溝道治理工程水土保持北京林大

第二部分山溝治理工程

山溝治理工程的作用在于防止溝頭前進(jìn)、溝床下切、溝岸擴(kuò)張，減緩溝床縱坡、調(diào)節(jié)山洪洪峰流量，減少山洪或泥石流的固體物質(zhì)含量，使山洪安全地排泄，對(duì)溝口沖積堆不造成災(zāi)害。屬于山溝治理工作的措施有：溝頭防護(hù)工程、谷坊工程，以攔蓄調(diào)節(jié)泥沙為主要目的的各種攔沙壩，以攔泥淤地、建設(shè)基本農(nóng)田為目的淤地壩及溝道護(hù)岸工程等。10/11/20231一、谷坊、攔砂壩二、拱壩三、淤地壩山溝治理工程四、小型水庫(kù)10/11/202321.1谷坊谷坊又名防沖壩，沙土壩，閘山溝等，是水土流失地區(qū)溝道治理的一種主要工程措施，谷坊一般布置在小支溝，沖溝或切溝上，穩(wěn)定溝床，防止因溝床下切造成的岸坡崩塌和溯源侵蝕，壩高3-5m，攔沙量小于1000m3，以節(jié)流固床護(hù)坡為主。10/11/202331.1.1谷坊的作用1.固定與抬高侵蝕基準(zhǔn)面，防止溝床下切；2.抬高溝床，穩(wěn)定山坡坡腳，防止溝岸擴(kuò)張及滑坡；3.減緩溝道縱坡，減小山洪流速，減輕山洪或泥石流災(zāi)害；4.使溝道逐漸淤平，形成壩階地，為發(fā)展農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造條件。1.1.2谷坊的種類(lèi)1、根據(jù)谷坊所用的建筑材料的不同，大致可分為以下幾類(lèi)：土谷坊；干砌石谷坊；枝梢（梢柴）谷坊；插柳谷坊（柳樁編籬）；漿砌石谷坊；竹籠裝石谷坊；木料谷坊；混凝土谷坊；鋼筋混凝土谷坊；鋼料谷坊；2、根據(jù)使用年限不同，可分為永久性谷坊和臨時(shí)性谷坊。3、按谷坊的逶水性質(zhì)，又可分為透水性谷坊與不透水性谷坊。

10/11/202341.1.3谷坊位置的選擇谷坊修建的主要目的是固定溝床，防止下切沖刷。因此，在選擇谷坊壩時(shí)，應(yīng)考慮以下幾方面的條件。1．谷口狹窄；2．溝床基巖外露；3．上游有寬闊平坦的貯砂地方；4．在有支流匯合的情形下，應(yīng)在匯合點(diǎn)的下游修建谷坊；5．谷坊不應(yīng)設(shè)置在天然跌水附近的上下游，但可設(shè)在有崩塌危險(xiǎn)的山腳下。1.1.4谷坊設(shè)計(jì)1.谷坊間距的確定谷坊間距與谷坊高度及淤積泥沙表面的臨界不沖坡度有關(guān)。當(dāng)連續(xù)修建谷坊時(shí)，上一座谷坊腳與下一座谷坊頂大致水平，或略有坡度。10/11/202352.谷坊的斷面規(guī)格谷坊的高度，應(yīng)依建筑材料而定，一般情況下，土谷坊不超過(guò)5m，漿砌石谷坊不超過(guò)4m，干砌石谷坊不超過(guò)2m，柴草、柳梢谷坊不超過(guò)1m。3.溢流口設(shè)計(jì)為避免暴雨造成洪水漫頂沖毀谷坊，石谷坊可在谷坊頂部中央留溢水口，土谷坊要在谷坊一端留溢水口。10/11/202361.2攔砂壩攔砂壩是以攔蓄山洪泥石流溝道中固體物質(zhì)為主要目的的擋攔建筑物。攔沙壩多建在主溝或較大的支溝內(nèi)，通常壩高大于5m，攔沙量在103—1003m3之間，甚至更大。10/11/202371.2.1攔沙壩的作用1．?dāng)r蓄泥沙（包括塊石）調(diào)節(jié)溝道內(nèi)水沙，以免除對(duì)下游的危害，便于下游河道整治。2．提高壩址的侵蝕基準(zhǔn)，減緩壩上游淤積段河床比降，加寬河床，減小流速，從而減小了水流侵蝕能力。3．穩(wěn)定溝岸崩塌及滑坡，減小泥石流的沖刷及沖擊力，防止溯源侵蝕，抑制泥石流發(fā)育規(guī)模。1.2.2壩型選擇1.按結(jié)構(gòu)分：

重力壩：依自重在地基上產(chǎn)生的摩擦力來(lái)抵抗壩后泥石流產(chǎn)生的推力和沖擊力，其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，就地取材，耐久性強(qiáng)。

切口壩：又稱(chēng)縫隙壩，是重力壩的變形。即在壩體上開(kāi)一個(gè)或數(shù)個(gè)泄流缺口，主要用于稀性泥石流溝，有攔截大礫石，滯洪，調(diào)節(jié)水位關(guān)系等特點(diǎn)。10/11/2023810/11/20239錯(cuò)體壩拱壩鋼索壩格柵壩10/11/2023102.按建筑材料分：砌石壩、混合壩、鐵絲石籠壩混合壩鐵絲石籠壩10/11/2023111.2.3壩高與攔沙量的確定

（一）攔沙壩壩高的確定

攔沙壩的高度由下列條件決定：（1）壩址處地基及岸坡的地質(zhì)條件（2）壩址處地形條件（3）攔沙壩的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)最好的防護(hù)效益（4）合理的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，主要是壩高與攔淤庫(kù)容的關(guān)系。一般攔沙壩分為：小型攔沙壩壩高：5-10m中型攔沙壩壩高：10-15m大型攔沙壩壩高：>15m（二）攔沙量計(jì)算

攔沙量的設(shè)計(jì)可按下法推求：對(duì)壩高已定的攔沙壩庫(kù)容的計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行：10/11/202312（1）在方格紙上給出壩址以上溝道縱斷面圖，并按山洪或泥石流固體物質(zhì)的回淤特點(diǎn)，畫(huà)出回淤線(xiàn)。（2）在庫(kù)區(qū)回淤范圍內(nèi)，每隔一定間距測(cè)繪橫斷面圖。（3）根據(jù)橫斷面圖的位置及回淤線(xiàn)，求算出每個(gè)橫斷面的淤積面積。（4）求出相鄰兩斷面之間的體積，計(jì)算公式為：式中：V—相鄰兩橫斷面之間的體積（m3）；W1，W2—相鄰橫斷面面積（m2）；L—相鄰橫斷面之間的水平距離（m）（5）將各部分體積相加，即為攔沙壩的攔沙量。推求攔沙量還可根據(jù)下式計(jì)算：式中：V—攔沙量（m3）；b,h—攔沙壩堆沙段平均寬度，高（m）；1/n—原溝床縱坡比降；1/m—堆沙區(qū)表面比降。當(dāng)堆沙表面比降采用原溝床比降1/2時(shí)，m=2n，10/11/2023131.2.4攔沙壩的斷面設(shè)計(jì)

攔沙壩的斷面設(shè)計(jì)任務(wù)是，確定既符合經(jīng)濟(jì)要求又保證安全的斷面尺寸，其內(nèi)容包括：斷面輪廓的初步設(shè)計(jì)擬定，壩的穩(wěn)定設(shè)計(jì)和應(yīng)力計(jì)算，溢流口計(jì)算，壩下沖涮深度估算，壩下消能，本節(jié)主要介紹最常用的漿砌石重力壩的斷面設(shè)計(jì)。（一）斷面輪廓尺寸的初步擬定

壩的斷面輪廓尺寸是指壩高、壩頂寬度、壩底寬度以及上下游邊坡等。日本防沙工程設(shè)計(jì)攔沙壩斷面時(shí)，根據(jù)壩頂溢流水深h1及上游壩坡系數(shù)m用經(jīng)驗(yàn)公式推求壩頂寬度b：b≥(0.8～0.6m)h1一般也可根據(jù)壩高h(yuǎn)確定壩頂寬度b:h=3～

5m時(shí),b=1.5m，h=6～

8m時(shí),b=1.8m，h=9～

15m時(shí),b=2.0m10/11/202314攔沙壩下游壩坡系數(shù)n可用下列公式估算：式中：n——下游壩坡系數(shù)；V——下游最小石礫的始動(dòng)流速(m/s)；h——壩高(m)上游壩坡與壩體穩(wěn)定性關(guān)系密切，m值愈大，壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)愈大，但筑壩成本愈高，因此，m值應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果確定。（二）壩的穩(wěn)定與應(yīng)力計(jì)算

一座攔沙壩在外力作用下遭破壞，有以下幾種情況：（1）壩基摩擦力不足以抵抗水平推力，因而發(fā)生滑動(dòng)破壞；（2）在水平推力和壩下滲透壓力的作用下，壩體繞下游壩址的傾覆破壞；（3）壩體強(qiáng)度不足以抵抗相應(yīng)的應(yīng)力，發(fā)生拉裂或壓碎。在設(shè)計(jì)時(shí)，由于不允許壩內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，或者只允許產(chǎn)生極小的拉應(yīng)力，因此對(duì)于壩體的傾覆穩(wěn)定，通常不必進(jìn)行核算，一般所謂的壩體穩(wěn)定計(jì)算，均指抗滑穩(wěn)定而言。計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)初步擬定的斷面尺寸，進(jìn)行作用力計(jì)算，然后進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力計(jì)算，以保證壩體在外力作用下不致于遭到破壞。10/11/2023151.作用力計(jì)算作用在單位壩上的力，按其性質(zhì)不同可分為壩體自重、壩上下游面的淤積物重，壩前水沙壓力、泥石流沖擊力以及壩基揚(yáng)壓力等。見(jiàn)右圖①壩體重力G：G=V·γd·b式中：G——壩體重力(t)；V——壩體橫斷面積(m2);γd——壩體容重(t/m3)；b——單寬(b=1m)

②淤積物重量：作用在壩體上游面上的淤積物重量等于淤積體積乘以淤積物容重。③水壓力：式中：P——靜水壓力(t)γ——水的容重(t/m3)，取1；h——壩前水深(m)；10/11/202316④泥沙壓力：式中：P泥——壩前泥沙壓力(t);b——單位寬度(b=1m)；γc——堆沙容重(t/m3);H——壩前淤積物的高度(m)；φ——淤積物的內(nèi)摩擦角，用公式表示為：作用在下游壩基上的泥沙壓力為被動(dòng)土壓力：

式中：E——被動(dòng)土壓力(t)；H1——壩基礎(chǔ)深度(m)；γc,φ——同前式；b——單位寬度(b=1m)。⑤壩基揚(yáng)壓力：主要為滲透壓力。當(dāng)壩體是實(shí)體壩，而又無(wú)排水的條件下，下游邊緣的滲透壓力為零，上游邊緣的滲透壓力為：

式中：Wφ——滲透壓力(t)；B——壩底寬度(m)；γ——水的容重(t/m3)；b——單寬(b=1m)；H——壩高(m)；a1——基礎(chǔ)接觸面積系數(shù)，取a1=1。10/11/202317⑥泥石流沖擊力：即泥石流的動(dòng)壓力，計(jì)算公式如下：式中：p沖——泥石流沖擊力(t/m2)；K——泥石流動(dòng)壓力系數(shù)，決定于龍頭特性，一般取1.3。根據(jù)云南省東川蔣家溝實(shí)測(cè)資料分析，K=2.5～4.0。γc—泥石流容重(t/m3)；g—重力加速度(為9.81m/s2)；Vc—泥石流流速(m/s)；a—泥石流流向與壩軸線(xiàn)的交角(°)⑦地震力：在地震區(qū)大型攔沙壩的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地震力的作用。地震作用通常有兩種力,即地震慣性力及地震泥沙壓力。地震慣性力地震泥沙壓力式中：S—水平地震慣性力(t)；Qc——地震作用下的泥沙壓力(t)；

φ——淤積物的內(nèi)摩擦角；Ke——地震系數(shù)；a—建筑物的慣性分布指數(shù)10/11/2023182.壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算

壩體是否滑動(dòng)，主要取決于壩體本身重量壓在地面上所產(chǎn)生的摩擦力大小。當(dāng)壩體屬平面滑動(dòng)時(shí)(圖5-17，1)，壩的抗滑穩(wěn)定計(jì)算，公式如下：式中：Ks——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，要求Ks=1.0-1.05;N—壩體垂直力的總和，向下為正，向上為負(fù)；P—壩體水平作用力的總和，向下游為正，向上游為負(fù)；f—壩體與基礎(chǔ)的摩擦系數(shù)；如果壩的基礎(chǔ)設(shè)有齒墻，且齒墻的深度相同（圖5-17，2），則壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算公式為：式中：f0—摩擦系數(shù)，當(dāng)齒墻較薄，b’較大時(shí)，f0=tgψ;b’—兩齒墻間距離，m；Ks、N、P—同上式；C—壩基土的黏結(jié)力。10/11/2023193.壩基應(yīng)力計(jì)算

漿砌石壩設(shè)計(jì)時(shí)，不容許使壩體上游面出現(xiàn)拉應(yīng)力。如果壩腳上下游垂直應(yīng)力不超過(guò)允許值就認(rèn)為滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。計(jì)算公式如下：上游面應(yīng)力：下游面應(yīng)力：式中：σ上——上游面壩基應(yīng)力，當(dāng)σ上＞0時(shí)，不產(chǎn)生拉應(yīng)力(kg/cm2)；σ下——下游面的壩基應(yīng)力(kg/cm2);b——壩底寬(m);e——合力作用點(diǎn)至壩底中心點(diǎn)的距離(m);M——所有作用在壩上的各力對(duì)壩底中心點(diǎn)力矩的代數(shù)和(t-m)，順時(shí)針為負(fù)，逆時(shí)針為正；N——同上式。10/11/202320(三)溢流口設(shè)計(jì)1．確定溢流口形狀和兩側(cè)邊坡一般溢流口的形狀為梯形，邊坡坡度為1：0.75—1：1。對(duì)于含固體物很多的泥石流溝道，可為弧形。2．計(jì)算壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算。山洪泥石流的設(shè)計(jì)洪峰流量可參考第三節(jié)進(jìn)行計(jì)算，如果缺乏觀測(cè)資料，泥石流的洪峰流量，可用泥痕調(diào)查法進(jìn)行計(jì)算。3．選定單寬溢流流量q（m3/s），估算溢流口寬度B10/11/2023214．根據(jù)選擇的溢流口形狀，流速及洪峰流量，用計(jì)劃處法求出過(guò)壩溢流深度h0，高含沙山洪的流速vc可采用下列公式計(jì)算：vc=R2/3I3/8

式中：R、I—水力半徑及水面縱坡（%）；a—阻力系數(shù)；a=[φ/γH+1]1/2

式中：φ——改正系數(shù)；γH——山洪中固體物質(zhì)比重，一般為2.4-2.7t/m3，γc——山洪容重。5．計(jì)算溢流口高度h=h0+Δh，Δh為超高，一般采用0.5-1.0m。10/11/202322（四）壩下消能與沖刷深度計(jì)算

1．壩下消能攔沙壩壩下消能措施常見(jiàn)的有如下幾種：（1）子壩（副壩）消能它適用于大中型山洪或泥石流荒溪。這種消能設(shè)施的構(gòu)造是，在主壩的下游設(shè)置一座子壩，形成消力池，以消煞過(guò)壩山洪或泥石流的能量（見(jiàn)下頁(yè)圖5-20）。子壩的壩頂應(yīng)高出原溝床0.5-1.0m，以保證子壩回淤線(xiàn)高于主壩基礎(chǔ)頂面。子壩與主壩間的距離，可取2-3倍主壩壩高。在溝內(nèi)修成壩系的情況下，只要保證下一座壩的回淤線(xiàn)高于上一座壩的基礎(chǔ)頂面，便可達(dá)到防沖要求。10/11/202323（2）護(hù)坦消能這種消能措施僅適用于小型溝道。護(hù)坦多用漿砌塊石砌筑，其長(zhǎng)度為2—3倍主壩高。護(hù)坦厚度可用下列經(jīng)驗(yàn)公式估算：式中：b——護(hù)坦厚度(m)；q——單寬流量(m3/s/m)z——上下游水位差(m)σ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，在0.175-0.2之間。10/11/2023242．壩下沖刷深度計(jì)算壩下沖刷深度估算的目的在于合理確定壩基的埋設(shè)深度。決定沖刷深度需要考慮建筑物的形式、泄流狀態(tài)以及河床的地形、地質(zhì)等條件，是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題。通常只有采用模型試驗(yàn)以及對(duì)比實(shí)際工程資料，才能得到較為可靠的結(jié)果。除此之外，在初步設(shè)計(jì)時(shí)也可參照過(guò)壩水流的公式進(jìn)行粗略的估算：式中：T—從壩下原溝床面起算的最大沖刷深度(m)；q—單寬流量(m3/s/m)；ht—壩下溝床水深（m）dm—壩下溝床的標(biāo)準(zhǔn)粒徑（mm），一般可用泥石流固體物質(zhì)的d90代替。以重量計(jì)，有90%的顆粒粒徑比d90??；Schoklitsch經(jīng)驗(yàn)公式：式中符號(hào)同前式。10/11/2023253.1拱壩

拱壩在平面上成拱形，可由混凝土和漿砌石筑成，其荷載主要借助拱的作用轉(zhuǎn)給兩岸。具有工程量小，投資少、工期短，見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)。二灘水電站拱壩10/11/202326（一）拱壩對(duì)壩基及壩頭的要求

拱壩對(duì)基礎(chǔ)的地質(zhì)條件的要求比重力壩嚴(yán)格。拱壩應(yīng)修建在巖石堅(jiān)硬完整、均勻、變形小，耐風(fēng)化、透水性弱，上下游岸坡穩(wěn)定，以及沒(méi)有較大斷層破碎帶的地區(qū)。壩的兩端潛入基巖內(nèi)，因此對(duì)兩岸壩頭巖體的穩(wěn)定性要求較高。（二）拱壩對(duì)地形的要求拱壩受的荷載大部分靠拱的作用傳給兩岸，還有一部分由垂直方向的懸臂梁的作用傳給河底。通常用L/H來(lái)判斷是否適宜修建拱壩，L/H代表地形特點(diǎn)，L為壩頂高程處河谷寬度，H為最大壩高。L/H<2.0—3.0時(shí)，可修建拱壩L/H=3.0—3.5時(shí)，可修建重力拱壩L/H>3.5—4.0時(shí)，修建拱壩不經(jīng)濟(jì)，但也不是絕對(duì)的。河谷形狀不同，拱所發(fā)揮的作用也不同。三角形河谷最佳，梯形次之，矩形最差。3.1.1拱壩的修建特點(diǎn)及修建條件10/11/202327當(dāng)天然地形不夠理想時(shí)，可進(jìn)行人工處理：重力墩、墊座（三）拱壩的分類(lèi)按拱和懸臂梁分?jǐn)偟暮奢d的比例來(lái)分類(lèi)可分為薄拱壩、拱壩、重力拱壩。T/H（T－壩底厚度；H－最大壩高）T/H<10%為薄拱壩，10－40%為拱壩，40－60%為重力拱壩，60－80%為重力壩。10/11/2023283.1.2拱壩的平面布置1、確定壩頂拱圈的位置和壩頂高程在地形圖上確定壩頂兩端的位置，選取適當(dāng)中心角，定出圓心，得外半徑，畫(huà)出外圓??；選取壩頂厚度，求出內(nèi)半徑，畫(huà)出內(nèi)圓弧。2、剖面的擬定

拱壩的基本剖面采用上游垂直，下游有一定坡度的形式。壩基處最大斷面拱圈厚度可按圓筒公式計(jì)算。3、其他拱圈的布置將壩沿高度n等分．得n+1個(gè)拱圈，對(duì)每個(gè)拱圈（除壩頂），用同一圓心和外半徑繪制上游圓弧，據(jù)相應(yīng)位置的壩厚度確定內(nèi)半徑，繪下游面圓弧。中心角由圖上量出。4、繪制拱壩的平面圖

將各高程拱圈的下游端點(diǎn)連接起來(lái)，就得到拱圈平面圖。注：上述步驟僅僅是初步結(jié)果，需再進(jìn)行應(yīng)力分析。如果不合適，還需要修改剖面和平面布置10/11/2023293.1.3壩身構(gòu)造和壩基處理（一）壩頂與壩面壩頂構(gòu)造與其用途有關(guān)，沒(méi)有交通要求的非溢流拱壩，頂寬一般采用2.0～4.0m，有交通要求時(shí)，可用懸臂加寬壩頂，并按公路級(jí)別確定寬度。溢流拱壩的頭部應(yīng)按水流作成流線(xiàn)型，見(jiàn)右圖。砌石拱壩應(yīng)注意上游面的防滲問(wèn)題，可用水泥砂漿勾縫防滲。（二）排水設(shè)備由于滲透壓力對(duì)拱壩的穩(wěn)定影響很小，一般可不考慮排水設(shè)備，但重力拱壩則需設(shè)置排水設(shè)備。10/11/202330（三）壩與地基及兩岸的連接在地基及與兩岸相接的地方，應(yīng)將所有破碎的巖石挖除，對(duì)堅(jiān)固巖石中的裂隙應(yīng)加以灌漿。為了防止基礎(chǔ)滲漏在上游面應(yīng)設(shè)置截水齒墻，井在其下作帷幕灌漿。拱端支撐處的河岸巖石要很好處理，為滿(mǎn)足壩頭穩(wěn)定的要求，圈拱軸線(xiàn)與地形等高線(xiàn)的夾角一般不小于30°，拱端與巖石接觸面應(yīng)作成半徑方向一致，使拱能支撐在垂直的徑向平面上[圖(a)］。同時(shí)，為減少巖石的開(kāi)挖量，宜將拱端支撐處的巖石作成階梯形［圖(b)］。拱壩與兩岸連接拱壩壩址河谷狹窄。不宜開(kāi)挖溢洪道，多采用壩頂濫洪。壩為避免下泄水流沖刷壩基，應(yīng)對(duì)壩基附近巖石進(jìn)行保護(hù)。10/11/2023314.1淤地壩淤地壩指在溝道里為了攔泥、淤地所建的壩，壩內(nèi)所淤成的土地稱(chēng)為壩地。4.1.1淤地壩的組成、分類(lèi)與作用（一）淤地壩的組成淤地壩主要目的在于攔泥淤地，一般不長(zhǎng)期蓄水，其下游也無(wú)灌溉要求，實(shí)際上壩體可以看作是一個(gè)重力式擋泥(土)墻。一般淤地壩由壩體、溢洪道、放水建筑物三個(gè)部分組成。10/11/202332（二）淤地壩的分類(lèi)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1.淤地壩的分類(lèi)淤地壩按筑壩材料可分為土壩、石壩、土石混合壩等；按壩的用途可分為緩洪骨干壩、攔泥生產(chǎn)壩等；按建筑材料和施工方法可分為夯碾壩、水力沖填壩、定向爆破壩、堆石壩、干砌石壩、漿砌石壩等。2.淤地壩分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)淤地壩一般根據(jù)庫(kù)容、壩高、淤地面積、控制流域面積等因素分級(jí)。參考水庫(kù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并考慮群眾習(xí)慣叫法，可分為大、中、小三級(jí)。10/11/202333

表7—1為黃河中游水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范所列分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，供參考。表7—1淤地壩分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)容(萬(wàn)m3)壩高(m)單壩淤地面積(畝)控制流域面積(km2)大型500—100＞30＞150＞15中型100—1030—15150—3015—1小型＜10＜15＜30＜110/11/202334一般采用10年一遇或20年一遇。目前我國(guó)還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，表7—2和表7—3為黃河中游水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范提出的淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，供參考。（三）淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)10/11/202335（四）淤地壩的作用

淤地壩是小流域綜合治理中一項(xiàng)重要的工程措施，也是最后一道防線(xiàn)，它在控制水土流失，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面具有極大的優(yōu)越性。淤地壩的具體作用歸納如下：

1.穩(wěn)定和抬高侵蝕基點(diǎn)，防止溝底下切和溝岸坍塌，控制溝頭前進(jìn)和溝壁擴(kuò)張。2.蓄洪、攔泥、削峰，減少入河、入庫(kù)泥沙，減輕下游洪沙災(zāi)害。3.攔泥、落淤、造地，變荒溝為良田，可為山區(qū)農(nóng)林牧業(yè)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。10/11/2023364.1.2淤地壩工程規(guī)劃1.壩系布設(shè)（1）上淤下種，淤種結(jié)合（2）上壩生產(chǎn)，下壩攔淤（3）輪蓄輪種，蓄種結(jié)合（4）支溝滯洪、干溝生產(chǎn)（5）多漫少排，漫排兼顧（6）以排為主，漫淤灘地（7）高線(xiàn)排洪、保庫(kù)灌田（8）隔山鑿洞，鄰溝分洪（9）壩庫(kù)相間，清洪分治“攔洪蓄清”方式；“導(dǎo)洪蓄清”方式；“排洪蓄清”方式；（一）壩系規(guī)劃和布局10/11/2023372.壩系形成和建壩順序（1）壩系形成的順序流域壩系形成的順序根據(jù)其控制流域面積的大小和人力、財(cái)力等條件合理安排，一般有三種：先支后干；符合先易后難、工程安全和見(jiàn)效快的原則。先干后支；干溝寬闊成地多，群支匯干淤地快，但工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高，需投入較多的財(cái)力和人力。以干分段；按支分片，段片分治；當(dāng)流域面積較大鄉(xiāng)村多時(shí)，可以按壩系的整體規(guī)劃，分段劃片實(shí)行包干治理。10/11/202338（2）壩系中建壩的順序壩系中建壩的順序有兩種；

自下而上：從下游向上游逐座興建，形成壩系。這種順序可集中全部泥沙于一壩，淤地快，收益早；淤成一壩，上游始終有一個(gè)一定庫(kù)容的攔洪壩，確保下游壩地安全生產(chǎn)，并能供水灌溉；同時(shí)上壩可修在下壩末端的淤積面上，有利減少壩高和節(jié)省工程量，但采用這種順序打壩，初期工程量較大，需要的投工，投資也多。

自上而下：從上游向下游逐座修建，上壩修成時(shí)，再修下壩，依次形成壩系。這種順序，單壩控制流域面積小，來(lái)洪少，可節(jié)節(jié)攔蓄，工程安全可靠，且規(guī)模不大，易于實(shí)施。但壩系成地較慢，上游無(wú)壩攔蓄洪水，壩地防洪保收不可靠，初期防洪能力較差。10/11/2023393.流域建壩密度流域建壩密度應(yīng)根據(jù)降雨情況，溝道比降，溝壑密度，建壩淤地條件，按梯級(jí)開(kāi)發(fā)利用原則，因地制宜的規(guī)劃確定。據(jù)各地經(jīng)驗(yàn)，在溝壑密度5—7/km2，溝道比降2—3%，適宜建壩的黃土丘陵溝壑區(qū)，每平方公里可建壩3—5座；在溝壑密度3—5km/km2，適宜建壩的殘?jiān)珳羡謪^(qū)，每平方公里建壩2—4座；溝道比較大的土石山區(qū)，每平方公里建壩5—8座比較適宜。10/11/202340（二）壩址選擇

壩址選擇一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1.壩址在地形上要求河谷狹窄、壩軸線(xiàn)短，庫(kù)區(qū)寬闊容量大，溝底比較平緩。2.壩址附近應(yīng)有宜于開(kāi)挖溢洪道的地形和地質(zhì)條件。最好有鞍形巖石山凹或紅粘土山坡。還應(yīng)注意到大壩分期加高時(shí)，放、泄水建筑物的布設(shè)位置。3.壩址附近應(yīng)有良好的筑壩材料(土、砂、石料)，取用容易，施工方便，因?yàn)榻ㄖ牧系姆N類(lèi)、儲(chǔ)量、質(zhì)量和分布情況，影響到壩的類(lèi)型和造價(jià)。4.壩址地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，兩岸無(wú)疏松的坍土、滑坡體，斷面完整，岸坡不大于60°。壩基應(yīng)有較好的均勻性，其壓縮性不宜過(guò)大。巖層要避免活斷層和較大裂隙，尤其要避免有可能造成壩基滑動(dòng)的軟弱層。10/11/2023415.壩址應(yīng)避開(kāi)溝岔、彎道、泉眼，遇有跌水應(yīng)選在跌水上方。壩扇不能有沖溝，以免洪水沖刷壩身。6.庫(kù)區(qū)淹沒(méi)損失要小，應(yīng)盡量避免村莊、大片耕地、交通要道和礦井等被淹沒(méi)。有些地形和地質(zhì)條件都很好的壩址，就是因?yàn)檠蜎](méi)損失過(guò)大而被放棄，或者降低壩高，改變資源利用方式，這樣的先例并不少見(jiàn)。7.壩址還必須結(jié)合壩系規(guī)劃統(tǒng)一考慮。有時(shí)單從壩址本身考慮比較優(yōu)越，但從整體銜接、梯級(jí)開(kāi)發(fā)上看不一定有利，這種情況需要注意。10/11/2023424.1.3土壩設(shè)計(jì)（一）土壩樞紐布置與壩型選擇1.土壩樞紐布置

土壩樞紐布置是根據(jù)綜合利用的要求，把各項(xiàng)建筑物有機(jī)地、互相關(guān)聯(lián)地妥當(dāng)安排，各得其所。既要安全可靠，又要經(jīng)濟(jì)合理，要盡可能避免施工干擾，還要考慮運(yùn)行管理方便。在高山深谷地帶，河谷窄山坡陡，建筑物不易分散布置，只能緊湊一起，如岸坡溢洪道常與土壩連接，見(jiàn)下頁(yè)圖7-9。丘陵地帶河谷寬山坡平緩，而且常有埡口可布置溢洪道，建筑物可分散布置，施工方便，見(jiàn)下頁(yè)圖7-10?？傊?，應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件合理安排。10/11/20234310/11/2023442.土壩壩型選擇土壩是由土料填筑而成的擋水建筑物，它是淤地壩和小型水庫(kù)采用最多的一種壩型。（1）均質(zhì)土壩：用一種土料筑成的壩稱(chēng)為均質(zhì)土壩。這種壩型的優(yōu)點(diǎn)是就地取材，施工簡(jiǎn)單，投資也少，對(duì)壩基地條件要求較低。缺點(diǎn)是由于透水性大，抗?jié)B透破壞的能力弱。需要平緩壩坡，因而工程量較大。（2）心墻土壩：在壩體中用透水性小的粘性土作防滲心墻，置于壩體中部，構(gòu)成不透水心墻，而心墻兩側(cè)的壩體則用透水性較強(qiáng)的土料(礫石或風(fēng)化土料等)填筑而成，這種壩體稱(chēng)為心墻土壩。10/11/202345（3）斜心墻土壩對(duì)于土石壩，用斜心墻較好；（4）多種土質(zhì)壩有的壩址，儲(chǔ)藏著多種土質(zhì)，例如粘土、輕沙壤土、風(fēng)化巖等，本著就地取材、因材設(shè)計(jì)的精神，把各種土料合理地配置在適當(dāng)部位，就形成了多種土質(zhì)壩。（5）土石壩

土石組合壩簡(jiǎn)稱(chēng)土石壩，采用土石壩可以充分利用壩址附近的土石料，可以充分利用基坑開(kāi)挖、溢道開(kāi)挖的棄渣筑壩，這對(duì)于山谷地址尤其重要。根據(jù)石料配置的部位不同，土石壩可有幾種壩型，如圖7—11所示。10/11/20234610/11/202347（6）水力沖填壩水力沖填壩是利用丘陵溝壑區(qū)的天然地形，用水將溝壑兩岸高處的沖成泥漿，通過(guò)較陡的輸泥溝送到兩邊筑有圍埂的壩面沉淀池中，泥漿經(jīng)脫水固結(jié)，形成均勻密實(shí)的壩體。不均勻系數(shù)小的砂、粉制壤土、砂壤土等形成均質(zhì)壩。不均勻系數(shù)大的礫砂、風(fēng)化碎屑土、含礫土形成心墻壩。沉淀池寬則形成的心墻較寬，沉淀池窄形成的心墻較窄，但心墻與邊棱沒(méi)有明確的分界線(xiàn)。如下圖。10/11/202348（二）土壩斷面尺寸的擬定

1.壩頂寬度壩頂?shù)膶挾扰c壩高有關(guān)，壩體愈高則壩頂也應(yīng)愈高，可參考表7—9選定。當(dāng)壩頂有交通要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)交通部門(mén)有關(guān)公路等級(jí)規(guī)定來(lái)確定其寬度，一般單車(chē)道為5m，雙車(chē)道為7m。表7—9壩頂寬度參考表壩高（m）〈1010-2020-30〉30壩頂寬（m）22-33-44-610/11/2023492.土壩壩坡

土壩壩坡的陡緩是決定壩體穩(wěn)定的主要條件之一，可根據(jù)壩高、土料、施工方法和壩前是否經(jīng)常蓄水等條件，參考已建成的同類(lèi)土壩等擬定。水墜壩的壩坡還應(yīng)考慮沖填泥漿濃度、沖填速度和圍埂寬度等施工條件確定。水墜壩的壩坡應(yīng)滿(mǎn)足在施工期間的壩體穩(wěn)定，不發(fā)生滑坡事故，其壩坡應(yīng)比夯碾壩要緩些。對(duì)壩高超過(guò)15m的土壩，背水坡應(yīng)加設(shè)馬道，以增加壩身穩(wěn)定和減少暴雨對(duì)壩坡的沖刷,馬道寬為1.5—2.0m。一般在馬道處變坡，上陡下緩，表7—10所列山西省的土壩坡的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可供選用壩坡時(shí)參考。10/11/20235010/11/2023513.最大鋪底寬度的計(jì)算壩體溝床的最大鋪底寬度（見(jiàn)圖7—13），可按下式計(jì)算：式中：Bm—土壩最大鋪底寬（m）;b—壩頂寬；n—上下游壩坡馬道總數(shù)；m1—上游坡比；m2—下游坡比；H—最大壩高，m；b1—馬道高。10/11/2023524.1.4放水建筑物設(shè)計(jì)（一）放水建筑物

放水建筑物主要由取水和輸水兩部分組成。取水建筑物的形式有臥管和豎井；對(duì)水頭較高，流量較大或兼有排沙要求的水庫(kù)可采用放水塔。輸水建筑物有輸水涵洞，它與臥管或豎井連接，埋在壩下，與壩軸線(xiàn)基本垂直。放水建筑物是淤地壩工程不可少的組成部分。它的主要作用是：1．對(duì)于未淤滿(mǎn)的淤地壩，能排泄小型洪水，放空庫(kù)容，蓄洪落淤，攔蓄連續(xù)洪水，保證壩體安全。2．對(duì)于淤滿(mǎn)或計(jì)劃淤種的淤地壩，能及時(shí)排泄溝道常流水和壩內(nèi)積水，及早利用壩地，發(fā)展生產(chǎn)。3．對(duì)于暫作蓄水防洪壩使用時(shí)，可對(duì)下游土地放水灌溉。10/11/202353放水建筑物的位置選擇，應(yīng)考慮以下幾方面：1．在地質(zhì)上，應(yīng)最好修筑在巖石或堅(jiān)硬的地基上，以免發(fā)生不均勻沉陷，引起漏水，影響壩體安全。2．涵洞的放水高程應(yīng)按淤地面積大小決定，哪個(gè)高程能較快地淤出一定面積可供利用的耕地，就可放在哪個(gè)高程，而不同于小型水庫(kù)按“壽命”決定。如果下游有引用壩內(nèi)排水灌溉時(shí)，還應(yīng)滿(mǎn)足下游自流灌溉的要求。3．在平面布置上，盡可能放在溝道一側(cè)，使水流沿坡腳流動(dòng)，防止切割壩地，同時(shí)對(duì)壩地安全生產(chǎn)也是有利的。10/11/202354（二）豎井設(shè)計(jì)

豎井是淤地壩放水建筑物經(jīng)常采用的一種形式。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易掌握。豎井一般采用漿砌石修筑，布置在壩體上游坡腳，如圖。其斷面形狀多采用圓環(huán)形，也有方形的。其內(nèi)圓直徑（d）為0.5—2.0m。壁厚隨豎井的高度而異，一般為0.3—0.6m。10/11/202355（三）分級(jí)臥管設(shè)計(jì)臥管是修筑在壩體上游山坡上的漿砌石或混凝土放水管，如右圖。臥管的構(gòu)造簡(jiǎn)單，管理運(yùn)用方便，不易漏水，而且臥管可使用磚、石等材料建筑，不需金屬閘門(mén)和啟閉設(shè)備等，因此在淤地壩和小型水庫(kù)中應(yīng)用比較廣泛。臥管適用于5—25cm水頭，放水流量在0.1—4.0m3/s。10/11/202356（四）輸水涵洞設(shè)計(jì)

水流經(jīng)臥管或豎井消能后，即通過(guò)埋設(shè)在壩下的涵洞輸入壩體下游，輸水涵洞常用的斷面形式有圓形、矩形和拱頂矩形3種。根據(jù)其水流狀態(tài)的不同，又可分為有壓和無(wú)壓輸水涵洞兩種。在淤地壩和小型水庫(kù)中多采用無(wú)壓輸水涵洞，其中方形涵洞是采用較多的一種，構(gòu)造簡(jiǎn)單，用塊石砌筑洞底和兩邊側(cè)墻，用條石蓋板或混凝土蓋板，它適用于流量較小、洞身填土較低的中小型淤地壩。拱形涵洞，多適用于流量較大，洞身填土較高的大型淤地壩，一般多采用等截面半圓型砌拱涵。10/11/20235710/11/2023581.涵洞斷面尺寸的確定水流在涵洞內(nèi)同樣要求保持無(wú)壓狀態(tài)，洞內(nèi)水深不應(yīng)超過(guò)涵洞凈高的75%。涵洞斷面開(kāi)頭確定后，其尺寸的大小，一般按明渠均勻流公式試算確定。對(duì)方形涵洞，其水力要素可按以下簡(jiǎn)化方法確定：當(dāng)充水度（即水深與涵洞高的比值）為3/4（即75%）時(shí)，方涵過(guò)水?dāng)嗝?，水力半徑R=0.3B。2.涵洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壩下涵洞主要承受填土壓力，在外力作用下，洞身將產(chǎn)生彎矩及軸向力，如果涵洞的材料強(qiáng)度不夠，則會(huì)引起涵洞的破壞。因此結(jié)構(gòu)計(jì)算的目的，就是根據(jù)外力的大小和組合，確定涵洞各部分的尺寸及配筋等，使涵洞的設(shè)計(jì)符合經(jīng)濟(jì)、安全的原則。10/11/2023594.1小型水庫(kù)4.1.1概述水庫(kù)由擋水壩、溢洪道、放水建筑物三部分組成，通常稱(chēng)為水庫(kù)的“三大件”。如圖所示。在我國(guó)干旱、半干旱的水土流失地區(qū)，以灌溉為主，同時(shí)考慮綜合利用、壩高在30m以下的小型水庫(kù)是我們研究的主要對(duì)象。按國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，庫(kù)容100萬(wàn)--1000萬(wàn)m3的叫“?、裥退畮?kù)”，庫(kù)容10萬(wàn)--100萬(wàn)m3的叫“?、蛐退畮?kù)”。10/11/202360（一）庫(kù)址選擇庫(kù)址選擇是水庫(kù)工程中有關(guān)全局的問(wèn)題，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、安全、合理幾方面考慮。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)注意下列幾個(gè)問(wèn)題：1、地形要肚大口小。2、有適宜的集水面積。集水面積必須和蓄水庫(kù)容相適應(yīng)。3、壩址和庫(kù)址地質(zhì)良好，基礎(chǔ)穩(wěn)固，無(wú)下陷情況。4、庫(kù)址靠近灌區(qū)且比灌區(qū)高。5、壩址附近要有足夠和適用的建筑材料。6、壩址附近要有適宜開(kāi)挖溢洪道的山埡。7、水庫(kù)上游宜草木豐茂，因光禿的山嶺易受雨沖刷，水庫(kù)容易淤積，影響水庫(kù)壽命，另外，淹沒(méi)損失要小。除以上各點(diǎn)外，選擇庫(kù)址還要考慮施工、交通運(yùn)輸?shù)葪l件。10/11/202361（二）地質(zhì)調(diào)查

水庫(kù)地質(zhì)是決定性因素，主要調(diào)查庫(kù)底是否漏水，壩基是否堅(jiān)固。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，主要調(diào)查下列幾個(gè)問(wèn)題：1、調(diào)查庫(kù)區(qū)、壩址區(qū)的巖石種類(lèi)、性質(zhì)、分布規(guī)律及巖石的透水條件。2、調(diào)查庫(kù)區(qū)、壩址區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造(斷層、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及規(guī)律、溶洞的分布范圍及規(guī)律)。3、調(diào)查庫(kù)區(qū)、壩址區(qū)的水文地質(zhì)特征(含水層巖性、水位深度、水的化學(xué)性質(zhì)、地下水的成因類(lèi)型)，在壩基最好沒(méi)有承壓水或高承壓水。10/11/202362（三）地形測(cè)量

1、壩址地形測(cè)量：測(cè)量范圍包括壩身、溢洪道及放水洞等。比例尺用1/1000-1/2000。2、集水面積測(cè)量；3、庫(kù)容測(cè)量與計(jì)算：庫(kù)容測(cè)量在于繪出水庫(kù)的水位——庫(kù)容關(guān)系曲線(xiàn)。4、建筑材料調(diào)查；5、水文資料的搜集與調(diào)查：徑流資料、泥沙資料、洪水資料；6、流域覆被、淹沒(méi)遷移及社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查：（1）調(diào)查庫(kù)區(qū)林木生長(zhǎng)、山坡陡緩等情況；（2）調(diào)查水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)的田地、成材林木及其它建筑物；（3）調(diào)查灌區(qū)面積；（4）了解灌區(qū)主要農(nóng)作物種類(lèi)、面積、生長(zhǎng)期、耕作制度等。10/11/2023634.1.2水庫(kù)的特征曲線(xiàn)和特征水位（一）水庫(kù)的特征曲線(xiàn)水庫(kù)的特征曲線(xiàn)用以描述水庫(kù)庫(kù)區(qū)地形特征，一般包括水庫(kù)面積曲線(xiàn)和水庫(kù)容積曲線(xiàn)，它是水庫(kù)規(guī)劃的基本資料之一。

1.水庫(kù)面積曲線(xiàn)水庫(kù)建成后，隨著水庫(kù)水位(高程)不同，水庫(kù)的水面面積也不同，這個(gè)水位與面積的關(guān)系曲線(xiàn)簡(jiǎn)稱(chēng)為水庫(kù)面積曲線(xiàn)。2.水庫(kù)容積曲線(xiàn)水庫(kù)容積曲線(xiàn)是表示水庫(kù)各種水位與庫(kù)容之間關(guān)系的。10/11/20236410/11/202365（二）水庫(kù)的特征水位一般表示水庫(kù)工作狀況的水位有四個(gè)(如圖8-7)。10/11/2023661、設(shè)計(jì)低水位(死水位)(H低)

保證放水建筑物泄放渠道設(shè)計(jì)流量的最低水位；同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足水庫(kù)泥沙淤積、發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等多方面的要求。設(shè)計(jì)低水位以下的庫(kù)容稱(chēng)為死庫(kù)容。2、設(shè)計(jì)蓄水位(H設(shè))蓄水至滿(mǎn)庫(kù)時(shí)的水位稱(chēng)為設(shè)計(jì)蓄水位。設(shè)計(jì)低水位以上，設(shè)計(jì)蓄水位以下所包圍的庫(kù)容叫興利庫(kù)容(V興)。3、設(shè)計(jì)洪水位(H洪)當(dāng)水庫(kù)遭遇到設(shè)計(jì)洪水溢洪時(shí)所達(dá)到的最高水位。它是設(shè)計(jì)壩高的依據(jù)。設(shè)計(jì)蓄水位到設(shè)計(jì)洪水位之間的庫(kù)容稱(chēng)為防洪庫(kù)容(V防)。4、校核洪水位(H校)當(dāng)水庫(kù)遭遇到比設(shè)計(jì)洪水更大的校洪水溢洪時(shí)所達(dá)到的最高水位稱(chēng)為校核洪水位，設(shè)計(jì)洪水位到校核洪水位之間的庫(kù)容稱(chēng)為超高庫(kù)容(V超)。

水庫(kù)的總庫(kù)容為:V總＝V死＋V興＋V防＋V超。10/11/2023674.1.3死庫(kù)容和死水位的確定以灌溉為主的小型水庫(kù)，死庫(kù)容主要滿(mǎn)足兩個(gè)要求：死水位應(yīng)保證水庫(kù)自流灌溉；死庫(kù)容應(yīng)滿(mǎn)足泥沙淤積要求.（一）死水位應(yīng)保證水庫(kù)自流灌溉死水位即設(shè)計(jì)低水位,主要是由灌區(qū)高程控制條件所決定。由灌溉區(qū)規(guī)劃可推算出渠首設(shè)計(jì)引水高程，也就是放水建筑物的下游水位。如圖8-8上的B點(diǎn)高程。10/11/202368然后加上泄放渠道設(shè)計(jì)流量時(shí)放水建筑物所必須的最小水頭Hmin，即可得到設(shè)計(jì)低水位。在規(guī)劃階段，Hmin可依經(jīng)濟(jì)指標(biāo)估計(jì)，在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，則應(yīng)根據(jù)渠道設(shè)計(jì)流量及放水建筑物的形式、尺寸進(jìn)行詳細(xì)的水力學(xué)計(jì)算推出。在特枯年份的抗旱季節(jié)，往往不能按正常流量放水，只要水庫(kù)有水就應(yīng)盡量泄放，故設(shè)計(jì)低水位以下到放水建筑物進(jìn)口底檻A點(diǎn)高程之間的水庫(kù)庫(kù)容也是可以利用的。真正的死庫(kù)容是放水建筑物進(jìn)口底檻高程以下的那部分無(wú)法自流的庫(kù)容。10/11/202369（二）死庫(kù)容應(yīng)滿(mǎn)足泥沙淤積的要求以灌溉為主的水庫(kù)，主要要求滿(mǎn)足上述的條件。但對(duì)于多沙性河流，必須校核死庫(kù)容能否滿(mǎn)足泥沙淤積的要求。一般小型水庫(kù)按有泥沙觀測(cè)資料、無(wú)泥沙觀測(cè)資料、用壩前淤高估算水庫(kù)使用年限3種方法計(jì)算年淤積量及水庫(kù)使用年限。10/11/2023704.1.4水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

設(shè)計(jì)低水位選定以后，就可依據(jù)水庫(kù)來(lái)水及用水資料進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，求出興利庫(kù)容，根據(jù)水庫(kù)容積曲線(xiàn)，就可換算成設(shè)計(jì)蓄水位。若灌溉面積大，天然徑流量小，則還有一個(gè)經(jīng)濟(jì)比較的問(wèn)題，即先擬定幾個(gè)方案進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，選擇出經(jīng)濟(jì)合理的灌溉面積，從而定出設(shè)計(jì)蓄水位。10/11/202371（一）水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能由對(duì)水庫(kù)的來(lái)水和用水的特性分析可知，來(lái)水和用水之間，往往不相適應(yīng)，這種不適應(yīng)性，有的反映在1年內(nèi)，如有的月份來(lái)水遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用水，有的月份來(lái)水小于用水，但整個(gè)年的來(lái)水量還是能滿(mǎn)足年用水量要求；有的則不僅在年內(nèi)，同時(shí)還存在于年與年之間。為了滿(mǎn)足用水部門(mén)一定設(shè)計(jì)保證率下的用水要求，對(duì)于前一種情況，只要對(duì)徑流的年內(nèi)變化按用水要求作重新分配便可解決，這種調(diào)節(jié)周期不超過(guò)一年的調(diào)節(jié)稱(chēng)為年調(diào)節(jié)；對(duì)后一種情況，不但要對(duì)徑流的年內(nèi)變化，而且要對(duì)年與年之間的徑流變化按用水量要求進(jìn)行重新分配才能解決，此時(shí)徑流調(diào)節(jié)周期超過(guò)一年，這種稱(chēng)為多年調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)計(jì)算所需要解決的問(wèn)題是：在來(lái)水、用水及灌溉設(shè)計(jì)保證率已定的情況下，計(jì)算所需的興利庫(kù)容。有時(shí)也可以在興利庫(kù)容已知時(shí)，求水庫(kù)在灌溉設(shè)計(jì)保證率下的供水能力(灌溉面積)或在供水能力(灌溉面積)一定的情況下，所能達(dá)的設(shè)計(jì)保證率。10/11/202372右圖表示某水庫(kù)來(lái)水W和用水M的頻率曲線(xiàn)，二線(xiàn)在S點(diǎn)交，其交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率為Ps。若來(lái)水與用水呈函數(shù)關(guān)系，當(dāng)水庫(kù)的設(shè)計(jì)保證率P設(shè)1<Ps，則年來(lái)水量大于年用水量，只需進(jìn)行年調(diào)節(jié)就可解決問(wèn)題。若水庫(kù)的設(shè)計(jì)保證率P設(shè)2>Ps，則年來(lái)水量小于年用水量，要滿(mǎn)足枯水年份的用水，僅對(duì)該枯水年的徑流年調(diào)節(jié)已不符合要求，必須對(duì)徑流進(jìn)行多年調(diào)節(jié)。S點(diǎn)稱(chēng)為完全調(diào)節(jié)點(diǎn)。10/11/202373（二）年調(diào)節(jié)水庫(kù)1、調(diào)節(jié)計(jì)算原理調(diào)節(jié)計(jì)算的原理是把調(diào)節(jié)周期分為苦干計(jì)算時(shí)段,并按時(shí)序進(jìn)行逐時(shí)段的水庫(kù)水量平衡計(jì)算,則可求得水庫(kù)的蓄泄過(guò)程及所需的興利庫(kù)容?式中:△V——計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫(kù)蓄水量的增減值,蓄水增加時(shí)為正,蓄水量減少時(shí)為負(fù);Q入——計(jì)算時(shí)段內(nèi)流入水庫(kù)的流量(即來(lái)水量);q出——計(jì)算時(shí)段內(nèi)從水庫(kù)流出的流量(包括各用水部門(mén)的用水量和各種水量損失,如蒸發(fā)?滲漏等,有時(shí)還有棄水或冰凍)10/11/202374在具體計(jì)算時(shí),一般是從蓄水期(來(lái)水大于用水,有余水蓄在水庫(kù)里)開(kāi)始作為調(diào)節(jié)計(jì)算的起點(diǎn),也就是說(shuō),調(diào)節(jié)計(jì)算是按調(diào)節(jié)年度進(jìn)行的,所謂調(diào)節(jié)年度,就是水庫(kù)從蓄水期開(kāi)始作為調(diào)節(jié)年度的起點(diǎn),水庫(kù)蓄滿(mǎn)后又經(jīng)供水期將水庫(kù)放空為調(diào)節(jié)年度的終結(jié)(也就是下一調(diào)節(jié)年度的開(kāi)始)?年調(diào)節(jié)水庫(kù)來(lái)水和用水的配合有兩種情況?圖8-11為水庫(kù)運(yùn)用一次地情況,圖中代表來(lái)水過(guò)程,q-t代表用水過(guò)程,也就是說(shuō),水庫(kù)在一個(gè)調(diào)節(jié)年度內(nèi),充滿(mǎn)一次,瀉空一次?

在這種情況下,V2(圖中陰影部分面積)是惟一的來(lái)水不足量,就能保證這一年用水需要,故水庫(kù)興利庫(kù)容為V=V2?10/11/202375對(duì)于圖8-12中的第a種情況,V1>V2,V3>V4,即每次的余水都超過(guò)了每次的不足水量,水庫(kù)的兩次運(yùn)用是獨(dú)立的,不互相影響,因此,水庫(kù)的興利庫(kù)容應(yīng)取兩個(gè)不足水量中的較大者,即V=V4?只要興建興利庫(kù)容等于V4的水庫(kù),就能保證水庫(kù)在兩次運(yùn)用中都能滿(mǎn)足用水要求?而對(duì)于圖8-12中的第b種情況,V1>V2,V3<V4，要滿(mǎn)足V4時(shí)期的用水要求,必須事先存蓄一部分水量,也就是要存蓄V3所不能滿(mǎn)足的那一部分水量(V4-V3)?這時(shí)候,水庫(kù)的興利庫(kù)容應(yīng)為10/11/2023762、長(zhǎng)系列法（1）不計(jì)入損失的年調(diào)節(jié)計(jì)算列表法列表法就是根據(jù)來(lái)水過(guò)程線(xiàn)和用水過(guò)程線(xiàn),應(yīng)用水量平衡原理,逐時(shí)段進(jìn)行列表計(jì)算,計(jì)算出來(lái)水和用水的差值,即余水量和缺水量,最后根據(jù)不同的運(yùn)用情況,分析出這一調(diào)節(jié)年度所需的興利庫(kù)容?式中:W來(lái)——計(jì)算時(shí)段內(nèi)的來(lái)水量;W用——計(jì)算時(shí)段內(nèi)的用水