第5章：水土保持工程措施-2017

1第五章水土保持工程措施水文水資源學院《水土保持原理與技術(shù)》2是指為了防治水土流失危害，保護、改良和合理利用水土資源，在流域水土保持規(guī)劃基礎(chǔ)上所采取的工程措施、林草措施和農(nóng)業(yè)措施的總稱。水土保持措施等高耕作溝道治理林業(yè)措施3水土保持措施分類根據(jù)治理對象分類4

根據(jù)措施特性分類水土保持措施分類5水土保持措施規(guī)劃布設(shè)原則綜合措施上下游結(jié)合治理6本章主要內(nèi)容4.1概述4.2

坡面治理工程4.3溝道工程4.4

小型蓄排引水工程4.5

護岸和治灘工程7

一、概念

水土保持工程措施是指為了防治水土流失危害，保護和合理利用水土資源而修筑的各項工程設(shè)施。二、類型根據(jù)修建目的及其應(yīng)用條件，分為：①坡面治理工程；②溝道工程；③小型蓄排引水工程；④護岸和治灘工程。4.1概述81.坡面治理工程水平階主要措施：梯田、攔水溝埂、水平溝、水平階、魚鱗坑、山坡截流溝擋土墻等。梯田魚鱗坑9特點:實施簡單；投資少；效果好；易于被群眾接受。作用：改變微地形，將雨水及融雪水就地攔蓄，使其滲入農(nóng)地、草地或林地，減少或防止形成坡面徑流，增加農(nóng)作物、牧草以及林木可利用的土壤水分；將未能就地攔蓄的坡地徑流引入小型蓄水工程；在有發(fā)生重力侵蝕的坡地上，可以修筑排水工程或支擋建筑物防止滑坡。1.坡面治理工程10主要措施：溝頭防護工程、谷坊工程、攔沙壩、淤地壩、溝道護岸工程。2.溝道工程谷坊攔沙壩淤地壩11作用：固定溝床，防止溝頭前進、溝床下切，減緩溝床縱坡，調(diào)節(jié)山洪洪峰流量；攔蓄泥沙，減少山洪或泥石流的固體物質(zhì)含量，使山洪安全排泄，對溝口沖積錐不造成災(zāi)害。特點：技術(shù)要求高；投資大。2.溝道工程12主要措施：小水庫、蓄水塘壩、引水工程等。3.小型蓄排引水工程作用：將坡地徑流及地下潛流攔蓄起來，在減少水土流失危害的同時，灌溉農(nóng)田，提高作物產(chǎn)量。特點：技術(shù)要求高；投資大。水塘水窖主要措施：護基工程、護坡工程、治灘工程等。4.護岸與治灘工程作用：控制水流流向，防護河岸或溝岸、水庫壩坡免受沖刷。特點：技術(shù)要求高；投資大。護基工程治灘工程144.2坡面治理工程

坡面在山區(qū)農(nóng)業(yè)中占有重要地位，斜坡是泥沙和徑流的策源地，坡面治理是基礎(chǔ)。定義：為防治坡面水土流失而修筑的一些工程措施，如斜坡固定、梯田、山邊溝、魚鱗坑等。

目的：消除或減緩地面坡度，截短徑流流線，強化降水就地入滲與攔蓄，保持水土，改善坡耕地生產(chǎn)條件，為作物的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)創(chuàng)造條件。

包括：4.2.1斜坡固定工程4.2.2梯田工程154.2.1斜坡固定工程161.擋墻是用來側(cè)向支撐土體的構(gòu)筑物。又稱擋土墻。主要用于防止崩塌、小規(guī)?；?、大規(guī)?；虑熬壍脑俅位瑒印?/22/202317182抗滑樁——是穿過滑體深入滑床以下穩(wěn)定部分以固定滑體的一種樁柱。由多根抗滑樁組成的樁群共同支撐滑體的下滑力。省工省料，施工方便，工期短，廣泛采用。材料：木樁、鋼樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁等。適用于滑體不太厚，滑床比較穩(wěn)固的情況?？够瑯痘麦w不透水層191—削土減重部位2—卸土修堤反壓

3—滲溝4—滑坡體5—不透水層3削坡和反壓填土——削去主滑部分，填在阻滑部分。排除地表水包括防滲工程和水溝工程。排出地下水工程包括滲溝、明暗溝、排水孔、排水洞和截水墻等。暗溝明溝攔截病害斜坡以外的地表水防止病害斜坡內(nèi)的地表水大量滲入，并盡快匯集排走4排水工程為防止崩塌，可在坡面上修筑護坡工程進行加固。常見的有干砌片石和混凝土砌塊護坡、漿砌石和混凝土護坡、格狀框條護坡、噴漿和混凝土護坡、錨固法護坡等。5護坡工程22漿砌護坡干砌石護坡噴漿護坡格狀護坡236滑動帶加固措施采用機械的或物理化學的方法，提高滑動帶強度，防止軟弱夾層進一步惡化。普通灌漿法：采用由水泥、粘土等普通材料制成的漿液，用機械方法灌漿。化學灌漿法：采用由各種高分子化學材料配制的漿液，借助一定的壓力把漿液灌入鉆孔。石灰加固法：是根據(jù)陽離子的擴散效應(yīng)，由溶液中的陽離子交換出土體中陰離子而使土體穩(wěn)定。247植物固坡工程坡面生物—工程綜合措施，即在布置的攔擋工程的坡面或工程措施間隙種植植被。例如，在擋土石墻、石籠墻、鐵絲鏈墻、格柵和格式護墻上加上植物措施，可以增加這些擋墻的強度。25中國是世界上最早修筑梯田的國家之一，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國共修梯田667萬多公頃，其中黃土高原新建和改造舊梯田約267萬ha(內(nèi)條田約100萬公頃)，成為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項重要措施。梯田的作用梯田的分類梯田的規(guī)劃梯田的斷面設(shè)計4.2.2梯田工程26改變地形，攔蓄雨水，減少徑流，增加入滲，減少土壤侵蝕量，改良土壤，達到保水、保土、保肥的目的梯田是改造坡地，促進山區(qū)、丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項重要措施。梯田——在坡地上沿等高線修成臺階式或坡式斷面的田地1.梯田的作用法律規(guī)定25°以下的坡地一般可修成梯田種植農(nóng)作物；25°以上的則應(yīng)退耕植樹種草。272.梯田的分類（1）按斷面分28a.水平梯田：田面水平，適宜于種植水稻和其他旱作、果樹。29b.隔坡梯田：相鄰兩水平階臺之間隔一斜坡段的梯田。30c.坡式梯田：順坡向每隔一定間距沿等高線修筑地埂而成的梯田。依靠逐年耕翻、徑流沖淤并加高地埂，使得田面坡度逐年變緩，終至水平梯田，是一種過渡形式。31d.反坡梯田：田面微向內(nèi)測傾斜，反坡一般可達2°。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。適于栽植旱作與果樹。32(2)按建筑材料分石坎梯田土坎梯田植物田坎梯田農(nóng)用梯田果園梯田(3)按利用方向分34(1)耕作區(qū)的規(guī)劃：以一個經(jīng)濟單位（鄉(xiāng)、鎮(zhèn)）的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水土保持規(guī)劃為基礎(chǔ)。選擇坡度較緩、土質(zhì)較好、水源和交通條件較好，有利于實現(xiàn)機械化和水利化的地方。(2)地塊規(guī)劃：考慮的原則：地塊的平面形狀、大彎隨勢，小彎取直、比降不應(yīng)大于1/200、長度不要小于100m、根據(jù)“自愿互利”和“等價交換”的原則征地。(3)附屬建筑物規(guī)劃：坡面蓄水攔沙設(shè)施的規(guī)劃梯田區(qū)的道路規(guī)劃灌溉排水設(shè)施的規(guī)劃3.梯田的規(guī)劃35最優(yōu)的斷面，應(yīng)滿足三點要求：一，適應(yīng)機耕和灌溉要求；二，保證安全與穩(wěn)定，三，最大限度地省工。最優(yōu)斷面的關(guān)鍵是確定適當?shù)奶锩鎸挾群凸】财露?。?地面坡度，°h-地埂高，mβ-田塊坡度Bn-田坎占地寬H-田坎高度b-耕作田面寬B-田塊寬Bm-田面毛寬D-地埂底寬L-田面斜寬d-地埂頂寬4.梯田的斷面設(shè)計36計算方法之一：根據(jù)土質(zhì)和地面坡度選定田坎高度和田坎坡度，然后計算田面寬度。37地面坡度(°)田坎高度(m)田坎坡度質(zhì)地(°)51粘性土70沙性土651.5粘性土65沙性土60101粘性土70沙性土651.5粘性土65沙性土60151粘性土70沙性土651.5粘性土65沙性土60201粘性土65沙性土601.5粘性土60沙性土55251粘性土65沙性土601.5粘性土60沙性土55根據(jù)土質(zhì)和地面坡度選定田坎高度和田坎坡度38計算方法之二：根據(jù)地面坡度、機耕和灌溉需要先確定田面寬度，然后計算田坎高度等。39各要素之間具體計算方法：田面寬：B=H（ctgα-ctgβ）田面毛寬：Bm=Hctgα埂坎占地寬：Bn=Hctgβ耕作田面寬：b=B-D田面斜寬：L=H/sinα田坎高：H=Lsinα40梯田的缺點：費工，成本高：在15-20度坡修梯田每公頃（15畝）420-900工日，按每工日100元計算，約42000-90000元；土地利用率低：約64.8%；田間作用不方便。41例：長江上游坡耕地整治經(jīng)驗科學考察簡報2006年第14期

實施坡改梯、坡面水系工程和田間道路相結(jié)合的坡面水土綜合整治。在小流域綜合治理規(guī)劃的基礎(chǔ)上，選擇坡度較緩又相對集中的坡耕地修建石坎或土坎梯田；在梯田的上部修筑攔水溝，在梯田間布設(shè)蓄水池和沉沙池，通過小型渠系將攔水溝、梯田、沉沙池和蓄水池連通，同時與渠系結(jié)合建設(shè)農(nóng)田道路。坡面水系工程可以起到攔、導、蓄、排、灌的作用，降雨時將上游坡面的來水和梯田里多余的水量通過渠系引入蓄水池，蓄水池蓄滿后則從下游排出，干旱時則將蓄水池里的水放出，用于灌溉。長江上游坡耕地水土綜合整治模式42例：

云南紅河州哈尼梯田CCTV美麗中國濕地行

2013中國十大魅力濕地434.3溝道工程

定義：是固定溝床，攔蓄泥沙，防止和減輕山洪和泥石流災(zāi)害采用的工程措施：如溝頭防護工程、谷坊、攔沙壩、淤地壩、小型水庫、護岸工程等。

作用：防止溝道底部下切，固定并抬高侵蝕基面，減緩溝道縱坡，減小山洪流速。包括：4.3.1溝頭防護工程4.3.2谷坊工程4.3.3攔砂壩工程4.3.4淤地壩工程4.3.1

溝頭防護工程

防止溝頭前進，保護坡面不被切割而修建在溝頭的水土保持工程。根據(jù)溝頭防護工程的作用，可分為蓄水式溝頭防護工程和排水式溝頭防護工程。45（一）蓄水式溝頭防護工程

適用于溝頭上部來水較少時。沿溝邊修筑一道或數(shù)道水平半圓形溝埂，攔蓄坡面徑流，防止徑流入溝道。如：溝埂式溝頭防護46

溝埂式溝頭防護（二）泄水式溝頭防護工程

溝頭集水面積較大，溝埂不能有效攔蓄徑流；侵蝕的溝頭鄰近村鎮(zhèn)，威脅交通，不允許采用蓄水式防護。泄水式溝頭防護工程有：懸臂跌水式、陡坡式溝頭防護和臺階式跌水。水流通過水槽直接下泄到溝底，不讓水流沖刷跌水壁，溝底應(yīng)有消能措施，防止沖刷。48陡坡式溝頭防護：適用于落差較小、地形降落線較長的地點。通常采用人工方法增加急流槽的粗糙程度，以減小急流的沖刷作用。臺階式跌水溝頭防護：分為單級式和多級式，單級臺階式適用于落差1.5-2.5m，地形降落比較集中的地方。多級臺階式適用于落差較大，地形降落距離較長的地方。49山區(qū)溝道內(nèi)防止溝床沖刷及泥沙災(zāi)害而修建的橫向擋攔建筑物，又稱防沖壩、沙土壩、閘山壩。高度一般小于3m。4.3.2

谷坊工程（一）谷坊的作用：

固定與抬高侵蝕基面，防止溝床下切

抬高溝床，穩(wěn)定山坡山腳

減緩溝道縱坡，減小山洪流速

使溝道逐漸淤平，形成壩階地50（二）谷坊分類按使用年限：分永久性和臨時性谷坊，漿砌石谷坊、混凝土谷坊、鋼筋混凝土谷坊為永久性。按透水性：透水性谷坊和不透水性谷坊按建筑材料：土谷坊、石谷坊、柳谷坊（三）谷坊類型的選擇：

取決于地形、地質(zhì)、建筑材料、勞力、技術(shù)、經(jīng)濟防護目標等。往往一條溝道需要修建谷坊群，才能達到預期效果。51（四）谷坊位置的選擇： ①谷口狹窄；②河床基巖外露；③上游有寬闊平坦的儲沙區(qū)；④在匯合點的下游；⑤避開天然跌水52（五）谷坊的設(shè)計高度：承受水壓力和土壓力不被破壞間距：與淤積泥沙的臨界不沖坡度有關(guān)53（六）谷坊的施工石谷坊：用石料筑成，石料來源充足、水流沖刷力大的地方，宜修筑石谷坊。土谷坊：壩體結(jié)構(gòu)與淤地壩、小水庫相似，主要區(qū)別在于山洪攜帶泥石多，谷坊易淤滿，壩體內(nèi)一般不設(shè)泄水管。544.3.3攔砂壩工程是以攔蓄山洪及泥石流溝道中固體物質(zhì)為主要目的，防治泥沙災(zāi)害的擋攔建筑物，是荒溪治理主要的溝道工程措施，壩高一般為3-15米。（一）作用攔蓄泥沙，避免對下游的危害，便于下游河道整治提高侵蝕基準面，減緩壩上游淤積段河床比降，加寬河床，減小流速和徑流深，從而大大減小水流的侵蝕能力淤積物淤滿上游兩岸坡腳，由于坡面比降降低，坡長減小，坡面沖刷作用和岸坡崩塌作用減弱，最終趨于穩(wěn)定；在減少泥沙來源和攔蓄泥沙方面能起很大作用。55（二）壩址選擇小流域溝道內(nèi)的泥沙形成