農(nóng)學(xué)課件第三章水土保持工程措施

水土保持工程措施第三章基本內(nèi)容:水土保持工程措施的基本類型、特點(diǎn)及其作用；坡面治理工程規(guī)劃設(shè)計(jì)；溝壑治理工程規(guī)劃設(shè)計(jì)；治沙工程措施教學(xué)重點(diǎn)：斜坡固定工程；山坡截留工程；溝頭防治工程；梯田工程；淤地壩工程;工程治沙措施教學(xué)目的:熟悉水土保持工程措施的基本類型及其特點(diǎn);初步掌握水土保持基本工程措施的規(guī)劃設(shè)計(jì)一、水土保持工程措施的類型和特點(diǎn)

水土保持工程措施(projectmeasuresofwaterandsoilconservation)是指為達(dá)到保持水土，合理利用山區(qū)水土資源，防治水土流失危害而修筑的各種建筑物。它是流域水土保持綜合治理措施體系的主要組成部分，是改善流域環(huán)境的措施之一，它與水土保持生物措施及其他措施同等重要。第一節(jié)

水土保持工程措施概述水土保持工程措施根據(jù)興修目的及其應(yīng)用條件，可以分為以下四種類型：（一）山坡防護(hù)工程簡(jiǎn)單地講，山坡防護(hù)工程是指為防治山坡水土流失而修筑的一些工程措施。這類工程主要有：梯田、攔水溝埂、水平溝、水平階、水簸箕、魚鱗坑、山坡截流溝、水窖（旱井）、蓄水池以及穩(wěn)定斜坡下部的擋土墻等。特點(diǎn):實(shí)施簡(jiǎn)單;投資少;效果好;易于被群眾接受梯田（二）山溝治理工程山溝治理工程是指為固定溝床，攔蓄泥沙，防止或減輕山洪及泥石流災(zāi)害而在山區(qū)溝道中修筑的各種工程措施。這類工程主要有：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)田為目的的淤地壩及溝道護(hù)岸工程等。特點(diǎn):技術(shù)要求高;投資大（三）山洪導(dǎo)排工程山洪導(dǎo)排工程主要是防止山洪、泥石流的危害，保護(hù)村莊、道路、工礦企業(yè)及生產(chǎn)安全。這類工程主要有：排洪溝、導(dǎo)流堤、泄水建筑物等。特點(diǎn):在流域水土流失治理中，實(shí)施技術(shù)要求較高，投資較大。（四）小型水利工程這類工程主要有：小水庫、塘壩、淤灘造田、引洪漫地、引水上山等。特點(diǎn):在流域水土流失治理中，實(shí)施技術(shù)要求較高，投資較大，在實(shí)際應(yīng)用中往往可以兼有山坡防護(hù)工程、山溝治理工程、山洪導(dǎo)排工程的作用，不但能防止和減輕水土流失，而且可有效利用水沙資源。二、水土保持工程的作用（一）山坡防護(hù)工程的作用在于用改變小地形的方法防止和減輕坡地土壤流失，將雨水及融雪水就地?cái)r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、牧草以及林木可以利用的土壤水分。同時(shí)，將未能就地?cái)r蓄的坡地徑流引入小型蓄水工程。在有發(fā)生重力侵蝕危險(xiǎn)的坡地上，可以修筑排水工程或支擋建筑物防止滑坡。（二）山溝治理工程的作用在于防止溝頭前進(jìn)、溝床下切，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，使山洪安全排泄，對(duì)溝口沖積錐不造成災(zāi)害。（三）山洪導(dǎo)排工程的作用在于防止山洪或泥石流危害溝口沖積錐上的房屋、工礦企業(yè)、道路、農(nóng)田及具有重大意義的防護(hù)對(duì)象等。（四）小型水利工程的作用在于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(shí)，灌溉農(nóng)田，提高作物產(chǎn)量。第二節(jié)坡面治理工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)一、坡面治理工程規(guī)劃（一）規(guī)劃原則區(qū)域性的水土保持規(guī)劃應(yīng)從小流域開始，在規(guī)劃小流域綜合治理時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮水土保持工程措施與生物措施、農(nóng)業(yè)耕作措施之間的合理配置的原則。應(yīng)全面分析坡面工程、溝道工程、山洪導(dǎo)排工程及小型水利工程之間的相互聯(lián)系，工程與生物相結(jié)合，實(shí)行溝道、山坡兼治，上、下游治理相配合的原則。應(yīng)作到“預(yù)防為主、全面規(guī)劃、綜合治理、因地制宜、加強(qiáng)管理、注重效益”的原則。（二）規(guī)劃目標(biāo)根據(jù)指導(dǎo)思想和規(guī)劃原則，按照小流域的實(shí)際情況，因地制宜地采取各種有效治理措施，最終應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)為：減少水土流失；恢復(fù)地表植被；合理利用土地資源；合理利用水資源；實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)。（三）規(guī)劃內(nèi)容坡面治理工程規(guī)劃主要內(nèi)容為：土地利用規(guī)劃、灌溉工程規(guī)劃、排水工程規(guī)劃、小型水利工程、支擋工程規(guī)劃、田間道路工程規(guī)劃等。土地利用規(guī)劃（landuseplan）是根據(jù)小流域的自然條件，按當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境條件對(duì)土地進(jìn)行合理的分配，即對(duì)耕地、林地、城鎮(zhèn)、交通、水面等占地進(jìn)行規(guī)劃，其中耕地、城鎮(zhèn)、交通、人工水面面積在滿足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件下，應(yīng)盡可能小，而林地應(yīng)盡可能的大。灌溉工程規(guī)劃（irrigationengineeringplan）是根據(jù)耕地灌溉要求來配置的基礎(chǔ)設(shè)施，規(guī)劃中應(yīng)采用節(jié)約水資源、節(jié)約土地資源、壽命長(zhǎng)、管理方便的方法

小型水利工程（smallwaterconservancyprojects）是根據(jù)小流域的自然條件和耕地灌溉要求進(jìn)行規(guī)劃，即以蓄水、引水為主的五小水利工程規(guī)劃。支擋工程規(guī)劃是根據(jù)小流域內(nèi)的工程地質(zhì)問題，采取相應(yīng)的工程措施，防止水土流失和土壤侵蝕進(jìn)一步擴(kuò)大，即擋墻、護(hù)坡等工程規(guī)劃。田間道路工程規(guī)劃是根據(jù)小流域的自然條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求進(jìn)行規(guī)劃，一般是小型機(jī)耕道和生產(chǎn)道的規(guī)劃。二、坡面治理工程設(shè)計(jì)坡面治理工程包括斜坡固定工程，山坡截流和溝頭防護(hù)工程等。（一）斜坡固定工程斜坡穩(wěn)定性直接關(guān)系到斜坡上和斜坡附近的工礦、交通設(shè)施和房屋建筑等安全。因此實(shí)施必要的工程措施是十分重要的。

斜坡固定工程是指為防止斜坡巖土體的運(yùn)動(dòng)，保證斜坡穩(wěn)定而布置的工程措施，包括擋墻、抗滑樁、削皮、反壓填土、排水工程、護(hù)坡工程、滑動(dòng)帶加固工程和植物固坡措施等。（1）擋墻擋墻（retainingwall）又稱擋土墻，可防止崩塌、小規(guī)?；录按笠?guī)?；虑熬壍脑俅位瑒?dòng)。檔墻的構(gòu)造有以下幾類：重力式、半重力式、倒T型或L型、扶壁式、支垛式、棚架扶壁式和框架式等（圖3－1）。（1）重力式（2）半重力式（3）倒T型（4）支垛式（5）框架扶碧式圖3—1擋墻橫斷面圖重力式擋墻可以防止滑波和崩塌，適用于坡腳較堅(jiān)固，允許承載力較大，抗滑穩(wěn)定較好的情況。根據(jù)建筑材料和形式，重力式擋墻又分為片石垛、漿砌石擋墻、混凝土或鋼筋混凝土擋墻和空心擋墻（明洞）等。片石垛可就地取材，施工簡(jiǎn)單，透水性好，適用于滑動(dòng)面在坡腳以下不深的中小型滑坡，不適用于地震區(qū)的滑坡。淺層中小型滑坡的重力式擋墻宜建在滑坡前，若滑動(dòng)面有幾個(gè)且滑坡體較薄，可分級(jí)支擋。其他幾種類型的擋墻多用于防止斜坡崩塌，一般用鋼筋混凝土修建。倒T型因自重輕，需利用坡體的重量，適用于4－6m的高度；扶壁式和支垛式因有支擋，適用于5m以上的高度；棚架扶壁式只用于特殊情況?？蚣苁揭卜Q垛式，是重力式的一個(gè)特例，由木材、混凝土構(gòu)件、鋼筋混凝土構(gòu)件或中空管裝配成框架，框架內(nèi)填片石，它又分疊合式、單傾斜式和雙傾斜式。框架式結(jié)構(gòu)較柔韌，排水性好，滑坡地區(qū)采用較多。加筋土擋墻是由土工合成材料與填土構(gòu)成的一種新型擋土墻，該種擋土墻不用砂石料和混凝土，對(duì)環(huán)境有利，施工方便，透水性好，對(duì)邊坡穩(wěn)定有利。（3）削坡（scaling）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，減少下滑力?；驴煞譃榛瑒?dòng)部分和抗滑部分，滑動(dòng)部分一般是滑坡體的后部，它產(chǎn)生下滑力；抗滑部分即滑坡前端的支撐部分，它產(chǎn)生抗滑阻力。所以削坡的對(duì)象是滑動(dòng)部分，當(dāng)高而陡的巖質(zhì)斜坡受節(jié)理縫隙切割，比較破碎，有可能崩塌墜石時(shí)，可剝除危巖，削緩坡頂部。當(dāng)斜坡高度較大時(shí)，削坡常分級(jí)留出平臺(tái)。反壓填土是在滑坡體前面的抗滑部分堆土加載，以增加抗滑力。填土可筑成抗滑土堤，土要分層夯實(shí)，外露坡面應(yīng)干砌片石或種植草皮，堤內(nèi)側(cè)要修滲溝，土堤和老土間修隔滲層，填土?xí)r不能堵住原來的地下水出口，要先做好地下水引排工程。（4）排水工程排水工程（drainageworks）可減免地表水和地下水對(duì)坡體穩(wěn)定的不利影響，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。①地表水排除工程地表水排出工程（surfacedrainageworks）的作用：一是攔截地表水，二是防止地表水大量滲入，并盡快匯集排走。它包括防滲工程和排水溝工程。防滲工程包括整平夯實(shí)和鋪蓋阻水，可以防止雨水、泉水和池水的滲透。當(dāng)斜坡上有松散土體分布時(shí)，應(yīng)填平坑洼和裂縫并整平夯實(shí)。鋪蓋阻水是一種大面積防止地表水滲入坡體的措施，鋪蓋材料有粘土、混凝土和水泥砂漿，粘土一般用于較緩的坡。排水溝布置在斜坡上，一般呈樹枝狀，充分利用自然溝谷。當(dāng)坡面較平整，或治理標(biāo)準(zhǔn)較高時(shí)，需要開集水溝和排水溝，構(gòu)成排水系統(tǒng)。排水溝工程可采用砌石、瀝青鋪面、半圓形鋼筋混凝土槽、半圓形波紋管等形式，有時(shí)采用不鋪砌的溝渠，其滲透和沖刷較強(qiáng)，效果差。排除淺層（約3m以上）的地下水可用暗溝和明暗溝。暗溝分為集水暗溝和排水暗溝。集水暗溝用來匯集淺層地下水，排水暗溝連接集水暗溝，把匯集的地下水作為地表水排走。其底部布置有孔的鋼筋混凝土管或石籠，底部可鋪設(shè)不透水的杉皮、聚已烯布或?yàn)r青板，面和上部設(shè)置樹枝及砂礫組成的過濾層，以防淤塞。明暗溝即在暗溝上同時(shí)修明溝，可以排除滑坡區(qū)的淺層地下水和地表水。

排水洞的作用是攔截儲(chǔ)備疏導(dǎo)深層地下水。排水洞分截水隧洞和排水隧洞。截水隧洞修筑在病害斜坡外圍，用來攔截旁引補(bǔ)給水；排水隧洞布置在病害斜坡內(nèi)，用于排泄地下水。滑坡的截水隧洞洞底應(yīng)低于隔水層頂板，或在滑坡后部滑動(dòng)面之下，開挖頂線必須切穿含水層，其襯砌拱頂又必須低于滑動(dòng)面，截水隧洞的軸線應(yīng)大致垂直于水流方向。排水隧洞洞底應(yīng)布置在含水層以下，在滑坡區(qū)應(yīng)位于滑動(dòng)面以下，平行于滑動(dòng)方向布置在滑坡前部，根據(jù)實(shí)際情況選擇滲井、滲管、分支隧洞和仰斜排水孔等措施進(jìn)行配合。排水隧洞邊墻及拱圈應(yīng)留泄水孔和填反濾層。（2）抗滑樁抗滑樁（frictionpile）是穿過滑坡體將其固定在滑床的樁柱。使用抗滑樁，土方量小，施工需有配套機(jī)械設(shè)備，工期短，是廣泛采用的一種抗滑措施。根據(jù)滑坡體厚度、推力大小、防水要求和施工條件等，選用木樁、鋼樁、混凝土樁或鋼筋（鋼軌）混凝土樁等。木樁可用于淺層小型土質(zhì)滑坡或?qū)ν馏w臨時(shí)攔擋，但強(qiáng)度低，抗水性差，所以滑坡防止中常用鋼樁和鋼筋混凝土樁。（3）削坡（scaling）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，減少下滑力?；驴煞譃榛瑒?dòng)部分和抗滑部分，滑動(dòng)部分一般是滑坡體的后部，它產(chǎn)生下滑力；抗滑部分即滑坡前端的支撐部分，它產(chǎn)生抗滑阻力。所以削坡的對(duì)象是滑動(dòng)部分，當(dāng)高而陡的巖質(zhì)斜坡受節(jié)理縫隙切割，比較破碎，有可能崩塌墜石時(shí)，可剝除危巖，削緩坡頂部。當(dāng)斜坡高度較大時(shí)，削坡常分級(jí)留出平臺(tái)。反壓填土是在滑坡體前面的抗滑部分堆土加載，以增加抗滑力。填土可筑成抗滑土堤，土要分層夯實(shí)，外露坡面應(yīng)干砌片石或種植草皮，堤內(nèi)側(cè)要修滲溝，土堤和老土間修隔滲層，填土?xí)r不能堵住原來的地下水出口，要先做好地下水引排工程。（4）排水工程排水工程（drainageworks）可減免地表水和地下水對(duì)坡體穩(wěn)定的不利影響，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。①地表水排除工程地表水排出工程（surfacedrainageworks）的作用：一是攔截地表水，二是防止地表水大量滲入，并盡快匯集排走。它包括防滲工程和排水溝工程。防滲工程包括整平夯實(shí)和鋪蓋阻水，可以防止雨水、泉水和池水的滲透。當(dāng)斜坡上有松散土體分布時(shí)，應(yīng)填平坑洼和裂縫并整平夯實(shí)。鋪蓋阻水是一種大面積防止地表水滲入坡體的措施，鋪蓋材料有粘土、混凝土和水泥砂漿，粘土一般用于較緩的坡。排水溝布置在斜坡上，一般呈樹枝狀，充分利用自然溝谷。當(dāng)坡面較平整，或治理標(biāo)準(zhǔn)較高時(shí)，需要開集水溝和排水溝，構(gòu)成排水系統(tǒng)。排水溝工程可采用砌石、瀝青鋪面、半圓形鋼筋混凝土槽、半圓形波紋管等形式，有時(shí)采用不鋪砌的溝渠，其滲透和沖刷較強(qiáng)，效果差。②地下水排出工程地下水排除工程（undergrounddrainageworks）的作用是排除和截?cái)酀B透水。它包括滲溝、明暗溝、排水孔、排水洞和截水墻等。滲溝的作用是排除土壤水和支撐局部土體，比如可在滑坡體全前布置滲溝。有泉眼的斜坡上，滲溝應(yīng)布置在泉眼附近和潮濕的地方。滲溝深度一般大于2m，以便充分疏干土壤水。溝底應(yīng)置于潮濕帶以下較穩(wěn)定的土層內(nèi)，并應(yīng)鋪砌防滲。排除淺層（約3m以上）的地下水可用暗溝和明暗溝。暗溝分為集水暗溝和排水暗溝。集水暗溝用來匯集淺層地下水，排水暗溝連接集水暗溝，把匯集的地下水作為地表水排走。其底部布置有孔的鋼筋混凝土管或石籠，底部可鋪設(shè)不透水的杉皮、聚已烯布或?yàn)r青板，面和上部設(shè)置樹枝及砂礫組成的過濾層，以防淤塞。明暗溝即在暗溝上同時(shí)修明溝，可以排除滑坡區(qū)的淺層地下水和地表水。

排水洞的作用是攔截儲(chǔ)備疏導(dǎo)深層地下水。排水洞分截水隧洞和排水隧洞。截水隧洞修筑在病害斜坡外圍，用來攔截旁引補(bǔ)給水；排水隧洞布置在病害斜坡內(nèi)，用于排泄地下水。滑坡的截水隧洞洞底應(yīng)低于隔水層頂板，或在滑坡后部滑動(dòng)面之下，開挖頂線必須切穿含水層，其襯砌拱頂又必須低于滑動(dòng)面，截水隧洞的軸線應(yīng)大致垂直于水流方向。排水隧洞洞底應(yīng)布置在含水層以下，在滑坡區(qū)應(yīng)位于滑動(dòng)面以下，平行于滑動(dòng)方向布置在滑坡前部，根據(jù)實(shí)際情況選擇滲井、滲管、分支隧洞和仰斜排水孔等措施進(jìn)行配合。排水隧洞邊墻及拱圈應(yīng)留泄水孔和填反濾層。（5）護(hù)坡工程作用:防止崩塌，特點(diǎn):這比削坡節(jié)省投工，速度快。類型:常見的有,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。干砌片石和混凝土砌塊護(hù)坡用于坡面有涌水，邊坡小于1：1，高度小于3的情況，涌水較大時(shí)應(yīng)設(shè)反濾層，涌水很大時(shí)最好采用盲溝。防止沒有涌水的軟質(zhì)巖石和密實(shí)土斜坡的巖石風(fēng)化，可用漿砌片石和混凝土護(hù)坡。邊坡小于1：1的用混凝土，邊坡1：0.5－1：1的用鋼筋混凝土。上文已提到，漿砌片石護(hù)坡可以防止巖石風(fēng)化和水流沖刷，適用于較緩的坡。格狀條護(hù)坡是用預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)直接澆制混凝土和鋼筋混凝土，修成格式建筑物，格內(nèi)可進(jìn)行植被防護(hù)。有涌水的地方干砌片石。為防止滑動(dòng)，應(yīng)固定框格交叉點(diǎn)或深埋橫向框條。在基巖裂隙小，沒有大崩塌發(fā)生的地方，為防止基巖風(fēng)化剝落，進(jìn)行噴漿或混凝土護(hù)坡。若能就地取材，用可塑膠泥噴涂則較為經(jīng)濟(jì)，可塑膠泥也可作噴漿的墊層。注意不要在有涌水和凍脹嚴(yán)重的坡面噴漿或噴混凝土。

在有裂隙的堅(jiān)硬的巖質(zhì)斜坡上，為了增大抗滑力或固定危巖，可用錨固法，所用材料為錨栓或頂應(yīng)力鋼筋。在危巖土鉆孔直達(dá)基巖一定深度，將鋼筋末端固定后要施加頂應(yīng)力，為了不把滑面以下的穩(wěn)定巖體拉裂，事先要進(jìn)行抗拉試驗(yàn)，使錨固末端達(dá)滑面以下一定深度，并且相鄰錨固孔的深度不同。根據(jù)坡體穩(wěn)定計(jì)算求得的所需克服的剩余下滑力來確定預(yù)應(yīng)力大小和錨孔數(shù)量。

（6）滑動(dòng)帶加固措施防治沿軟弱夾層的滑坡，加固滑動(dòng)帶是一項(xiàng)有效措施。即采用機(jī)械的或物理化學(xué)的方法，提高滑動(dòng)帶強(qiáng)度，防止軟弱加層進(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。普通灌漿法采用由水泥、粘土等普通材料制成的漿液，用機(jī)械方法灌漿。為較好地充填固結(jié)滑動(dòng)帶，對(duì)出露的軟弱滑動(dòng)帶，可以撬挖掏空，并用高壓氣水沖洗清除，也可鉆孔至滑動(dòng)面，在孔內(nèi)用炸藥爆破，以增大滑動(dòng)帶和滑床巖土體的裂隙度，然后填入混凝土，或借助一定的壓力把漿液灌入裂縫。這種方法可以增大坡體的抗滑能力，又可防滲阻水。由于普通灌漿法需要爆破或開清除軟弱滑動(dòng)帶，所以化學(xué)灌漿法比較省工?；瘜W(xué)灌漿法采用由各種高分子化學(xué)材料配制的漿液，借助一定的壓力把漿液灌入鉆孔。漿液充滿裂隙后不僅可增加滑動(dòng)帶強(qiáng)度，還可以防滲阻水。我國(guó)常采用的化學(xué)灌漿材料有水玻璃、鉻木素、丙凝、尿醛樹脂、丙強(qiáng)等、石灰加固法是根據(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陰離子而使土體穩(wěn)定。具體方法是在滑坡地區(qū)均勻布置一些鉆孔，鉆孔要達(dá)到滑動(dòng)面下一定深度，將孔內(nèi)水抽干，加入生石灰小塊達(dá)滑動(dòng)帶以上，填實(shí)后加水，然后用土填滿鉆孔。（7）土工網(wǎng)植物固坡工程坡面鋪土工網(wǎng)后，種植植物能防止徑流對(duì)坡面的沖刷，減小徑流速度，增加入滲，在坡度不大于50°的坡上，能在一定程度上防止崩塌和小規(guī)?；?。植物根系有利于控制坡面面蝕、細(xì)溝狀侵蝕、淺層塊體運(yùn)動(dòng)及增強(qiáng)土體抗剪強(qiáng)度，增加斜坡穩(wěn)定性，減緩地表徑流，減輕地表侵蝕，保護(hù)坡腳。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(hù)墻上加上植物措施，可以增加這些擋墻的強(qiáng)度。（8）落石防護(hù)工程作用:懸崖和陡坡上的危石對(duì)坡下的交通設(shè)施、房屋建筑及人身安全生產(chǎn)會(huì)有很大威脅，而落石預(yù)測(cè)很困難，所以要及早進(jìn)行防護(hù)。常用的落石防治工程有：防落石棚、擋墻加攔石柵、囊式柵、利用樹木設(shè)置的鐵絲網(wǎng)和金屬網(wǎng)覆蓋等。建落石棚，將鐵路和公路遮蓋起來是最可靠的辦法之一，防落石棚可用混凝土和鋼材制成。在擋墻上設(shè)置攔石柵是經(jīng)常采用的一種方法。囊式柵欄即防止落石墜入線路的金屬網(wǎng)。在距落石發(fā)生源不遠(yuǎn)處，如果落石能量不大，可利用樹木設(shè)置鐵絲網(wǎng)，其效果很好。在特殊需要的地方，可將坡面覆蓋上金屬網(wǎng)或全成纖維網(wǎng)，以防石塊崩落。

(二)、山坡截流溝山坡截流溝（catchdrain，cut-offdrain）是在斜坡上每隔一定距離，在平行等高線或近平行等高線修筑的水溝。1.截流溝的作用山坡截流溝能截?cái)嗥麻L(zhǎng)，阻截徑流，減免徑流沖刷，將分散的坡面徑流集中起來，輸送到蓄水工程里或直接輸送到農(nóng)田、草地或林地。山坡截流溝與等高耕作、梯田、澇池、溝頭防護(hù)以及引洪漫地等措施相配合，對(duì)保護(hù)其下部的農(nóng)田、防止溝頭前進(jìn)，防治滑坡，維護(hù)村莊和公路、鐵路的安全有重要作用。

2.截流溝的布置一般情況下坡地均可修截流溝。截流溝與縱向布置的排水溝相連，把徑流排走。截流溝在坡面上均勻布置，間距隨坡度增大而減小（表3－1）。實(shí)地勘查定線時(shí)，要查明蓄水工程的位置和容積、坡面地形、植被等特點(diǎn)，收集降雨資料，先大致確定截流溝的線路，要能將集水區(qū)的最大暴雨徑流全部輸導(dǎo)至蓄水工程。

表3－1山坡截流溝間距坡度溝間距（m）％（°）31.73042.32552.92263.42074.01984.6189－105.1－5.716.511－136.3－7.41514－168.0－9.051417－239.38－12.571324－3713.29－201238－4021－21.811.5為防止滑坡，在滑坡可能發(fā)生的邊界以外5m處可設(shè)置一條截流溝，若坡面面積大，徑流量大，則設(shè)置多條。如果有公路或多級(jí)削坡平臺(tái)馬道，則應(yīng)充分利用其內(nèi)側(cè)設(shè)置截水溝。溝道、道路或凹地，雨季常發(fā)生集中的暴雨徑流，可在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修土石壩或柳樁壩等水建筑物，再挖截流溝截引山洪。3.截流溝斷面設(shè)計(jì)①溝道縱坡（gradient）為使水流達(dá)到不沖不淤流速（no-scouringno-siltingvelocity），溝底應(yīng)保持一定坡度，當(dāng)設(shè)計(jì)流量為0.03－0.10m3／s時(shí)，可取1／300－1／1000；當(dāng)設(shè)計(jì)流量為0.1－0.3m3／s時(shí)，可取1／800－1500。設(shè)計(jì)洪峰流量

(3—1)式中：Q為過水流量，m3/s；C為流量系數(shù)；i為最大暴雨強(qiáng)度，m/s；A為集水面積，m2截流溝各斷面流量不同，距蓄水工程愈近，流量愈大。

②溝道橫斷面先假設(shè)－橫斷面，按謝才公式計(jì)算流速：

式中：V為流速，m/s；R為水力半徑。求得V后，若屬不沖不淤流速，則按Q＝VW校核；若與洪峰流量相符，則橫斷面可行。否則改變斷面尺寸，重新設(shè)計(jì)。

截流溝各段的斷面尺寸不同，應(yīng)分段設(shè)計(jì)，但若集水面積不大、溝道不長(zhǎng)，可只設(shè)計(jì)一個(gè)斷面。(四)、溝頭防護(hù)工程溝頭（gullyhead）侵蝕的防治，應(yīng)按流量的大小和地形條件采取不同的溝頭防護(hù)工程。根據(jù)溝頭防護(hù)工程的作用，可將其分為蓄水式溝頭防護(hù)工程和排水式溝頭防護(hù)工程兩類。1.蓄水式溝頭防護(hù)工程當(dāng)溝上部來水較少時(shí)，可采用蓄水式溝頭防護(hù)工程，即沿溝邊修筑一道或數(shù)道水平半圓環(huán)形溝埂，攔蓄上游坡面徑流，防止徑流排入溝道。溝的長(zhǎng)度、高度和蓄水容量按設(shè)計(jì)來水量而定。蓄水式溝頭防護(hù)工程又分為溝埂式與埂墻澇池式兩種類型。

第一道封溝埂與溝頂?shù)木嚯x，一般等于2—3倍溝深，至少相距5—l0m，以免引起溝壁崩塌。各溝間距可用下式計(jì)算：

式中：L為封溝埂的間距，

m；H為埂高，m；

I為最大地面坡度，％。溝埂長(zhǎng)度、埂高和溝深等尺寸，視溝頭地形坡度、所能獲得的蓄水容積、設(shè)計(jì)來水量、土質(zhì)等條件決定(圖3—2)。圖3—2封溝埂與蓄水溝斷面圖

計(jì)算步驟如下：先初步擬定溝埂的尺寸及長(zhǎng)度，算出溝埂的蓄水容積y接近設(shè)計(jì)宋水量1V(可按10—20年一遇的暴雨計(jì)算)，則設(shè)計(jì)的溝埂斷面滿足要求；若LV比y小得多，可縮小溝埂的尺寸及長(zhǎng)度；若W>V，則需增設(shè)第二道溝埂。在上方封溝埂蓄滿水之后，水將溢出。為了確保封溝埂的安全，可在埂頂每隔10-15m的距離挖一個(gè)深20一30cm，寬1—2m的溢流口，并以草皮鋪蓋或石塊鋪砌，使多余的水通過溢流口流入下方蓄水溝埂內(nèi)。埂墻澇池式溝頭防護(hù)：當(dāng)溝頭以上匯水面積較大，并有較平緩的地段時(shí)，則可開挖澇池群。各個(gè)澇池應(yīng)互相連通，組成連環(huán)澇池，以最大限度地?cái)r蓄地表徑流，防止和控制溝頭侵蝕。同時(shí)澇池之內(nèi)存蓄的水也可得以利用。澇池的尺寸與數(shù)量等應(yīng)該與設(shè)計(jì)來水量相適應(yīng)，以避免水少池干或水多澇池容納不下的現(xiàn)象。一般可按10一20年一遇的暴雨來設(shè)計(jì)。

2.泄水式溝頭防護(hù)工程溝頭防護(hù)以蓄為主，作好坡面與溝頭的蓄水工程，變害為利。但在下列情況下可考慮修建泄水式溝頭防護(hù)工程：一種情況當(dāng)溝頭集水面積大且來水量多時(shí)，溝埂已不能有效地?cái)r蓄徑流；另一種情況受侵蝕的溝頭臨近村鎮(zhèn)，威脅交通，而又無條件或不允許采取蓄水式溝頭防護(hù)時(shí)，必須把徑流導(dǎo)至集中地點(diǎn)通過泄水建筑物排泄入溝，溝底還要有消能設(shè)施以免沖刷溝底。一般泄水式溝頭防護(hù)工程有支撐式懸臂跌水、圬工式陡坡跌水和臺(tái)階式跌水三種類型。支撐式懸臂跌水頭防護(hù)：在溝頭上方水流集中的跌水邊緣，用木板、石板、混凝土或鋼板等做成槽狀(圖3一3)，使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，可用漿砌石作成消力池，或碎石堆于跌水基部以防沖刷。圬工式陡坡跌水溝頭防護(hù)：陡坡是用石料、混凝土或鋼材等制成的急流槽，因槽的底坡大于水流臨界坡度，所以—般發(fā)生急流。陡坡式溝頭防護(hù)一般用于落差較小，地形降落線較長(zhǎng)的地點(diǎn)。為了減少急流的沖刷作用，有時(shí)采用人工方法增加急流槽的粗糙程度。圖3—3懸臂式水?dāng)嗝鎴D

臺(tái)階式跌水溝頭防護(hù)：此種泄水工程可用石塊或磚加砂漿砌筑而成，施工技術(shù)主要是清基砌石，不太困難，但需石料較多，要求質(zhì)量較高。臺(tái)階式溝頭防護(hù)，按其形式不同可分為兩種：?jiǎn)渭?jí)式和多級(jí)式。單級(jí)臺(tái)階式跌水多用于跌差不大(<1．5—2．5m)，而地形降落比較集中的地方。多級(jí)臺(tái)階式跌水多用于跌差較大而地形降落距離較長(zhǎng)的地方。在這種情況下如采用單級(jí)臺(tái)階式跌水，因落差過大，下游流速大，必須做很堅(jiān)固的消力池，建筑物的造價(jià)高。

臺(tái)階式跌水溝頭防護(hù)工程的斷面可按下列公式計(jì)算，以保證工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

式中：h為泄水槽水深，m；

b為泄水槽底寬，

Q:為設(shè)計(jì)洪水流量，m3／s。(五)、梯田工程梯田（terrace）的修筑不僅歷史悠久，而且普遍分布于世界各地，尤其是在地少人多的第三世界國(guó)家的山丘地區(qū)。中國(guó)是世界上最早修筑梯田的國(guó)家之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)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(xiàng)重要措施。作用:梯田可以改變地形坡度，攔蓄雨水，增加土壤水分，防治土壤流失，達(dá)到保水、保土、保肥目的，同改進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)結(jié)合，能大幅度地提高產(chǎn)量從而為貧困山區(qū)退耕陡坡、種草種樹、促進(jìn)農(nóng)林牧副業(yè)全面發(fā)展創(chuàng)造了前提條件。所以，梯田是改造坡地，保持水土全面發(fā)展山區(qū)、丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施。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。1.梯田的分類梯田按斷面形式可分為水平梯田（benchterrace）、坡式梯田、反坡梯田（adverseslopeterrace）、隔坡梯田和波浪式梯田等幾種類型。按田坎建筑材料可分為土坎梯田、石坎梯田、植物田坎梯田。按利用方式分，有農(nóng)用梯田、果園梯田和林木梯田等

按施工方法分，有人工梯田和機(jī)修梯田。一般以道路、渠道為骨干劃分耕作區(qū)，每個(gè)耕作區(qū)面積以3一6公頃為宜。在每個(gè)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。一般應(yīng)掌握以下幾點(diǎn)要求：地塊的平面形狀，應(yīng)基本上順等高線呈長(zhǎng)條形、帶狀布置；黃土高原坡改梯工程地塊布置必須注意“大彎取勢(shì)，小彎取直”，不強(qiáng)求一律順等高線，以免把田面的縱向修成連續(xù)的“s”形，不利于機(jī)械耕作；田面應(yīng)保留1／300—1／500的比降，以利自流灌溉；田塊長(zhǎng)度一般是150—200m，如地形限制，地畛長(zhǎng)度最好不要小于l00m。

2.梯田的斷面設(shè)計(jì)梯田斷面設(shè)計(jì)的基本任務(wù)，是確定在不同條件下梯田的最優(yōu)斷面。其要求：一是要適應(yīng)機(jī)耕和灌溉要求；二是要保證安全與穩(wěn)定；三是要挖填土方平衡。商洛地區(qū)梯田圖3—4梯田橫斷面設(shè)計(jì)一般根據(jù)土質(zhì)和地面坡度先選定田坎高和側(cè)坡(指田坎邊坡)，然后計(jì)算田面寬度，也可根據(jù)地面坡度、機(jī)耕和灌溉需要先定田面寬，然后計(jì)算田埂高(圖3—4)①設(shè)計(jì)參數(shù)一般根據(jù)土質(zhì)和地面坡度先選定田坎高和側(cè)坡(指田坎邊坡)，然后計(jì)算田面寬度，也可根據(jù)地面坡度、機(jī)耕和灌溉需要先定田面寬，然后計(jì)算田埂高(圖3—6)。從圖3—6可以看出，田面愈寬，耕作愈方便，但田坎愈高，挖(填)土方量愈大，用工愈多，田坎也不易穩(wěn)定。在黃土丘陵區(qū)一般田面寬以30m左右為宜，緩坡上寬些，陡坡上窄些，最窄不要小于8m；田坎高以1．5—3m為宜，緩坡上低些，陡坡上高些，最高不要超過4m。各要素之間具體計(jì)算方法(單位均為m)：田面毛寬： 田埂占地： 田面凈寬：

田埂高度田面斜寬

②梯田田面寬度的設(shè)計(jì)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?jiān)?、緩坡地區(qū)：農(nóng)耕地一般坡度在50以下，在實(shí)現(xiàn)梯田化以后，可以采用較大型拖拉機(jī)及其配套農(nóng)具耕作，一般把25—30m寬的田面作為一個(gè)耕作小區(qū)。丘陵陡坡地區(qū)：坡度在l0°一30°，一般采用小型農(nóng)機(jī)進(jìn)行耕作，8—10m寬的田面是合適的，田埂高度在1m左右為宜，這一寬度無論對(duì)于畦灌或噴灌都可以滿足。總之，田面寬度設(shè)計(jì)，既要有原則性，又要有靈活性。原則性就是要必須在適應(yīng)機(jī)耕和灌溉的同時(shí)，最大限度的省工。靈活性就是在保證這一原則的前提下，根據(jù)具體條件，確定適當(dāng)?shù)膶挾龋荒芨鶕?jù)某一具體寬度，一成不變。

③埂坎外坡的設(shè)計(jì)梯田埂坎外坡的基本要求是，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。在一定的土質(zhì)和坎高條件下，埂坎外坡緩穩(wěn)定性好，但占地大。反之，埂坎外坡陡，則占地少，穩(wěn)定性較差。合理的外坡必須進(jìn)行埂坎穩(wěn)定坡度的土力學(xué)分析。

常見的溝壑治理工程有谷坊、淤地壩、小型水庫、攔沙壩等。一、谷坊工程設(shè)計(jì)谷坊（checkdam，gullycontroldam）是山區(qū)溝道內(nèi)為防止溝床沖刷及泥沙災(zāi)害而修筑的橫向擋攔建筑物，又名防沖壩、沙土壩、閘山溝等。谷坊高度一般小于3m，是水土流失地區(qū)溝道治理的一種主要工程措施。第三節(jié)溝壑治理工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)（一）谷坊的作用谷坊的作用有：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。但谷坊的主要作用是防止溝床下切。因此，在考慮溝道是否應(yīng)該修建谷坊時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)研究該段溝道是否會(huì)發(fā)生沖刷下切。（二）谷坊的分類谷坊分類往往按所使用的建筑材料不同、使用年限不同和透水性不同進(jìn)行分類。根據(jù)使用年限不同，可分為永久性谷坊和臨時(shí)性谷坊。漿砌石谷坊、混凝土谷坊和鋼筋混凝土谷坊為永久性谷坊，其余基本上屬于臨時(shí)性谷坊。按谷坊的透水性質(zhì)，可分為不透水性谷坊，如土谷坊、漿砌石谷坊、混凝土谷坊、鋼筋混凝土谷坊等。透水性谷坊，只起攔沙掛淤作用，如插柳谷坊、干砌石谷坊等。

谷坊類型選擇取決于地形、地質(zhì)、建筑材料、勞力、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、防護(hù)目標(biāo)和對(duì)溝道利用的遠(yuǎn)景規(guī)劃等多種因素,并且由于在一條溝道內(nèi)往往需連續(xù)修筑多座谷坊，形成谷坊群，才能達(dá)到預(yù)期效果，因此谷坊所需的建筑材料也較多。所以選擇類型應(yīng)就地取材為好。（三）谷坊高度與間距谷坊高度的確定，一般應(yīng)依據(jù)所采用的建筑材料來確定谷坊的高度，但主要以能承受水壓力和土壓力而不被破壞為原則。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)。在谷坊淤滿之后，其淤積泥沙的表面不可能絕對(duì)水平，而具有一定坡度，稱穩(wěn)定坡度。根據(jù)壩后淤積土的土質(zhì)來決定淤積物表面的穩(wěn)定坡度I0：砂土為0.5%，粘土壤為0.8%，粘土為1%，粗砂兼有卵石子者為2%。根據(jù)谷坊高度H、溝底天然坡度I以及谷坊壩后淤土表面穩(wěn)定坡度I0，可按下式計(jì)算谷坊水平間距L：

（四）谷坊位置的選擇如前所述，谷坊修建的主要目的是固定溝床，防止沖刷下切。因此，在選擇谷坊壩址時(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空間；④在有支流匯合的情形下，應(yīng)在匯合點(diǎn)的下游建造谷坊；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

（五）谷坊設(shè)計(jì)1、土谷坊土谷坊就是用土料做成的小土壩，壩體結(jié)構(gòu)與淤地壩、小水庫的土壩相似，主要區(qū)別在于其規(guī)模小，且壩體內(nèi)一般不設(shè)置泄水管。其斷面尺寸參見表3—2。壩高臨水潑(內(nèi)坡)背水潑（外坡）壩頂寬（m）壩腳寬（m）壩身需用土寬（m）心墻尺寸（m）上寬下寬低寬高寬1.01：11：1.1．04．03．8-------2.01：1.51：11．06．00．80．81．00.61.53.01：1.51：1.51．510．018．00.81.00.62.54.01：2.01：1.52.016.036．00.81.50.73.55.01：2.51：2.03.025.571.30.82.00.94.5表3—2土谷坊斷面尺寸2.石谷坊石谷坊就是用石料筑成的小石壩，在石料來源充足的地方，以及水流沖刷力大的地方，宜修筑石谷坊。干砌石谷坊砌筑時(shí)不用沙漿，優(yōu)點(diǎn)在于可以節(jié)約工料，在含沙量大的山洪溝道中，也不需設(shè)泄水孔，同時(shí)沒有整體傾倒的危險(xiǎn)。其缺點(diǎn)是斷面尺寸及石料用量大于漿砌石谷坊，整體性不好，安全、穩(wěn)定較差。在常流水的較大的荒溪內(nèi)，一般修筑永久性的漿砌石谷坊。石谷坊常用的形式有三種：階梯式石谷坊，拱壩式石谷坊及梯形式石谷坊。階梯式石谷坊系用較方正的大塊石鋪砌而成。外坡為1∶1，內(nèi)坡為1∶0.2。外坡成階梯狀，可起消能作用，減少下游沖刷。砌筑外坡時(shí)，自下而上逐層內(nèi)縮。每層內(nèi)縮的長(zhǎng)度一般與厚度相等，約0.3m。施工時(shí)必須注意上下層石塊搭接，壓入部分至少占石料全長(zhǎng)的1/3，以便連接鞏固。拱壩式石谷坊適于在溝窄水急的地點(diǎn)修建，由于水流及泥沙的作用力系通過拱壩傳遞到兩岸上，因此，兩岸需要有堅(jiān)固的巖石或堅(jiān)實(shí)的土層，否則不能采用。梯形石谷坊斷面較大，穩(wěn)定性較高，但用料多。經(jīng)驗(yàn)梯形斷面的頂寬為0.8—1.0，外坡1∶1.5—1∶2.0，內(nèi)坡1∶0.5。清基對(duì)于石谷坊的安全有很大關(guān)系，根據(jù)壩基處的條件不同可采用不同的方法。石谷坊的下游，如果溝道洪水流量大，則需做護(hù)坦，其長(zhǎng)度一般約為壩高的2—3倍，厚50—70cm。3、柳樁編籬谷坊柳樹多的地區(qū)，可在較小的支毛溝上部的土質(zhì)溝床上修建柳樁編籬谷坊。

柳樁編籬谷坊的形式是多種多樣的，在定線、清基后，開挖深、寬各0.5m的溝槽一道，其長(zhǎng)度應(yīng)保證切入溝坡1m，采用從溝內(nèi)取出的土，修筑下方的海漫，其長(zhǎng)度為谷坊的高度的1.5倍，挖好溝槽之后，沿上下兩側(cè)各栽入一行長(zhǎng)1.5m直徑為5—10m的柳樁，樁距20—25cm，插入土中0.5m，埋柳樁時(shí)，注意防止傷破柳樁外皮，并使芽眼向上，然后用末端直徑為1.5cm左右的2年生柳梢編籬，兩端均應(yīng)深入溝坡1m，盡量編得緊密結(jié)實(shí)。編籬呈拱形，拱背向上，其曲度為籬長(zhǎng)的1/8左右。編籬的中部比兩側(cè)應(yīng)稍低些，使水流只向谷坊集中，以免沖毀兩側(cè)溝坡。最后在迎水面培土，與編籬高度齊平，夯實(shí)后可種草皮防沖。4、枝梢谷坊用藤條或鉛絲等將梢料（枝梢或柴草）綁成直徑為0.4—0.5m梢捆，每距0.5m捆一道；再將梢捆順?biāo)鞣较蚍旁谕诤玫幕A(chǔ)上，梢頂向下游，一層梢捆上壓一層礫石或泥土，層層壓實(shí)，逐層內(nèi)縮。每個(gè)梢捆上釘木樁2—3個(gè)，樁距1.0m。各樁間用鉛絲系緊，木樁入土深1.0—1.5m。谷坊兩端應(yīng)嵌入溝岸0.5—1.0m，壩頂上壓直徑0.15—0.2m橫木2根，以免流水沖動(dòng)梢捆。5、柳樁塊石谷坊在塊石或卵石多的溝谷中，可采用這種谷坊。這種谷坊也是一種生物工程。施工方法：用長(zhǎng)1.5—2.5m左右，直徑10cm以上的新鮮柳樁，埋入土中，其深度不小于1m。柳樁排數(shù)一般為2—3排，每排相距50—80cm，排內(nèi)株間距離約50cm。排間底部用柳枝縱向鋪放，并埋土壓實(shí)，土厚15—20cm。柳枝應(yīng)盡量伸到下游排樁以外，可起防沖作用。上下游的排樁都用柳枝編籬，在上下相對(duì)的柳樁之間最好用鐵絲連接。最后再用石塊或卵石填入樁間，填石高度低于樁頂10—15cm。這種谷坊施工簡(jiǎn)易，能緩流攔沙，有一定抗御山洪沖刷的能力。6、鐵絲石籠谷坊這種谷坊的特點(diǎn)是有一定的變形能力，在溝底發(fā)生沖刷后，能自動(dòng)下沉，繼續(xù)起保護(hù)溝床的作用。主要優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)易，造價(jià)低廉，就地取材，施工迅速，是一種半永久性的建筑物。在竹子多產(chǎn)地區(qū)，可用竹條編成籠子，有的地區(qū)用柳條編成籠子。鐵絲石籠，常用8號(hào)或10號(hào)鐵絲，格眼尺寸6—12cm，籠的長(zhǎng)度通常在10m以下，直徑為0.3—1.0m。7、木料谷坊在木料來源豐富而石料缺乏的地方，如林區(qū)等，可采用木料谷坊。木料谷坊的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)及施工比較容易，費(fèi)用也不高。該類型的谷坊穩(wěn)定性低，容易滑動(dòng)，使用年限短，容易腐朽，最好先進(jìn)行防腐處理，再行施工，在有常流水的溝道中，木料常淹泡于水，不與空氣接觸，木料不易腐爛。

8、混凝土谷坊混凝土谷坊優(yōu)點(diǎn)是整體性好，安全，穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)。由于受水流沖刷、泥沙磨損和塊石碰撞，表層混凝土標(biāo)號(hào)應(yīng)在C15-C20之間為好。塊石混凝土谷坊，砌石的孔隙率為40%由混凝土填充，60%為塊石體積，該種谷坊主要材料毛塊石可以就地取材，節(jié)約水泥，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低。鋼筋混凝土谷坊，在山洪及泥石流危及經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的防護(hù)對(duì)象時(shí)，如果當(dāng)?shù)厝狈Σ牧?，需從外地運(yùn)輸，則采用鋼筋混凝土谷坊較為適合。這種谷坊便于隨著泥沙的淤積而分期加高。二、淤地壩工程設(shè)計(jì)淤地壩（checkdam，silt-trapdam，soilsavingdam）系指在溝道里為了攔泥、淤地所建的壩，壩內(nèi)所淤成的土地稱為壩地。淤地壩可以有效控制泥沙的運(yùn)移，是水土流失地區(qū)溝道治理的一項(xiàng)行之有效的水土保持工程措施，多分布于黃土高原地區(qū)。建壩的方法有：夯碾壩、水中填土法筑壩、定向爆破的水力沖填壩等。（一）淤地壩的組成、分類和作用1、淤地壩的組成淤地壩建造主要目的在于攔泥淤地，一般不長(zhǎng)期蓄水，其下游也無灌溉要求。隨著壩內(nèi)淤積面的逐年提高，壩體與壩地能較快地連成一個(gè)整體，實(shí)際上壩體可以看作是一個(gè)重力式擋土墻。一般淤地壩由壩體（dam）、溢洪道（spillway）、放水建筑物（waterreleaseworks）三個(gè)部分組成，其布置形式如圖3—5所示。圖3—5淤地壩示意圖

壩體是擋水擋泥建筑物，用以擋蓄洪水，淤積泥沙，抬高淤積面。溢洪道是泄水建筑物，當(dāng)淤地壩洪水位超過設(shè)計(jì)高度時(shí)，就由溢洪道排出，以保證壩體的安全和壩地的正常生產(chǎn)。放水建筑物多采用豎井式和臥管式，庫內(nèi)清水等通過放水設(shè)備排泄到下游。淤地壩設(shè)計(jì)、施工，管理技術(shù)與水庫有相同的方面，也有不同的方面。淤地壩在構(gòu)成上亦有大壩、溢洪道和放水涵管，但由于它主要用于攔泥而非長(zhǎng)期蓄水，因此，淤地壩比水庫大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)低，壩坡比較陡，對(duì)地質(zhì)條件要求低，壩基、岸坡處理和背水坡腳排水設(shè)施簡(jiǎn)單。淤地壩在設(shè)計(jì)和運(yùn)用上一般可不考慮壩基滲漏和放水驟降等問題。

2、淤地壩的分類和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（1）淤地壩的分類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)

分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)庫容(萬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＜13）淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)（designingfloodstandard）淤地壩建設(shè)洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一般采用10年一遇或20年一遇。按《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》SL204-98確定，表3—3和表3—4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。

工程等級(jí)大型中型小型洪水重現(xiàn)期（年）設(shè)計(jì)校核30—2020—1010300—200200—100100—50設(shè)計(jì)淤積年限（年）30—2020—105—24）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，它在控制土壤流失，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面具有極大的優(yōu)越性。通過各地建造的淤地壩調(diào)查分析后，淤地壩的作用可歸納如下：穩(wěn)定和抬高侵蝕基面，防止溝底下切和溝岸坍塌，控制溝頭前進(jìn)和溝壁擴(kuò)張；蓄洪、攔泥、削峰，減輕下游洪沙災(zāi)害；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。

（5）淤地壩布置形式淤地壩布置形式由溝道地形、地質(zhì)條件、泥沙情況、鄰溝分洪布置、利用形式以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的合理性與可能性等多種因素來確定。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)開發(fā)利用原則，因地制宜的規(guī)劃確定。一般在溝壑密度5—7km/km2，溝道比降2％—3％，適宜建壩的丘陵溝壑區(qū)，每km2可建壩3—5座；在溝壑密度3—5km/km2，適宜建壩的殘塬溝壑區(qū)，每km2建壩2—4座；溝道比較大的土石山區(qū)，每km2建壩5—8座比較適宜。（6）壩址選擇壩址（damsite）的選擇在很大程度上取定于地形和地質(zhì)條件，除此之外還必須結(jié)合工程樞紐布置、整體規(guī)劃、淹沒情況和經(jīng)濟(jì)條件等綜合考慮，一個(gè)好的壩址必須滿足攔洪或淤地效益大、工程量小和工程安全三個(gè)基本要求。在選擇壩址時(shí)，要提出壩型建議。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、壩軸線短，庫區(qū)寬闊容量大，溝底比較平緩。壩址附近應(yīng)有宜于開挖溢洪道的地形和地質(zhì)條件。最好有鞍形巖石山凹。還應(yīng)注意到壩體分期加高時(shí)，放、泄水建筑物的布置位置。②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、儲(chǔ)量、質(zhì)量和分布情況，影響到壩的類型和造價(jià)。③壩址地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，兩岸無疏松的坍土、滑坡體，斷面完整，岸坡不大于60°。壩基應(yīng)有較好的均勻性，其壓縮性不宜過大。巖層要避免活段斷層和較大裂隙，尤其要避免有可能造成壩基滑動(dòng)的軟弱層。④壩址應(yīng)避開溝岔、彎道、泉眼，遇有跌水，應(yīng)選在跌水上方。壩身不能有沖溝，以免洪水沖刷壩身。⑤庫區(qū)淹沒損失要小，應(yīng)盡量避免村莊、大片耕地、交通要道和礦井等被淹沒。有些地形和地質(zhì)條件都很好的壩址，就是因?yàn)檠蜎]損失過大而被放棄，或者降低壩高，改變資源利用方式。⑥壩址還必須結(jié)合樞紐規(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)開發(fā)上看不一定有利。

（7）資料收集和地形測(cè)量進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，一般需要收集和實(shí)測(cè)如下資料：地形、地貌資料：地形、地貌資料包括所在流域位置、面積、水系、所屬行政、水土保持類型區(qū)、地形和地貌特點(diǎn)。①樞紐平面布置圖，在1：10000地形圖標(biāo)出。②庫區(qū)地形圖，一般采用1：5000或1：2000的地形圖。等高線間距用2—5m，測(cè)圖淹沒范圍10m以上?？梢杂脕碛?jì)算淤地面積、庫容和淹沒范圍，繪制高程與淤地面積曲線和高程與庫容曲線。③壩址地形圖，一般采取1：1000或1：500的實(shí)測(cè)現(xiàn)狀地形圖，等高線間距0.5—1m，可用此圖布置壩體、溢洪道和泄水洞，估算大壩工程量，安排施工期土石場(chǎng)、施工導(dǎo)流、交通運(yùn)輸?shù)?。④溢洪道、涵洞等建筑物所在位置的縱、橫斷面圖：橫斷面圖用1：100—1：200比例尺；縱橫面圖可用不同比例尺，縱、橫比例尺倍數(shù)應(yīng)不大于5。兩種圖可用來設(shè)計(jì)建筑物計(jì)算挖填土石方量。⑤地質(zhì)和水文地質(zhì)資料：區(qū)域或流域地質(zhì)平面圖；壩址地質(zhì)斷面圖；壩址地質(zhì)構(gòu)造，河床覆蓋層厚度及物質(zhì)組成，有無形成地下水庫條件等；溝道地下水、泉逸出地段及其分布狀況。⑥水質(zhì)：內(nèi)容包括總離子含量、礦化度（mL/g）、總硬度、總堿度及pH值在區(qū)域變化規(guī)律，為預(yù)防壩地鹽堿化提供資料。⑦水文氣象資料：包括孤水、暴雨、洪水、徑流、泥沙情況，氣溫變化和凍結(jié)深度等。⑧天然建筑材料：包括土、砂、石、砂礫料的分布，結(jié)構(gòu)性質(zhì)和儲(chǔ)量等。⑨社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查資料：包括流域內(nèi)人口、勞力、家畜、土地利用現(xiàn)狀、土壤流失情況、交通運(yùn)輸、電力，施工機(jī)械、居民點(diǎn)、淹沒損失、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系膯蝺r(jià)、治理現(xiàn)狀及治理經(jīng)驗(yàn)。8）集水面積測(cè)算及庫容曲線繪制①集水面積計(jì)算計(jì)算集水面積的方法很多，一般淤地壩的控制集水面積可用求積儀法、幾何法、經(jīng)驗(yàn)公式法。②淤地壩壩高與庫容、面積關(guān)系曲線繪制淤地面積和庫容的大小是淤地壩工程設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，而它又是隨著壩高而變化的，確定其值時(shí)，一般采用繪制壩高與淤地面積和庫容關(guān)系曲線，以備設(shè)計(jì)時(shí)用繪制的方法有等高線法和橫斷面法，以下僅對(duì)等高線法做一簡(jiǎn)單介紹。利用庫區(qū)地形圖，等高距按地形條件選擇，一般為2—5m。計(jì)算時(shí)首先量出各層等高線間的面積，在計(jì)算各層間庫容及累計(jì)庫容，然后繪出壩高—庫容及壩高—淤地面積關(guān)系曲線。相鄰兩等高線間的體積為： （3—15）式中：Vn為相鄰兩等高線之間的體積，m3；Fn，F(xiàn)n+1為相鄰兩等高線對(duì)應(yīng)的面積，m2；Hn為兩相鄰等高線的高差，m。9）淤地壩水文計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨量、設(shè)計(jì)洪峰流量、設(shè)計(jì)洪水總量、調(diào)洪演算（storagerouting）等淤地壩水文計(jì)算內(nèi)容，參見《水文學(xué)》有關(guān)章節(jié)。（10）淤地壩壩高的確定淤地壩除了攔泥淤地外，還有防洪的要求。所以，淤地壩的庫容由兩部分組成：一部分為攔泥庫容，另一部分為滯洪庫容（flooddetentionstorage）。而相應(yīng)于該兩部分庫容的壩高，即為攔泥壩高和滯洪壩高。因此，淤地壩的總高等于攔泥壩高、滯洪壩高及安全超高之和（圖3—6）.·攔泥壩高圖3—6淤地壩壩高與庫容關(guān)系示意圖①淤地面積淤地壩的淤地面積是隨著壩高的增加而增大的，但增長(zhǎng)速度逐漸趨于緩慢，甚至近于停止。所以，設(shè)計(jì)攔泥壩高時(shí)需要作技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案比較，應(yīng)以較少的筑壩投資獲得較大的淤地面積。②淤滿期限它是確定攔泥壩高的重要參數(shù)，其值應(yīng)在安全防洪的前提下，用盡早受益的原則來確定。例如，山西省根據(jù)群眾筑壩經(jīng)驗(yàn)，淤地壩淤平年限定為：10—15年，中型淤地壩5—10年，小型淤地壩5年以下。

③工程量和施工方法淤地壩一般在當(dāng)年汛期前達(dá)到防汛壩高。所以應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)洪水、施工方法和勞力等情況，估算可能完成的工程量，分析完成設(shè)計(jì)壩高的可能性。④攔泥壩高的確定設(shè)計(jì)時(shí)，首先分析該壩的壩高—淤地面積—庫容關(guān)系曲線，初步選定經(jīng)濟(jì)合理的攔泥壩高，再由其關(guān)系曲線中查得相應(yīng)壩高得攔泥庫容，其次由初擬壩高加上滯洪壩高和安全超高的初估值，一般為3.0—4.0m，作為全壩高來估算其壩體的工程量。根據(jù)施工方法、工期和社隊(duì)經(jīng)濟(jì)情況等，判斷實(shí)現(xiàn)初選攔泥壩高的合理性。然后由該壩所控流域內(nèi)的年平均輸沙量求得淤平年限。⑤懸移質(zhì)輸沙量計(jì)算有長(zhǎng)期實(shí)測(cè)資料的多年平均懸移質(zhì)年輸沙量的計(jì)算，當(dāng)資料系列足夠長(zhǎng)時(shí)，歷年懸移質(zhì)年輸沙量的平均值具有一定的穩(wěn)定性。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：以均方誤差在10％左右為控制誤差的標(biāo)準(zhǔn)，40—50年的實(shí)測(cè)懸移質(zhì)資料計(jì)算的多年平均輸沙量才能反映該河流的實(shí)際來沙量。鑒于目前一般水文站的泥沙觀測(cè)年限不長(zhǎng)，特別是小流域資料短缺，因此對(duì)中、小型庫壩懸移質(zhì)來沙量的計(jì)算，應(yīng)以不少于15年泥沙資料為限。當(dāng)資料年限不足15年時(shí)，應(yīng)設(shè)法差補(bǔ)延長(zhǎng)資料，然后分析系列的代表性，計(jì)算代表期內(nèi)的多年平均輸沙量。無資料地區(qū)多年平均懸移質(zhì)年輸沙量的估算，無資料地區(qū)的庫壩懸移質(zhì)年來沙量估算，首先要深入實(shí)際調(diào)查研究，然后用多種方法計(jì)算，經(jīng)分析比較后進(jìn)行確定。常用的方法有查輸沙量模數(shù)圖法（或叫侵蝕模型圖）和利用已建庫壩淤積測(cè)驗(yàn)資料或進(jìn)行水庫淤地壩的淤積量調(diào)查來估算擬建庫壩來沙量。⑥推移質(zhì)年輸沙量的估算推移質(zhì)泥沙來量的估算，目前廣泛用的是推移質(zhì)占懸移質(zhì)比例系數(shù)法。采用下式計(jì)算：（3—16）式中：為年推移質(zhì)輸沙量，t/a；為年懸移質(zhì)輸沙量，t/a；B為系數(shù)。平原地區(qū)河流0.01—0.05；丘陵地區(qū)河流0.05—0.15；山區(qū)河流0.15—0.30?！靿斡俜e年限的計(jì)算基本公式（3—17）式中：N為淤積年限，a；V為庫容，m3；W為多年平均年來沙量，t/a。；γs為淤泥沙容重，取1.3KN/m3。對(duì)有排沙設(shè)施和有排沙機(jī)會(huì)的庫壩淤積年限計(jì)算公式（3—18）式中：η為庫壩排沙比。根據(jù)排沙情況，按不同應(yīng)用方式選用方式選用η值如下：式中：η為庫壩排沙比。根據(jù)排沙情況，按不同應(yīng)用方式選用方式選用η值如下：庫壩蓄洪攔沙運(yùn)用：η=0.01—0.1；庫壩蓄洪排渾運(yùn)用：η=0.5—0.8；庫壩蓄洪排沙運(yùn)用：η=0.2—0.5。最后，根據(jù)淤地面積、工程量、淤平年限、施工方法和工期等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較，在用較少的筑壩投資獲得較大的淤地面積的總原則下，確定設(shè)計(jì)攔泥壩高?！閴胃邽榱吮ＷC淤地壩工程安全和壩地的正常生產(chǎn)，必須修建泄洪建筑物。排泄多少洪水，決定于庫區(qū)產(chǎn)多少洪水量和水庫滯納多少洪水量。在淤地壩設(shè)計(jì)中除有攔泥（淤地）庫容外，必須有一個(gè)滯洪庫容，用以滯蓄由防洪建筑物暫時(shí)排泄不走的洪水，為此，需進(jìn)行調(diào)洪演算。調(diào)洪演算的任務(wù)是根據(jù)設(shè)計(jì)洪水的大小，確定防洪建筑物的規(guī)模和尺寸，確定滯洪庫容和相應(yīng)的滯洪壩高。

·安全超高的確定淤地壩的安全超高主要取決于壩高的大小，根據(jù)各地經(jīng)驗(yàn)可采用表3—5的數(shù)值。

表3—5淤地壩安全超高表

淤地壩壩型選擇有土石壩、重力壩、拱壩等型式，壩體穩(wěn)定計(jì)算，溢洪道、放水建筑物設(shè)計(jì)等內(nèi)容見有關(guān)專業(yè)規(guī)范和書籍。

壩高（m）<1010—20>20安全超高（m）0.5—1.01.0—1.51.5—2.0三、小型水庫工程水庫（reservoir）由擋水壩（dam）、溢洪道（spillway）、放水建筑物（waterreleaseworks）三部分組成（圖3—7）。擋水壩是橫攔河道的擋水建筑物，用以攔蓄水量，抬高水位。溢洪道是排泄洪水的建筑物，當(dāng)水庫水位超過計(jì)劃高度時(shí)，洪水就由溢洪道排出，保證大壩的安全。放水建筑物包括放水洞和放水設(shè)備兩部分，庫內(nèi)蓄水通過放水洞送至下游灌溉渠道，由放水閘門或放水臥管控制放出的水量。圖3—7小型水庫示意圖

水庫是綜合利用水利資源的有效措施，除灌溉農(nóng)田外還可防洪、發(fā)電、養(yǎng)魚、改變自然風(fēng)貌。在我國(guó)干旱、半干旱的土壤流失地區(qū)，小型水庫以灌溉為主，同時(shí)考慮綜合利用。壩高在30m以下的小型水庫是我們研究的主要對(duì)象。按國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，?。ㄒ唬┬退畮?，庫容在100—1000萬m3，?。ǘ┬退畮?，庫容在10—100萬m3。（一）庫址選擇庫址選擇是水庫工程中有關(guān)全局的問題，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、安全、合理幾方面考慮。1、地形要肚大口小肚大是指庫址內(nèi)地形寬廣，河流或溝道縱坡平緩，能多蓄水，效益大；口小是指壩短，工程經(jīng)濟(jì)，同時(shí)應(yīng)便于布置溢洪道和放水洞。2、有適宜的集水面積集水面積過小，則水源不足；過大則洪峰高，洪量大，需要開挖很大的溢洪道。因此集水面積必須和蓄水庫容相適應(yīng)。3、壩址和壩址地質(zhì)良好，基礎(chǔ)穩(wěn)固，無下陷情況。庫底和山坡不漏水，如有裂縫，要能夠修補(bǔ)。4、壩址靠近灌區(qū)且比灌區(qū)高。這樣可以自流灌溉。5、壩址附近要有足夠的和適用的建筑材料。6、壩址附近要有適宜開挖溢洪道的山埡。最理想的是距壩不遠(yuǎn)處有馬鞍形巖石山埡，溢洪道也可以選在比較平緩的山坡上。7、淹沒損失要小。除上述各點(diǎn)外，選擇壩址還要考慮施工、交通運(yùn)輸?shù)葪l件。

（二）地質(zhì)調(diào)查水庫地質(zhì)是決定性因素，主要調(diào)查庫底是否漏水，壩基是否堅(jiān)固。主要調(diào)查下列幾個(gè)問題。調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)的巖石種類、性質(zhì)、分布規(guī)律及巖石的透水條件。堅(jiān)硬的巖石（如花崗巖、花崗片麻巖、石英巖、石英砂巖）一般堅(jiān)固、致密、強(qiáng)度大，只要沒有構(gòu)造現(xiàn)象就不會(huì)漏水，宜于修建各種類型的壩。半堅(jiān)硬的巖石（如頁巖、膠結(jié)疏松的砂巖、泥炭巖、砂質(zhì)頁巖）修建小型水庫，一般問題不大，但對(duì)其軟弱夾層必須認(rèn)真處理，使壩能直接置于比較完整、新鮮的巖石上。粘土和黃土層一般漏水很小或不漏水，可以筑壩。砂卵石滲漏較大，壩址最好不要選在砂卵石層很厚的地方。調(diào)查庫區(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)理裂縫發(fā)育程度及規(guī)律、溶洞的分布范圍及規(guī)律）。斷層是興建水工建筑物的不利地質(zhì)因素，地質(zhì)調(diào)查時(shí)必須將庫內(nèi)、壩址附近的斷層構(gòu)造搞清楚。巖石的節(jié)理裂隙發(fā)育程度與水庫的滲漏和水工建筑物的穩(wěn)固有密切關(guān)系。一般節(jié)理發(fā)育、巖石破碎強(qiáng)烈的地段，往往是滲漏的主要通道，而大量的滲漏又會(huì)改變基礎(chǔ)地質(zhì)條件，引起后患。對(duì)表面堅(jiān)固而易溶于水成為溶洞的石灰?guī)r、大理巖，要調(diào)查清溶洞的發(fā)育范圍及其規(guī)律，并做好處理，以免漏水。查庫區(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)、地下水的成因類型）。在壩基最好沒有承壓水或高承壓水。為了查明壩址和庫內(nèi)的地質(zhì)情況，需要進(jìn)行勘測(cè)，特別是對(duì)主要的樞紐建筑物要詳細(xì)勘察，進(jìn)行比較，給選擇水庫工程的地址提供可靠的依據(jù)。地形測(cè)量及所需資料的搜集調(diào)查參見本章第四節(jié)。

（三）水庫的特征曲線和特征水位水庫的特征曲線用以描述水庫區(qū)地形特征，一般包括水庫面積曲線和水庫容積曲線，它是水庫規(guī)劃的基本資料之一。一般表示水庫工作狀況的水位有4個(gè)（圖3—7）。1、最低水位（死水位）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)滿足水庫泥沙淤積、發(fā)電、養(yǎng)魚、等多方面的要求。設(shè)計(jì)最低水位以下的庫容稱為死庫容。

2、興利水位在設(shè)計(jì)情況下，蓄水至滿庫時(shí)的水位稱為興利水位（normalpoollevel）（也稱設(shè)計(jì)蓄水位）。如果采用自由溢洪道。則溢洪道底檻高程

就是水庫的興利水位（圖3—8）。如水庫溢洪道上裝有閘門或其他控制設(shè)備，水庫的興利水位略低于閘門頂高程。設(shè)計(jì)最低水位以上、設(shè)計(jì)蓄水位以下所包圍的庫容稱為水庫興利庫容（V興）。圖3—8水庫的特征水位示意圖3、防洪限制水位防洪限制水位介于最低水位與興利水位之間，具體位置與庫容大小、溢洪道泄流量、輸水涵洞泄流量、洪水量的利用率等有關(guān)，防洪限制水位

越高，調(diào)洪庫容就越小，溢洪道泄流量就越大，反之，調(diào)洪庫容就越大，溢洪道泄流量就越小。4、設(shè)計(jì)洪水位在設(shè)計(jì)情況下，當(dāng)水庫遇到設(shè)計(jì)洪水溢洪時(shí)，水庫所達(dá)到的最高水位稱為設(shè)計(jì)洪水位（designfloodlevel）。它是設(shè)計(jì)壩頂高的依據(jù)。防洪限制水位至設(shè)計(jì)洪水位之間的庫容稱為防洪庫容（V防）。

5、校核洪水位在校核情況下，當(dāng)水庫遇到比設(shè)計(jì)洪水位更大的校核洪水溢洪時(shí)，水庫所達(dá)到的最高水位稱為校核洪水位。此時(shí)，不允許洪水漫過壩頂。興利水位到校核洪水位之間的庫容稱為超高庫容（V超）。防洪庫容等于興利庫容的部分或全部加設(shè)計(jì)洪水位與興利水位之間的庫容，它們是可以重疊的，因此，水庫的總庫容為：

V總=V死+V興+V超

四）死庫容和死水位的確定以灌溉為主要的小型水庫，死庫容（deadstorage）需滿足兩個(gè)要求：1、死水位應(yīng)保證水庫自流灌溉死水位即設(shè)計(jì)最低水位，主要是由灌區(qū)高程控制條件所決定。由灌區(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。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)最低水位。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型式、尺寸進(jìn)行詳細(xì)的水力計(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，只要水庫有水就應(yīng)該盡量泄放，故設(shè)計(jì)最低水位以下到放水建筑物進(jìn)口低檻高程之間的水庫庫容也是可以利用的。2、庫容應(yīng)滿足泥沙淤積的要求以灌溉為主的水庫，除滿足上述條件。對(duì)多沙河流，必須校核死庫容能否滿足泥沙淤積的要求。進(jìn)口低檻高程以下的庫容為淤積庫容，淤積量的計(jì)算以年來沙量和水庫使用年限有關(guān)。（五）水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定設(shè)計(jì)最低水位選定以后。就可以依據(jù)水庫及用水資料進(jìn)行興利計(jì)算，求出興利庫容，根據(jù)水庫容積曲線，就可查出設(shè)計(jì)蓄水位。若灌溉面積大，天然流量小，則還有一個(gè)經(jīng)濟(jì)比較問題，應(yīng)擬定幾個(gè)方案進(jìn)行比較，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。1、水庫的調(diào)節(jié)性能由于水庫的來水和用水的特性分析可知，來水和用水之間，往往不相適應(yīng)，這種不適應(yīng)性，有的反映在一年之內(nèi)，如有的月份來水遠(yuǎn)遠(yuǎn)大雨用水，有的月份來水小于用水，但整個(gè)年內(nèi)的來水還是能滿足水量要求；有的則不僅在年內(nèi)，同時(shí)還存在于年與年之間，即豐水年的年來水量大于用水要求，而枯水年的年來水量小于年用水量，為了滿足用水部門一定設(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)周期不超過一年的調(diào)節(jié)稱為年調(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)周期超過一年，這種調(diào)節(jié)稱為多年調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)計(jì)算所需要解決的問題是：在來水、用水灌溉設(shè)計(jì)保證率已定的情況下，計(jì)算所需的興利庫容。有時(shí)也可以在興利庫容已知時(shí)，求水庫在灌溉設(shè)計(jì)保證率下的供水能力（灌溉面積）或供水能力（灌溉面積）一定的情況下所能達(dá)到的設(shè)計(jì)保證率。2、年調(diào)節(jié)水庫調(diào)節(jié)計(jì)算的原理是把調(diào)節(jié)周期分為若干計(jì)算時(shí)段，并按時(shí)序進(jìn)行逐時(shí)段的水庫水量平衡計(jì)算，則可求得水庫的蓄、泄過程及所需的興利庫容。對(duì)于某一時(shí)段△t的水庫水量平衡方程可由下式表示：△V=(Q入-q出)△t3、興利庫容（usefulstorage）和設(shè)計(jì)蓄水位的確定按上述方法進(jìn)行每年的調(diào)節(jié)計(jì)算，可得到每年所需的年調(diào)節(jié)庫容，則有多少年資料就求得多少年的調(diào)節(jié)庫容。然后按由小到大的次序排列，按經(jīng)驗(yàn)公式求出相應(yīng)于每一年庫容的頻率：

點(diǎn)繪庫容與頻率的關(guān)系曲線。根據(jù)給定的灌溉設(shè)計(jì)保證率，例如P=80%，查該曲線即可求得相應(yīng)的年調(diào)節(jié)興利庫容。（3—21）（六）防洪庫容（floodcontrolstorage）的確定確定水庫的興利庫容，是根據(jù)灌溉設(shè)計(jì)保證率通過興利調(diào)節(jié)計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，相當(dāng)于設(shè)計(jì)枯水年或設(shè)計(jì)枯水年組的情況。當(dāng)水庫遇到較大洪水是年份時(shí)，必須在規(guī)劃設(shè)計(jì)專門為攔蓄洪水準(zhǔn)備一定的庫容，如果所考慮的是設(shè)計(jì)洪水，則所準(zhǔn)備的庫容稱為設(shè)計(jì)防洪庫容，簡(jiǎn)稱防洪容（V防）其相應(yīng)的水庫水位稱為設(shè)計(jì)洪水位。但是，當(dāng)來了較大的洪水時(shí)，水庫也不可能把全部洪水?dāng)r蓄起來，若要都攔蓄起來，勢(shì)必把水庫修得很大，不符合經(jīng)濟(jì)原則，因此每一水庫都必需設(shè)置泄洪建筑物，如泄洪道、泄洪底孔等，以減少水庫為防洪所預(yù)備的庫容，并確保大壩的安全。

設(shè)計(jì)水庫的防洪庫容，首先應(yīng)該選定洪水的設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；其次通過對(duì)洪水規(guī)律的分析和研究，計(jì)算出符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水，即設(shè)計(jì)洪水；然后通過水庫的調(diào)洪計(jì)算和方案論證，選定防洪庫容和泄水建筑物的尺寸，最后定出水庫的壩頂高程。在進(jìn)行水庫防洪規(guī)劃時(shí)，要注意全面規(guī)劃，綜合治理、因地制宜，既照顧到水庫本身的經(jīng)濟(jì)性與安全性，又要照顧到水庫下游的防洪任務(wù)，還要考慮到水庫上游的淹沒損失。第四節(jié)工程治沙措施工程治沙措施一般分為兩類：機(jī)械沙障固沙（mechanicalmeans）、化學(xué)固沙（chemicalmeans），二者的目的相同，做法不同，工程上采用何種方法，應(yīng)從當(dāng)?shù)乜色@取的治沙材料，因地制宜地選擇。1、作用機(jī)械沙障是采用柴、草、樹枝、卵石、板條等材料，在沙面上設(shè)置各種形式的障礙物，以此控制風(fēng)沙流動(dòng)的方向、速度、結(jié)構(gòu)，改變侵蝕面積狀況，達(dá)到防風(fēng)、阻沙、固沙，改變風(fēng)的作用力及地貌狀況等目的，這類做法統(tǒng)稱機(jī)械沙障固沙（mechanicaldunestabilization）。它是工程治沙的主要措施之一。2、類型機(jī)械沙障按照所用的材料、設(shè)置方法、配置形式以及沙障的高低、結(jié)構(gòu)、性能等不同，名稱很多，根據(jù)防沙原理和設(shè)置方法的不同，可分為平鋪式和直立式兩大類。機(jī)械沙障的類型如表3—6所示。設(shè)置類型沙障名稱沙障性能設(shè)置類型設(shè)置形式及結(jié)構(gòu)平鋪型全面鋪設(shè)式土埋沙丘、卵石鋪壓、全面鋪草、固沙型全面化學(xué)固沙、泥漫沙丘帶狀鋪設(shè)式帶狀鋪草壓卵石和泥土、帶狀化學(xué)制劑噴灑直立型不透風(fēng)結(jié)構(gòu)粘土沙障固沙型防沙土墻積沙型緊密結(jié)構(gòu)隱蔽式柴草沙障、低立式柴草沙障固沙型立桿串草把沙障、立桿編枝條沙障積沙型透風(fēng)結(jié)構(gòu)高立式柴草沙障、防沙柵欄積沙型表3—7機(jī)械沙障類型（二）機(jī)械沙障的作用原理1、平鋪式沙障屬固沙型沙障，利用柴、草、卵石、粘土鋪蓋在沙面上，以此隔絕風(fēng)與松散沙面的接觸，達(dá)到風(fēng)雖過而沙不起，起到就地固定流沙的作用。但對(duì)過境風(fēng)流中的沙粒截阻作用不大。采用土埋、泥漫沙丘等平鋪式沙障，降魚不易滲入沙層，使沙丘水分條件變差，不利于植物生長(zhǎng)。其他如柴、草、卵石鋪蓋沙面對(duì)水分的下滲影響不大，對(duì)固沙植物生長(zhǎng)無影響。至于帶狀平鋪沙障即使平鋪帶上有影響，造林種草可在平鋪帶間進(jìn)行。2、直立式沙障大多屬積沙型沙障。防沙原理主要表現(xiàn)為：風(fēng)沙流所通過的路線上，無論碰到任何障礙物的阻擋，風(fēng)速降低，挾帶沙子的一部分就會(huì)沉積在障礙物的周圍，以此來減少風(fēng)沙的輸沙量，從而起到防治風(fēng)沙危害的作用。風(fēng)沙流中的沙子，有80%—90%是懸浮于地表30cm的氣流以內(nèi)，且大半又集中在貼近地表10cm的高度內(nèi)流動(dòng)。因此，不需設(shè)置很高的沙障，就可以使流沙得到控制。3、透風(fēng)結(jié)構(gòu)的沙障當(dāng)風(fēng)沙流經(jīng)過沙障時(shí)，摩擦阻力加大，產(chǎn)生許多渦旋互相碰撞，消耗了動(dòng)能，使風(fēng)速消弱，載沙能力減低，在沙障前后就形成積沙。障前積沙少，沙障不易被沙埋，障后的積沙沙堆平緩地向縱向伸展。積沙范圍較遠(yuǎn)，攔蓄沙粒的時(shí)間長(zhǎng)，積沙量大。

4、不透風(fēng)或緊密結(jié)構(gòu)的沙障當(dāng)風(fēng)沙流經(jīng)過沙障時(shí)，在沙障前被迫抬升，越過沙障后又急劇下降，在沙障前后產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦動(dòng)，消耗功能，減少了載沙能力，在沙障前后形成沙粒堆積。5、隱蔽式沙障它是埋在沙層中的立式沙障，起控制風(fēng)蝕基準(zhǔn)面的作用，設(shè)置沙障后沙粒仍在動(dòng)，但總的地形并不發(fā)生變化，雖有一定的風(fēng)蝕，到一定程度后即不再往下風(fēng)蝕。

三）沙障類型的技術(shù)要求1、沙障空隙度通常把沙障空隙面積與沙障總面積之比，稱為沙障空隙度。它是衡量沙障透風(fēng)性能的指標(biāo)。空隙度越小，沙障越緊密，積沙范圍越窄，即延伸距離越短。緊密結(jié)構(gòu)的沙障的沙障障前、障后的積沙范圍約為障高的2.5倍，積沙的最高點(diǎn)恰在沙障的位置上，沙障很快就被積沙所埋沒，失去繼續(xù)欄沙的作用?？障抖却蟮纳痴?，積沙范圍延伸得很遠(yuǎn)，積沙作用也大，防護(hù)的時(shí)間也長(zhǎng)。一般多采用25%—50%的透風(fēng)空隙?？障抖扰c積沙范圍的關(guān)系見圖3—9。圖3—9沙障空隙度與積沙范圍的關(guān)系

2、沙障高度一般情況下，積沙量與沙障高度的平方成正比。由于沙粒主要是在近地面層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，沙障的高度在15—20cm就夠用了，但沙障高度過低易受沙埋，達(dá)到30—40cm即可