水土保持學(xué)第五章：水土保持工程措施

水土保持學(xué)第五章：水土保持工程措施第一頁，共66頁。水土保持措施三大類：工程措施—坡面治理工程、溝床固定工程、淤地壩工程、小型水庫工程、護(hù)岸與治灘造田工程；植物措施（生物措施）—種植喬木、灌木、牧草等；耕作措施—坡耕地保土耕作和其它農(nóng)業(yè)改良措施。第二頁，共66頁。

三大措施綜合優(yōu)化配置，以期達(dá)到水保效果。而水土保持方案中的防治措施，以恢復(fù)和改善生態(tài)環(huán)境為根本，主要以工程措施為主。第三頁，共66頁。水土保持工程措施及其主要內(nèi)容水土保持工程措施是應(yīng)用工程原理，為防治水土流失，保護(hù)、改良與合理利用山區(qū)、丘陵區(qū)和風(fēng)沙區(qū)水土資源而修筑的各項設(shè)施。水土保持工程措施是小流域綜合治理措施體系的組成部分，它與水土保持農(nóng)業(yè)耕作措施及水土保持林草措施同等重要，不能互相代替。第四頁，共66頁。水土保持工程主要內(nèi)容水土保持工程研究的對象是斜坡及溝道中的水土流失機(jī)理，即在水力，風(fēng)力、重力等外營力的作用下，水土資源損失和破壞過程及工程防治措施。第五頁，共66頁。水土保持工程類型根據(jù)興修目的及其應(yīng)用條件，將水土保持分為以下五種類型：坡面治理工程溝床固定工程淤地壩工程小型水庫工程護(hù)岸與治灘造田工程第六頁，共66頁。5.1坡面治理工程主要目的：消除或減緩地面坡度截斷徑流流線削減徑流沖刷動力強(qiáng)化降水就地入滲與攔蓄保持水土改善坡耕地生產(chǎn)條件第七頁，共66頁。5.1坡面治理工程分類：斜坡固定工程山坡截流溝梯田工程溝頭防護(hù)工程第八頁，共66頁。5.1.1斜坡固定工程斜坡固定工程是指為防止斜坡巖、土體的運(yùn)動，保證斜坡穩(wěn)定而布設(shè)的工程措施。第九頁，共66頁。一、斜坡固定工程

擋墻

擋墻可防止崩塌、小規(guī)模滑坡及大規(guī)?；虑熬壍脑俅位瑒?。擋墻的構(gòu)造有下列幾類：重力式、半重力式、倒T型、扶壁式、支垛式、棚架扶壁式擋墻。第十頁，共66頁。一、斜坡固定工程抗滑樁抗滑樁是穿過滑坡體將其固定在滑床的樁柱。它的優(yōu)點是土方量小，省工省料，施工方便，工期短。分類：木樁、鋼樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁等第十一頁，共66頁。一、斜坡固定工程削坡和反壓填土削坡主要用于防止中小規(guī)模的土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)斜坡崩塌，削坡可減緩坡度，減小滑坡體體積，從而減小下滑力；反壓填土是在滑坡體前面的阻滑部分堆土加載，以增加抗滑力。第十二頁，共66頁。一、斜坡固定工程排水工程

排水工程可減免地表水和地下水對坡體穩(wěn)定性的不利影響，一方面能提高現(xiàn)有條件下坡體的穩(wěn)定性，另一方面允許坡度增加而不降低坡體穩(wěn)定性。排水工程包括排除地表水工程和排除地下水工程。第十三頁，共66頁。一、斜坡固定工程護(hù)坡工程為防崩塌，可在坡面修筑護(hù)坡工程加固。特點：省工，省時類型：干砌片石和混凝土砌塊護(hù)坡、漿砌片石和混凝土護(hù)坡、格狀框條護(hù)坡、噴漿和混凝土護(hù)坡、錨固法護(hù)坡等第十四頁，共66頁。塊石護(hù)坡第十五頁，共66頁。公路護(hù)坡第十六頁，共66頁。第十七頁，共66頁。第十八頁，共66頁。一、斜坡固定工程植物固坡措施植物可以防止徑流對坡面的沖刷，在坡度小于50

度的坡上，能在一定程度上防止崩塌和小規(guī)?；拢抑矘湓炝址N草可以減緩地表徑流，從而減輕地表侵蝕，保護(hù)坡腳類型：坡面防護(hù)林—喬灌木混交林坡面種草—選擇生長快的矮草種坡面生物（工程綜合措施）—工程措施和植物措施結(jié)合第十九頁，共66頁。生態(tài)護(hù)坡第二十頁，共66頁。種草護(hù)坡第二十一頁，共66頁。一、斜坡固定工程滑動帶加固工程防治沿軟弱夾層的滑坡，加固滑動帶是一項有效措施。即采用機(jī)械的或物理化學(xué)的方法，提高滑動帶強(qiáng)度，防止軟弱夾層進(jìn)一步惡化，加固方法有普通灌漿法、化學(xué)灌漿法和石灰加固法等。采用水泥、黏土制成漿液，用機(jī)械方法灌漿，通過爆破、開挖軟弱滑動帶，增加滑床巖土體的裂隙，然后填入混凝土，或借助一定壓力灌漿，增加坡體抗滑能力，防滲阻水?；瘜W(xué)灌漿比較省工，采用各種高分子化學(xué)材料配制漿液，借助壓力鉆孔灌漿，提高滑動帶強(qiáng)度。根據(jù)陽離子的擴(kuò)散效應(yīng)，由溶液中的陽離子交換出土體中的陰離子而使土體穩(wěn)定。第二十二頁，共66頁。一、斜坡固定工程落石防護(hù)工程懸崖和陡坡上的危石對坡下的交通設(shè)施、房屋建筑及人身安全都會有很大的威脅，而落石預(yù)測很難，所以要及早進(jìn)行防護(hù)，類型：防落石棚、擋墻加攔石柵、囊式柵欄、利用樹木的落石網(wǎng)和金屬網(wǎng)覆蓋。第二十三頁，共66頁。5.1.2山坡截流溝截流溝的作用截短坡長阻截徑流，減免徑流沖刷農(nóng)田灌溉作用（將分散的坡面徑流集中起來，輸送至蓄水工程或農(nóng)田、草地或林地）第二十四頁，共66頁。5.1.2山坡截流溝截流溝布置坡度在40%以下的坡地，與縱向排水溝相連，排走徑流，在坡面上均勻布置，如有公路或多級削坡馬道，應(yīng)充分利用其內(nèi)側(cè)設(shè)置的截水溝。第二十五頁，共66頁。5.1.2山坡截流溝第二十六頁，共66頁。截水溝布置第二十七頁，共66頁。第二十八頁，共66頁。第二十九頁，共66頁。5.1.2山坡截流溝截水溝斷面設(shè)計（1）溝道縱坡第三十頁，共66頁。5.1.2山坡截流溝截水溝斷面設(shè)計（2）設(shè)計洪峰流量i—最大暴雨強(qiáng)度A—集雨面積C—流量系數(shù)第三十一頁，共66頁。5.1.2山坡截流溝截水溝斷面設(shè)計（3）溝道橫斷面第三十二頁，共66頁。5.1.3梯田工程

梯田是山區(qū)、丘陵區(qū)常見的一種基本農(nóng)田，它是由于地塊順坡按等高線排列呈階梯狀而得名。在坡地上沿等高線修成臺階式或坡式斷面的田地。第三十三頁，共66頁。5.1.3梯田工程1梯田作用改變地形，減沙、改善土壤水分和肥力攔截天然降水修建梯田，對培肥土壤，提高產(chǎn)量第三十四頁，共66頁。5.1.3梯田工程2梯田分類按修筑的斷面形式分類：水平梯田：田面呈水平，適于種植水稻、旱作物和果樹等。坡式梯田：順坡每隔一定間距沿等高線修筑地埂，依靠逐年耕翻、徑流沖淤并加高地埂，使田面坡度逐年變緩，終至成水平梯田的一種過渡形式。第三十五頁，共66頁。按修筑的斷面形式分類：反坡梯田：適于栽植林、果木及旱作。田面微向內(nèi)側(cè)傾斜，反坡一般可達(dá)20，能增加田面蓄水量，并使暴雨時過多的徑流由梯田內(nèi)側(cè)安全排走。波浪式梯田：一般是在小于70的緩坡地上，每隔一定距離沿等高線方向修軟埝和截水溝，兩埝之間保持原來坡面。第三十六頁，共66頁。

按田坎建筑材料分類土坎梯田石坎梯田植物梯田5.1.3梯田工程第三十七頁，共66頁。5.1.3梯田工程

（3）按梯田利用方向分類農(nóng)用梯田果園梯田林木梯田第三十八頁，共66頁。5.1.3梯田工程（4）按施工方法分類人工梯田機(jī)修梯田第三十九頁，共66頁。梯田（旅游用途）第四十頁，共66頁。第四十一頁，共66頁。第四十二頁，共66頁。農(nóng)作物梯田第四十三頁，共66頁。水稻梯田第四十四頁，共66頁。小麥梯田第四十五頁，共66頁。耕作區(qū)的規(guī)劃，必須以一個經(jīng)濟(jì)單位(一個鎮(zhèn)或一個鄉(xiāng))農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水土保持全面規(guī)劃為基礎(chǔ)。根據(jù)農(nóng)林牧全面發(fā)展，合理利用土地的要求，研究確定農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)的用地比例和具體位置，選出其中坡度較緩、土質(zhì)較好、距村較近，水源及交通條件比較好，有利于實現(xiàn)機(jī)械化和水利化的地方，建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)基本農(nóng)田，然后根據(jù)地形條件，劃分耕作區(qū)。每個耕作區(qū)面積，一般以50—100畝為宜。耕作區(qū)的規(guī)劃第四十六頁，共66頁。

在每個耕作區(qū)內(nèi)，根據(jù)地面坡度、坡向等因素，進(jìn)行具體的地塊規(guī)劃。原則：順等高線呈長條形、帶狀布設(shè)，盡量避免遠(yuǎn)距離運(yùn)送土方。地形復(fù)雜段，地塊布設(shè)必須注意“大彎勢，小彎取直”。田面比降以利于行水。規(guī)劃時根據(jù)情況確定地畛長度以利于耕作，地畛長不宜小于100m。如遇插花地時，根據(jù)“自愿互利”和“等價交換”的原則，進(jìn)行協(xié)商和調(diào)整，便于施工和耕作。5.1.3地塊規(guī)劃第四十七頁，共66頁。

附屬建筑物規(guī)劃的合理與否，直接影響到梯田建設(shè)的速度、質(zhì)量、安全和生產(chǎn)效益。坡面蓄水?dāng)r沙設(shè)施的規(guī)劃

包括“引、蓄、灌、排”等緩流攔沙附屬工程。規(guī)劃時，既要做到各設(shè)施之間的緊密結(jié)合，又要做到與梯田建設(shè)的緊密結(jié)合。規(guī)劃程序上可按“蓄引結(jié)合，蓄水為灌，灌余后排”的原則進(jìn)行。梯田附屬建筑物規(guī)劃第四十八頁，共66頁。梯田附屬建筑物規(guī)劃梯田區(qū)的道路規(guī)劃三個“保證”原則。保證機(jī)械化耕作順利進(jìn)行；保證路面完整和暢通；保證不因路面徑流而沖毀農(nóng)田。灌溉排水設(shè)施的規(guī)劃規(guī)劃布置完整的灌溉系統(tǒng)；圍繞梯田建設(shè)，合理布設(shè)蓄水灌溉和排洪防沖工程。第四十九頁，共66頁。

梯田斷面設(shè)計的基本任務(wù)，是確定在不同條件下梯田的最優(yōu)斷面。所謂“最優(yōu)”斷面，就是同時達(dá)到下述三點要求：要適應(yīng)機(jī)耕和灌溉要求；要保證安全與穩(wěn)定；要最大限度地省工。4梯田斷面設(shè)計第五十頁，共66頁。梯田的斷面要素5.1.3梯田工程第五十一頁，共66頁。梯田田面寬度的設(shè)計

根據(jù)不同地形和坡度條件，在不同地區(qū)，應(yīng)分別采用不同的田面寬度。

殘塬、緩坡地區(qū)：農(nóng)耕地一般坡度在5度以下，田面寬度一般以30m左右為宜。

丘陵陡坡地區(qū)：一般坡度10—30度，田面寬度不小于8m。5.1.3梯田工程設(shè)計梯田時必須在適應(yīng)機(jī)耕和灌溉的同時，最大限度的省工，而且在保證這一條件下，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件，確定適當(dāng)?shù)膶挾?。注意第五十二頁，?6頁。

梯田埂坎外坡的基本要求：在一定的土質(zhì)和坎高條件下，要保證埂坎的安全穩(wěn)定，并盡可能地少占農(nóng)地，少用工。

埂坎外坡的設(shè)計第五十三頁，共66頁。埂坎外坡的設(shè)計在一定的土質(zhì)和坎高條件下，埂坎外坡越緩則安全穩(wěn)定性越好，但是它的占地和每畝修筑用工量也就越大。反之，如埂坎外坡較陡，則占地和每畝修筑用工量也較小，但是安全穩(wěn)定性就較差。協(xié)調(diào)這個矛盾，既要安全穩(wěn)定，又要少占地、少用工，就是“最優(yōu)斷面”設(shè)計對埂坎外坡的要求。要做到這一點，必須進(jìn)行埂坎穩(wěn)定坡度的土力學(xué)分析。第五十四頁，共66頁。影響梯田埂坎穩(wěn)定性因素梯田埂坎坡度（a）埂坎高度（H）土壤內(nèi)聚力（C）土壤的內(nèi)摩擦角（）和土壤的濕密度（r）田面的外部荷載5.1.3梯田工程其中土壤的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（C和）與土壤的顆粒組成、土壤的密實度、土壤含水量有關(guān)。第五十五頁，共66頁。已知埂坎坡度時：埂坎高度和土壤濕密度越大，埂坎穩(wěn)定性越差；土壤內(nèi)聚力和土壤內(nèi)摩擦