌，可在坡面修筑护坡工为防崩塌，可在坡面修筑护坡工程加固。程加固。特点：特点：省工，省时省工，省时类型：类型：干砌片石和混凝土砌块护坡、浆砌片石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、锚固法护坡等土护坡、锚固法护坡等块石护
8、坡块石护坡公路护坡公路护坡一、斜坡固定工程一、斜坡固定工程u植物固坡措施植物固坡措施 植物可以防止径流对坡面的冲刷，植物可以防止径流对坡面的冲刷，在坡度小于在坡度小于50度的坡上，能在一定程度上防止崩度的坡上，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，从而减轻地表侵蚀，保护坡脚表径流，从而减轻地表侵蚀，保护坡脚类型：类型：坡面防护林坡面防护林乔灌木混交林乔灌木混交林坡面种草坡面种草选择生长快的矮草种选择生长快的矮草种坡面生物（工程综合措施）坡面生物（工程综合措施）工程措施和植物措施工程措施和植物措施结合结合生态护坡种草护坡一
9、、斜坡固定工程一、斜坡固定工程u滑动带加固工程滑动带加固工程 防治沿软弱夹层的滑坡，加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，加固方法有层进一步恶化，加固方法有普通灌浆法、化学普通灌浆法、化学灌浆法和石灰加固法灌浆法和石灰加固法等。等。采用水泥、黏土制成浆液，用机械方采用水泥、黏土制成浆液，用机械方法灌浆，通过爆破、开挖软弱滑动带，法灌浆，通过爆破、开挖软弱滑动带，增加滑床岩土体的裂隙，然后填入混增加滑床岩土体的裂隙，然后填入混凝土，或借
10、助一定压力灌浆，增加坡凝土，或借助一定压力灌浆，增加坡体抗滑能力，防渗阻水。体抗滑能力，防渗阻水。化学灌浆比较省工，采用各种化学灌浆比较省工，采用各种高分子化学材料配制浆液，借高分子化学材料配制浆液，借助压力钻孔灌浆，提高滑动带助压力钻孔灌浆，提高滑动带强度。强度。根据阳离子的扩散效应，根据阳离子的扩散效应，由溶液中的阳离子交换出由溶液中的阳离子交换出土体中的阴离子而使土体土体中的阴离子而使土体稳定。稳定。一、斜坡固定工程一、斜坡固定工程u落石防护工程落石防护工程 悬崖和陡坡上的危石对坡下的交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通设施、房屋建筑及人身安全都会有
11、很大的威胁，而落石预测很难，所以要及早进行防护，而落石预测很难，所以要及早进行防护，类型：类型：防落石棚、挡墙加拦石栅、囊式栅栏、利防落石棚、挡墙加拦石栅、囊式栅栏、利用树木的落石网和金属网覆盖。用树木的落石网和金属网覆盖。5.1.2 山坡截流沟山坡截流沟u截流沟的作用截流沟的作用截短坡长截短坡长阻截径流，减免径流冲刷阻截径流，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、草中起来，输送至蓄水工程或农田、草地或林地）地或林地）5.1.2 山坡截流沟山坡截流沟u截流沟布置截流沟布置 坡度在坡度在40%以下的坡地，与以下的坡地，与纵向排水
12、沟相连，排走径流，在坡面上均纵向排水沟相连，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。分利用其内侧设置的截水沟。5.1.2 山坡截流沟山坡截流沟截水沟布置5.1.2 山坡截流沟山坡截流沟u截水沟断面设计截水沟断面设计（1）沟道纵坡）沟道纵坡5.1.2 山坡截流沟山坡截流沟u截水沟断面设计截水沟断面设计（2）设计洪峰流量）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 山坡截流沟山坡截流沟u截水沟断面设计截水沟断面设计（3）沟道横断面）沟道横断面5.1.3 梯田工程梯田工程 梯田是山区、丘陵区常见的一种基本农田
13、，它是梯田是山区、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。上沿等高线修成台阶式或坡式断面的田地。5.1.3 梯田工程梯田工程1 梯田作用梯田作用改变地形，减沙、改善土壤水分和肥力改变地形，减沙、改善土壤水分和肥力拦截天然降水拦截天然降水修建梯田，对培肥土壤，提高产量修建梯田，对培肥土壤，提高产量5.1.3 梯田工程梯田工程2 梯田分类梯田分类u按修筑的断面形式分类：按修筑的断面形式分类：水平梯田：水平梯田：田面呈水平，田面呈水平，适于种植水稻、旱适于种植水稻、旱作物和果树等。
14、作物和果树等。坡式梯田：坡式梯田：顺坡每隔一定间距沿等高线修筑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，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使田面坡度逐年变缓，终至成水平梯田的一种过渡形式。种过渡形式。按修筑的断面形式分类：按修筑的断面形式分类：反坡梯田：反坡梯田：适于栽植林、果木及旱作。适于栽植林、果木及旱作。田面微向内侧倾斜，反坡田面微向内侧倾斜，反坡一般可达一般可达20，能，能增加田面蓄水量，并使暴雨时过多的径增加田面蓄水量，并使暴雨时过多的径流由梯田内侧安全排走。流由梯田内侧安全排走。波浪式梯田：波浪式梯田：一般是在小
15、于一般是在小于7 70 0的缓坡地上，的缓坡地上，每隔一定距离沿等高线方向修软埝和截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。水沟，两埝之间保持原来坡面。 u按田坎建筑材料分类按田坎建筑材料分类土坎梯田土坎梯田石坎梯田石坎梯田植物梯田植物梯田5.1.3 梯田工程梯田工程5.1.3 梯田工程梯田工程（3）按梯田利用方向分类按梯田利用方向分类农用梯田农用梯田果园梯田果园梯田林木梯田林木梯田5.1.3 梯田工程梯田工程（4）按施工方法分类按施工方法分类人工梯田人工梯田机修梯田机修梯田梯田（旅游用途）农作物梯田农作物梯田水稻梯田小麦梯田u耕作区的规划，必须以一个经济单位耕作区的规划
16、，必须以一个经济单位( (一个镇或一个镇或一个乡一个乡) )农业生产和水土保持全面规划为基础。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，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，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。据地形条件，划分耕作区。每个耕作区面积，每个
17、耕作区面积，一般以一般以50100亩为宜。亩为宜。耕作区的规划耕作区的规划 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：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。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，地块布设必须注意地形复杂段，地块布设必须注意“大弯势，小弯取直大弯势，小弯取直”。田面比降以利于行水。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，地畛长不宜小于于100m。如遇插花地时，根据如遇插花地时，根据
18、“自愿互利自愿互利”和和“等价交换等价交换”的原则，的原则，进行协商和调整，便于施工和耕作。进行协商和调整，便于施工和耕作。5.1.3 5.1.3 地块规划地块规划 附属建筑物规划的合理与否，直接影响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。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坡面蓄水拦沙设施的规划 包括包括“引、蓄、引、蓄、灌、排灌、排”等缓流拦沙附属工程。规划时，既要做到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。规划程序上可按密结合。规划程序上
19、可按“蓄引结合，蓄水为灌，蓄引结合，蓄水为灌，灌余后排灌余后排”的原则进行。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附属建筑物规划梯田附属建筑物规划梯田区的道路规划梯田区的道路规划 三个三个“保证保证”原则。原则。保证机械化耕作顺利进行；保证路面完保证机械化耕作顺利进行；保证路面完整和畅通；保证不因路面径流而冲毁农整和畅通；保证不因路面径流而冲毁农田。田。灌溉排水设施的规划灌溉排水设施的规划 规划布置完整规划布置完整的灌溉系统；围绕梯田建设，合理布设的灌溉系统；围绕梯田建设，合理布设蓄水灌溉和排洪防冲工程。蓄水灌溉和排洪防冲工程。 梯梯田田断断面面设设计计的的基基本本任任务务，是是
20、确确定定在在不不同同条条件件下下梯梯田田的的最最优优断断面面。所所谓谓“最最优优”断断面面，就是同时达到下述三点要求：就是同时达到下述三点要求：要适应机耕和灌溉要求；要适应机耕和灌溉要求；要保证安全与稳定；要保证安全与稳定；要最大限度地省工。要最大限度地省工。4 梯田断面设计梯田断面设计u梯田的断面要素梯田的断面要素5.1.3 梯田工程梯田工程u梯田田面宽度的设计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。别采用不同的田面宽度。 残塬、缓坡地区：残塬、缓坡地区：农耕地一般坡度在农耕地一般坡度在5度以下，度以下，田面宽
21、度一般以田面宽度一般以30m左右为宜。左右为宜。 丘陵陡坡地区：丘陵陡坡地区：一般坡度一般坡度1030度，田面宽度度，田面宽度不小于不小于8m。5.1.3 梯田工程梯田工程设计梯田时必须在适应机耕和灌溉的同时，最大限度设计梯田时必须在适应机耕和灌溉的同时，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，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。确定适当的宽度。注注意意 梯田埂坎外坡的基本要求：梯田埂坎外坡的基本要求：在一在一定的土质和坎高条件下，要保证埂坎定的土质和坎高条件下，要保证埂坎的的安全稳定安全稳定，并尽可能地，并尽可能地少占农地，少占农地，少用工少用工。
22、 埂坎外坡的设计埂坎外坡的设计埂坎外坡的设计埂坎外坡的设计n在一定的土质和坎高条件下，埂坎外坡越缓则安全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，就是矛盾，既要安全稳定，又要少占地、少用工，就是“最优断面最优断面”设计对埂坎外坡的要求。要做到这一设计对埂坎外坡的要求。要做到这一点，必须进行埂坎
23、稳定坡度的土力学分析。点，必须进行埂坎稳定坡度的土力学分析。u影响梯田埂坎稳定性因素影响梯田埂坎稳定性因素梯田埂坎坡度（梯田埂坎坡度（a）埂坎高度（埂坎高度（H）土壤内聚力（土壤内聚力（C）土壤的内摩擦角（土壤的内摩擦角（ ）和土壤的湿密度（）和土壤的湿密度（r）田面的外部荷载田面的外部荷载5.1.3 梯田工程梯田工程其中土壤的抗剪强度指标（其中土壤的抗剪强度指标（C和和 ）与土壤的颗粒组）与土壤的颗粒组成、土壤的密实度、土壤含水量有关。成、土壤的密实度、土壤含水量有关。已知埂坎坡度时：已知埂坎坡度时：u埂坎高度和土壤湿密度越大，埂坎稳埂坎高度和土壤湿密度越大，埂坎稳定性越差；定性越差；u土壤内聚力和土壤内摩擦角越大，埂土壤内聚力和土壤内摩擦角越大，埂坎稳定性越好；坎稳定性越好；u田面的外部荷载重量越大、重量的作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用力越集中、作用点越靠近埂坎外侧边缘，埂坎稳定性越差。边缘，埂坎稳定性越差。5.1.3 梯田工程梯田工程图片欣赏及讨论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
