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1、项目二山沟治理工程项目二山沟治理工程分项目一沟头防护工程n n(protection measures of gully head)(protection measures of gully head)n n黄土区侵蚀沟沟头侵蚀主要是斜坡块体运动，沟黄土区侵蚀沟沟头侵蚀主要是斜坡块体运动，沟黄土区侵蚀沟沟头侵蚀主要是斜坡块体运动，沟黄土区侵蚀沟沟头侵蚀主要是斜坡块体运动，沟头前进主要由串珠状陷穴和陷穴间孔道的塌陷引头前进主要由串珠状陷穴和陷穴间孔道的塌陷引头前进主要由串珠状陷穴和陷穴间孔道的塌陷引头前进主要由串珠状陷穴和陷穴间孔道的塌陷引起，沟谷扩张则由沟坡崩塌、滑塌和泻溜引起。起，沟谷扩张则
2、由沟坡崩塌、滑塌和泻溜引起。起，沟谷扩张则由沟坡崩塌、滑塌和泻溜引起。起，沟谷扩张则由沟坡崩塌、滑塌和泻溜引起。由于黄土入渗力强、多孔疏松、湿陷性大，经暴由于黄土入渗力强、多孔疏松、湿陷性大，经暴由于黄土入渗力强、多孔疏松、湿陷性大，经暴由于黄土入渗力强、多孔疏松、湿陷性大，经暴雨径流冲刷，岸坡稳定性差，沟蚀剧烈。沟头前雨径流冲刷，岸坡稳定性差，沟蚀剧烈。沟头前雨径流冲刷，岸坡稳定性差，沟蚀剧烈。沟头前雨径流冲刷，岸坡稳定性差，沟蚀剧烈。沟头前进速度快，沟坎高差大，沟床下切快，沟谷扩张进速度快，沟坎高差大，沟床下切快，沟谷扩张进速度快，沟坎高差大，沟床下切快，沟谷扩张进速度快，沟坎高差大，沟床
3、下切快，沟谷扩张加剧。加剧。加剧。加剧。n沟头侵蚀的危害：沟头侵蚀的危害：n（1 1）造成大量土壤流失）造成大量土壤流失n（2 2）毁坏农田）毁坏农田n（3 3）切断交通）切断交通n n沟头防护工程是斜坡固定工程的一个组成沟头防护工程是斜坡固定工程的一个组成部分，根据作用可将其分为部分，根据作用可将其分为蓄水式沟头防蓄水式沟头防护工程护工程和和排水式沟头防护工程排水式沟头防护工程两类。两类。n n一、蓄水式沟头防护工程一、蓄水式沟头防护工程n n当沟头上部来水较少时，可采用蓄水式沟当沟头上部来水较少时，可采用蓄水式沟头防护工程，沿沟边修筑一道或数道水平头防护工程，沿沟边修筑一道或数道水平半圆环
4、形沟埂，拦蓄上游坡面径流，防止半圆环形沟埂，拦蓄上游坡面径流，防止径流排入沟道。径流排入沟道。封沟埂与蓄水沟断面示意图n n连续式拦水沟埂：在完整的坡地上常采用的一种沟头防护工程。它是根据当地的土壤情况、沟壁的高低、沟头的形状,在距沟边一定距离处（取13倍的沟深,以蓄水渗透不致造成沟岸坍塌及陷穴为原则），沿等高线位置采取上挖下垫，挖沟筑埂而成。沟与埂间净距为1m。埂高0.71.0m。沟、埂断面均取梯形。所形成的拦水埂依地形和来水量大小可以是一道，也可分成若干道布设(图1a)。n n断续式拦水沟埂：在沟头地形破碎的情况下，沿等高位置修筑的一种不连续的，上下行呈品字形排列的拦水沟埂(图1b)。（二
5、）埂墙涝池式沟头防护n n当汇水面积较大，并有较平缓的地段时，当汇水面积较大，并有较平缓的地段时，则可开挖涝池群。则可开挖涝池群。二、泄水式沟头防护工程n n在下列情况时可修建泄水式沟头防护工程在下列情况时可修建泄水式沟头防护工程n n（1 1）当沟头集水面积大且来水量多时，）当沟头集水面积大且来水量多时，沟埂已不能有效拦蓄径流。沟埂已不能有效拦蓄径流。n n（2 2）受侵蚀的沟头临近村镇，威胁交通，）受侵蚀的沟头临近村镇，威胁交通，而无条件或不允许采取蓄水式沟头防护时，而无条件或不允许采取蓄水式沟头防护时，须把径流集中地点通过泄水建筑物排泄入须把径流集中地点通过泄水建筑物排泄入沟，并设有消能
6、措施。沟，并设有消能措施。当陡崖高差大，径流量小的时候，可采用悬臂喷嘴式跌水（见图）n n1 1、设计排水量计算、设计排水量计算QmQm0.278Fh0.278FhF F集水区面积集水区面积洪峰径流系数洪峰径流系数n nh h设计暴雨量设计暴雨量2 2、结构设计、结构设计由进口集水池、喷管、拉链和柳谷坊四部由进口集水池、喷管、拉链和柳谷坊四部分组成。分组成。3 3、水力计算、水力计算（二）陡坡式沟头防护n n一般用于落差较小、地形降落线较长、径一般用于落差较小、地形降落线较长、径流量较大的地点，一般采用陡坡式沟头防流量较大的地点，一般采用陡坡式沟头防护（为减少急流冲刷，可人工增加急流槽护（为减
7、少急流冲刷，可人工增加急流槽的粗糙程度）。的粗糙程度）。n n1 1、设计排水量计算。、设计排水量计算。n n2 2、结构设计：由进口集水池、陡槽、反弧、结构设计：由进口集水池、陡槽、反弧段、挑流鼻坎、支墩和支架等几部分组成段、挑流鼻坎、支墩和支架等几部分组成n n3 3、水力特性。、水力特性。（三）台阶式跌水沟头防护n n可分为单级式和多级式。单级式用于跌差可分为单级式和多级式。单级式用于跌差不大，地形降落集中的地方；多级式多用不大，地形降落集中的地方；多级式多用于跌差较大而地形降落距离较长的地方于跌差较大而地形降落距离较长的地方。h泄水槽水深泄水槽水深(m)b泄水槽底宽泄水槽底宽(m)Q设
8、计洪水流量设计洪水流量(m3/s)分项目二谷坊分项目二谷坊谷坊的概念v谷坊是水土流失地区沟道治理山洪与泥石流谷坊是水土流失地区沟道治理山洪与泥石流的一种主要工程措施。一般布设在小支沟、的一种主要工程措施。一般布设在小支沟、冲沟或切沟上，以稳定沟床，防止沟床下切、冲沟或切沟上，以稳定沟床，防止沟床下切、岸坡崩塌和溯源侵蚀为主，坝高岸坡崩塌和溯源侵蚀为主，坝高3 35 5米，拦米，拦沙量小于沙量小于10001000方，以截流固床护坡为主。方，以截流固床护坡为主。谷坊是指在山区沟道内为谷坊是指在山区沟道内为 防止沟床冲刷及泥沙灾害防止沟床冲刷及泥沙灾害 而修筑的横向挡拦建筑物。而修筑的横向挡拦建筑物
9、。又名防冲坝、沙土坝、闸山沟。又名防冲坝、沙土坝、闸山沟。一、谷坊的作用一、谷坊的作用v1 1、固定与抬高侵蚀基准面，防止沟床、固定与抬高侵蚀基准面，防止沟床下切。下切。2 2、抬高沟床，稳定山坡坡脚，防止沟、抬高沟床，稳定山坡坡脚，防止沟岸扩张及滑坡。岸扩张及滑坡。3 3、减缓沟道纵坡，减小山洪流速，减、减缓沟道纵坡，减小山洪流速，减轻山洪或泥石流灾害。轻山洪或泥石流灾害。4 4、逐渐淤平沟道，形成坝阶地，为当、逐渐淤平沟道，形成坝阶地，为当地农林生产创造条件。地农林生产创造条件。二、谷坊的种类二、谷坊的种类v（一）根据所用材料可分为（一）根据所用材料可分为土谷坊土谷坊干砌石谷坊干砌石谷坊枝
10、梢谷坊枝梢谷坊插柳谷坊插柳谷坊浆砌石谷坊浆砌石谷坊竹笼装石谷坊竹笼装石谷坊木料谷坊木料谷坊混凝土谷坊混凝土谷坊钢筋混凝土谷坊钢筋混凝土谷坊钢料谷坊钢料谷坊（二）根据使用年限可分为永久性谷坊（二）根据使用年限可分为永久性谷坊（）和临时性谷坊（）和临时性谷坊（）（三）按谷坊的透水性质可分为透水性（三）按谷坊的透水性质可分为透水性（）和不透水性谷坊（）和不透水性谷坊（）。）。透水性谷坊只起拦沙挂淤作用。透水性谷坊只起拦沙挂淤作用。干砌石谷坊石谷坊石谷坊干砌石谷坊干砌石谷坊混凝土谷坊混凝土谷坊枝梢谷坊插柳谷坊木料谷坊石笼谷坊枝条谷坊枝条谷坊钢料谷坊三、谷坊位置的选择三、谷坊位置的选择v1 1、谷口狭窄
11、；、谷口狭窄；2 2、沟床基岩外露；、沟床基岩外露；3 3、上游有宽阔平坦的贮砂场所；、上游有宽阔平坦的贮砂场所；4 4、在有支流汇合的情形下，应在汇合、在有支流汇合的情形下，应在汇合点的下游修建谷坊；点的下游修建谷坊；5 5、谷坊不能设置在天然跌水的上下游，、谷坊不能设置在天然跌水的上下游，但可设置在有崩塌危险的山脚下。但可设置在有崩塌危险的山脚下。判断基岩埋藏深浅的依据判断基岩埋藏深浅的依据v当两岸或沟底的部分基岩外露时，可当两岸或沟底的部分基岩外露时，可估计基岩较浅；估计基岩较浅；两岸及附近的基岩外露，坝址处沟底两岸及附近的基岩外露，坝址处沟底虽被砂砾覆盖，可估计砂砾层较薄；虽被砂砾覆盖
12、，可估计砂砾层较薄；沟底有大石堆积，埋深浅；沟底无大沟底有大石堆积，埋深浅；沟底无大石堆积，埋深深；石堆积，埋深深；沟底狭窄，呈沟底狭窄，呈“V”“V”字形的地方，砂砾字形的地方，砂砾层较厚；层较厚；坡度大的沟道上游部分，埋深不大。坡度大的沟道上游部分，埋深不大。四、谷坊设计四、谷坊设计v（一）谷坊间距的确定（一）谷坊间距的确定谷坊间距与谷坊高度及淤积泥沙表面的临界不冲谷坊间距与谷坊高度及淤积泥沙表面的临界不冲坡度有关。坡度有关。谷坊淤满后淤积泥沙的表面坡度称为稳定坡度。谷坊淤满后淤积泥沙的表面坡度称为稳定坡度。稳定坡度的估算：稳定坡度的估算：根据坝后淤积土的土质决定淤积物表面的稳定根据坝后淤
13、积土的土质决定淤积物表面的稳定坡度。坡度。沙土沙土0.0050.005粘壤土粘壤土0.0080.008粘土粘土0.010.01粗沙粗沙0.020.02根据瓦兰亭公式计算稳定坡度根据瓦兰亭公式计算稳定坡度I I0 00.093d/H0.093d/Hdd砂砾的平均砾径砂砾的平均砾径H H平均水深平均水深四、谷坊设计四、谷坊设计v日本学者认为稳定坡度是原有坡度的一半；日本学者认为稳定坡度是原有坡度的一半；修建实验谷坊，淤满后实测稳定坡度。修建实验谷坊，淤满后实测稳定坡度。LLH/H/（I I I I0 0 ）L L谷坊间距；谷坊间距；H H谷坊高度；谷坊高度；I I天然坡度；天然坡度；I I0 0稳
14、定坡度。稳定坡度。LL（1.5-2.01.5-2.0）n n在日本在日本n=1/In=1/IL L（1.5-2.01.5-2.0）b bb b沟宽沟宽四、谷坊设计四、谷坊设计v（二）谷坊贮砂量的计算（二）谷坊贮砂量的计算V V贮砂量贮砂量h h谷坊溢流口顶缘距地面的高度谷坊溢流口顶缘距地面的高度B B1 1堆积地的平均宽度堆积地的平均宽度E E旧沟床的倾斜角旧沟床的倾斜角堆积倾斜角堆积倾斜角b b贮留泥沙和旧沟床的相交点至谷坊的水平距贮留泥沙和旧沟床的相交点至谷坊的水平距离离四、谷坊设计四、谷坊设计v(三三)谷坊断面规格谷坊断面规格确定谷坊的断面，一要考虑稳固，确定谷坊的断面，一要考虑稳固，二
15、要考虑省工，三要考虑发挥作用，二要考虑省工，三要考虑发挥作用，四要考虑就地取材，因地制宜。四要考虑就地取材，因地制宜。(四四)谷坊的溢流口设计谷坊的溢流口设计作业题作业题1 1、谷坊稳定坡度、谷坊稳定坡度2 2、简述谷坊的作用。、简述谷坊的作用。3 3、谷坊位置选择时应满足哪些条件、谷坊位置选择时应满足哪些条件？分项目三拦砂坝拦砂坝的定义拦砂坝的定义v拦砂坝是指以拦蓄山洪泥石流沟拦砂坝是指以拦蓄山洪泥石流沟道中固体物质为主要目的的挡拦道中固体物质为主要目的的挡拦建筑物。建筑物。v一般建在主沟或较大的支沟内，一般建在主沟或较大的支沟内，通常坝高大于通常坝高大于5 5米，拦沙量在米，拦沙量在100
16、01000立方立方100100万立方。万立方。一、拦砂坝的作用与坝址选择一、拦砂坝的作用与坝址选择v拦砂坝一般设置在泥石流沟道形成区或形拦砂坝一般设置在泥石流沟道形成区或形成区与流通区沟谷内，是泥石流综合治理成区与流通区沟谷内，是泥石流综合治理的骨干工程。的骨干工程。v（一）拦砂坝的主要作用（一）拦砂坝的主要作用1 1、拦蓄泥沙，调节沟道内水沙，以免除对、拦蓄泥沙，调节沟道内水沙，以免除对下游的危害，便于下游河道整治。下游的危害，便于下游河道整治。2 2、提高坝址处的侵蚀基准，减缓坝上游淤、提高坝址处的侵蚀基准，减缓坝上游淤积段河床比降，加宽河床，减小流速，从积段河床比降，加宽河床，减小流速，
17、从而减小水流侵蚀能力。而减小水流侵蚀能力。3 3、稳定沟岸崩塌及滑坡，减小泥石流的冲、稳定沟岸崩塌及滑坡，减小泥石流的冲刷及冲击力，防止溯源侵蚀，抵制泥石流刷及冲击力，防止溯源侵蚀，抵制泥石流发育规模。发育规模。一、拦砂坝的作用与坝址选择一、拦砂坝的作用与坝址选择v1、天然坝址的选择地质条件：无断裂、无滑坡、崩塌，岸坡稳定性好，沟床有基岩外露，坝基岩石紧密坚硬；地形条件：坝址处沟谷狭窄，坝上游沟谷开阔，沟床纵坡较缓。泥沙形成区，沟道断面狭窄处；泥沙形成区与流过区交接段的狭窄处；流过区开阔段下游狭窄处；流过区与支沟汇合处下游狭窄处；流过区与沉积区连接段的狭窄处。建筑材料坝址附近有充足的石料施工条
18、件坝址距离公路较近，有充足的水源。v2 2、拦砂坝的布置原则、拦砂坝的布置原则与防治工程总体协调布置与防治工程总体协调布置能满足拦砂坝本身的设计要求能满足拦砂坝本身的设计要求有较好的综合效益有较好的综合效益二、坝型选择二、坝型选择v拦砂坝坝型主要根据山洪或泥石流的规模及当地的拦砂坝坝型主要根据山洪或泥石流的规模及当地的材料来决定。材料来决定。（一）按结构分（一）按结构分1 1、重力坝：依自重在地基上产生的摩擦力抵抗坝后、重力坝：依自重在地基上产生的摩擦力抵抗坝后产生的推力和冲击力。优点：结构简单，施工方便，产生的推力和冲击力。优点：结构简单，施工方便，就地取材，耐久性强。缺点：筑坝用料大。就地
19、取材，耐久性强。缺点：筑坝用料大。2 2、切口坝：是重力坝的变形，又称缝隙坝，可拦截、切口坝：是重力坝的变形，又称缝隙坝，可拦截大砾石。大砾石。3 3、错体坝：坝肩处有活动滑坡。、错体坝：坝肩处有活动滑坡。4 4、拱坝：优点：省工省料。缺点：对坝基要求较高，、拱坝：优点：省工省料。缺点：对坝基要求较高，沟谷狭窄，两岸基岩坚固。沟谷狭窄，两岸基岩坚固。5 5、格栅坝：良好的透水性、良好的选择性、坝下冲、格栅坝：良好的透水性、良好的选择性、坝下冲刷下、十几年来坝后易于清淤、现场拼装、施工速刷下、十几年来坝后易于清淤、现场拼装、施工速度快。缺点：强度和刚度小。度快。缺点：强度和刚度小。6 6、钢索坝
20、。、钢索坝。重力坝重力坝重力坝重力坝切口坝切口坝拱坝拱坝格栅坝格栅坝二、坝型选择二、坝型选择v（二）按建筑材料分：（二）按建筑材料分：1 1、砌石坝：干砌石、浆砌石。、砌石坝：干砌石、浆砌石。2 2、混合坝：土石混合坝、木石混合坝。、混合坝：土石混合坝、木石混合坝。3 3、铁丝石笼坝。、铁丝石笼坝。4 4、格栅坝、格栅坝砌石坝砌石坝铁丝石笼坝铁丝石笼坝格栅坝三、坝高与拦砂量确定三、坝高与拦砂量确定v（一）坝高的确定（一）坝高的确定1 1、拦沙效益：坝体愈高，拦沙愈多；、拦沙效益：坝体愈高，拦沙愈多；2 2、工程量和工期：冬春进行，雨季前完、工程量和工期：冬春进行，雨季前完完工；完工；3 3、坝
21、下消能措施、坝下消能措施:坝体越高，修建消能坝体越高，修建消能设施的费用就越高，可采用节节打坝。设施的费用就越高，可采用节节打坝。（二）拦砂量计算（二）拦砂量计算（P115P115）四、拦砂坝的断面设计四、拦砂坝的断面设计v（一）断面轮廓尺寸（一）断面轮廓尺寸坝高、坝顶宽度、坝底宽度、上下坝高、坝顶宽度、坝底宽度、上下游边坡系数。游边坡系数。v边坡系数：是指边坡的底宽与渠道边坡系数：是指边坡的底宽与渠道深度或水深的比值。深度或水深的比值。v（二）坝的稳定与应力计算（二）坝的稳定与应力计算重力拦砂坝遭破坏的情况：重力拦砂坝遭破坏的情况：坝基摩擦力不坝基摩擦力不足以抵抗水平推力，因而发生滑动破坏；
22、足以抵抗水平推力，因而发生滑动破坏；在水平推力和坝下渗透压力的作用下，坝体在水平推力和坝下渗透压力的作用下，坝体绕下游坝趾的倾覆破坏；绕下游坝趾的倾覆破坏；坝体强度不足以坝体强度不足以抵抗相应的应力，发生拉裂或压碎。抵抗相应的应力，发生拉裂或压碎。1 1、作用力计算：、作用力计算：坝体重力坝体重力G G：G GVVd dbbb b单位宽度，单位宽度，淤积物重量：作用在坝体上游面上的淤积淤积物重量：作用在坝体上游面上的淤积物重量等于淤积体积乘以淤积物容重。物重量等于淤积体积乘以淤积物容重。水压力水压力P P：P Phh2 2b bh h坝前水深坝前水深v泥沙压力泥沙压力P P泥泥：坝前泥沙压力：
23、坝前泥沙压力：P P泥泥c cH H2 2tgtg2 2(45(450 0-/2)b/2-/2)b/2 H H坝前淤积物的高度坝前淤积物的高度淤积物的内摩擦角。淤积物的内摩擦角。7.247.24（cc1 1）5.825.82下游坝基上的泥沙压力为被动土压力，下游坝基上的泥沙压力为被动土压力，E Ec cH H1 12 2tgtg2 2(45(450 0/2)b/2/2)b/2 H H1 1坝基础深度坝基础深度坝基扬压力：坝基扬压力：W WHBaHBa1 1b/2b/2B B坝底宽度坝底宽度H H坝高坝高a a1 1基础接触面积系数取值为基础接触面积系数取值为1 1v泥石流冲击力泥石流冲击力P
24、P冲冲KVKVc c2 2sinsin 泥石流流向与坝轴线的交角泥石流流向与坝轴线的交角地震力地震力2 2、坝体抗滑稳定计算、坝体抗滑稳定计算K Kv3 3、坝基应力计算、坝基应力计算上游面应力上游面应力上上v下游面应力下游面应力下下ve=M/Ne=M/Nv（三）溢流口设计（三）溢流口设计溢流口设计的目的在于确定溢流口尺寸，即溢流口的宽度和溢流口设计的目的在于确定溢流口尺寸，即溢流口的宽度和高度。其设计步骤如下：高度。其设计步骤如下：v1 1、确定溢流口形状和两侧边坡：一般为梯形，边坡坡度为、确定溢流口形状和两侧边坡：一般为梯形，边坡坡度为1 1：0.750.751 1：1 1，固体含量多的泥
25、石流沟道，可为弧形。，固体含量多的泥石流沟道，可为弧形。2 2、计算坝址处设计洪峰流量、计算坝址处设计洪峰流量Qc(Qc(第三节）第三节）3 3、计算溢流口宽度：选定单宽溢流流量、计算溢流口宽度：选定单宽溢流流量q q，估算宽度，估算宽度B B。4 4、计算过坝溢流深度：用试算法求出过坝溢流深度、计算过坝溢流深度：用试算法求出过坝溢流深度hoho。5 5、计算溢流口高度：、计算溢流口高度：h=ho+h=ho+h h，h h一般为一般为0.50.51.01.0米。米。v（四）坝下消能与冲刷深度计算（四）坝下消能与冲刷深度计算1 1、坝下消能、坝下消能（1 1）子坝（副坝）消能：适用于大中型山洪）
26、子坝（副坝）消能：适用于大中型山洪或泥石流荒溪。一般子坝的坝顶应高出原沟或泥石流荒溪。一般子坝的坝顶应高出原沟床床0.50.51.01.0米，以保证子坝回淤线高于主坝米，以保证子坝回淤线高于主坝基础顶面。子坝与主坝间的距离，可取基础顶面。子坝与主坝间的距离，可取2 23 3倍主坝坝高。倍主坝坝高。（2 2）护坦消能：适用于小型沟道。一般用浆）护坦消能：适用于小型沟道。一般用浆砌块石砌筑，长度为砌块石砌筑，长度为2 23 3倍的主坝高。厚度倍的主坝高。厚度用经验公式估算。用经验公式估算。2 2、坝下冲刷深度的计算、坝下冲刷深度的计算坝下冲刷深度估算的目的在于合理确定坝基坝下冲刷深度估算的目的在于
27、合理确定坝基的埋设深度。的埋设深度。作业题v1、简述拦砂坝的布置原则。v2、拦砂坝坝型按结构分有哪几类？各具哪些特点？v3、如何计算拦砂坝的拦砂量？v4、已知某拦砂坝坝址处设计洪峰流量为25m3/s，设计溢流口形状为梯形，边坡系数为1：1，拟定溢流口单宽流量为7m3/s，试求该溢流口的过坝溢流深度，并按比例绘制溢流口横断面图（安全超高为0.8m）。v格栅坝是指具有横向或竖向格格栅坝是指具有横向或竖向格栏网格和整体格架结构的挡拦栏网格和整体格架结构的挡拦泥石流新型坝。泥石流新型坝。v最适用于拦蓄含巨石，大漂砾最适用于拦蓄含巨石，大漂砾的水石流。的水石流。格栅坝格栅坝一、格栅坝的特点及类型一、格栅
28、坝的特点及类型v（一）格栅坝的特点（一）格栅坝的特点1 1、拦排结合：改变了拦沙坝以拦沙蓄水为部、拦排结合：改变了拦沙坝以拦沙蓄水为部分挡拦，允许部分不会对下游造成危害的水沙分挡拦，允许部分不会对下游造成危害的水沙下泻，维持下游河道输沙平衡，保证河道稳定。下泻，维持下游河道输沙平衡，保证河道稳定。2 2、改善受力条件：承受的泥石流龙头冲击力、改善受力条件：承受的泥石流龙头冲击力比实体坝小。比实体坝小。3 3、结构简单，用材省，现场组装方便，可实、结构简单，用材省，现场组装方便，可实现工厂化生产，缩短施工周期。现工厂化生产，缩短施工周期。v（二）格栅坝的坝型（二）格栅坝的坝型按结构受力形式可分为
29、：按结构受力形式可分为：1 1、平面型：结构简单，整体抗弯能、平面型：结构简单，整体抗弯能力较差，抗泥石流冲击力较低。力较差，抗泥石流冲击力较低。2 2、立体型：整体抗弯能力较强，承、立体型：整体抗弯能力较强，承载力比平面型大，内部空框拦截泥载力比平面型大，内部空框拦截泥石流石块后形成自然坝体，增加了石流石块后形成自然坝体，增加了坝体的稳定性。坝体的稳定性。单式格栅坝单式格栅坝立体型格栅坝立体型格栅坝卧式拦砂坝卧式拦砂坝v按建筑材料可分为：按建筑材料可分为：1 1、钢筋混泥土格栅坝：沟道、钢筋混泥土格栅坝：沟道中挟带的大石块较多时采用此中挟带的大石块较多时采用此种坝型。种坝型。2 2、金属格栅
30、坝：在基岩峡谷、金属格栅坝：在基岩峡谷段，采用此坝型。段，采用此坝型。3 3、混合型格栅坝：、混合型格栅坝：112112页、页、129129页。页。钢筋混凝土格栅坝金属格栅坝混合型格栅坝混合型格栅坝二、格栅坝设计v（一）工程等级设计标准的确定：P129v（二）格栅坝的数量与设计要求v为防止溃坝对下游建筑物的危害，同一沟道上建造格栅坝不宜少于2座，紧靠建筑物的第1座坝必须按保证建筑物所需的条件条件设计，而最上游的1座坝处于防治的前沿，其设计必须首先满足防冲的要求。v（三）格栅坝间隙的确定vD1：4d5%分项目四淤地坝淤地坝的定义淤地坝是指在水土流失区各级沟道中，以缓洪拦沙、淤地造田为主的水土保持
31、工程措施。其拦泥淤成的地叫坝地。在流域沟道中，用于淤地生产的坝叫淤地坝或生产坝。淤地坝的组成、分类与作用一、淤地坝的组成及其运用特性一、淤地坝的组成及其运用特性淤地坝的主要作用是拦泥淤地，一般不长期蓄水，淤地坝的主要作用是拦泥淤地，一般不长期蓄水，下游也无灌溉要求。下游也无灌溉要求。淤地坝一般由坝体、溢洪道、放水建筑物三部分组淤地坝一般由坝体、溢洪道、放水建筑物三部分组成。成。坝体坝体挡水拦泥；挡水拦泥；溢洪道溢洪道排泄洪水；排泄洪水；放水建筑物放水建筑物沟道常流水、库内清水通过其排泄沟道常流水、库内清水通过其排泄到下游；到下游；反滤排水设备反滤排水设备排除坝内地下水，防止坝地盐碱排除坝内地下
32、水，防止坝地盐碱化，增加坝坡稳定性。化，增加坝坡稳定性。二、淤地坝的分类和分级标准（一）淤地坝的分类1、按材料分：土坝、石坝、土石混合坝；2、按用途分：缓洪骨干坝、拦泥生产坝、蓄水坝；3、按材料和施工方法分：夯碾坝、水力冲填坝、定向爆破坝、堆石坝、干砌石坝、浆砌石坝。（二）分级标准淤地坝可根据库容、坝高、淤地面积、控制流域面积等因素参考水库分级标准分为大、中、小三级。黄土聚湫土坝土坝放水建筑物竖井卧管式放水洞卧管式放水洞放水洞出口放水洞出口放水洞出口放水洞出口溢洪道淤地坝系坝坝 系系三、淤地坝设计洪水标准。四、淤地坝的作用1、稳定和抬高侵蚀基准，防止沟底下切和沟岸坍塌，控制沟头前进和沟壁扩张。
33、2、蓄洪、拦泥、削峰，减少入河、入库泥沙，减轻下游洪沙灾害。提高流域防洪标准。3、拦泥、落淤、造地，变荒沟为良田。4、改变农业生产基本条件,提高粮食产量。坝系规划坝系规划坝系是指以小流域为单元，通过科学规划，在沟道坝系是指以小流域为单元，通过科学规划，在沟道中合理布设骨干坝和淤地坝等沟道工程，提高流域中合理布设骨干坝和淤地坝等沟道工程，提高流域整体防御能力，实现沟道水资源的全面开发和利用整体防御能力，实现沟道水资源的全面开发和利用而建立的沟道防治体系。而建立的沟道防治体系。或者说是在流域沟道中通过实施以骨干坝为骨架或者说是在流域沟道中通过实施以骨干坝为骨架,科科学地配有一定数量的大、中、小型淤
34、地坝，形成拦、学地配有一定数量的大、中、小型淤地坝，形成拦、蓄、排和防、种、养相结合，新建工程与原有工程蓄、排和防、种、养相结合，新建工程与原有工程的加固配套相结合，流域工程自成体系，互相配合的加固配套相结合，流域工程自成体系，互相配合联合运用，调洪削峰减沙，运行安全，防洪保收的联合运用，调洪削峰减沙，运行安全，防洪保收的综合防护体系。综合防护体系。坝系的作用与组成坝系的作用与组成坝系的主要作用是坝系的主要作用是:对小流域洪水泥沙进行长对小流域洪水泥沙进行长期控制期控制,充分利用水沙资源，促进沟坡退耕还充分利用水沙资源，促进沟坡退耕还林还草和综合治理工作，具有显著的滞洪、林还草和综合治理工作，
35、具有显著的滞洪、拦泥、淤地、生产、灌溉、养殖等多种效能，拦泥、淤地、生产、灌溉、养殖等多种效能，最终将达到水沙相对平衡，坝系相对稳定。最终将达到水沙相对平衡，坝系相对稳定。坝系由生产坝、防洪坝、蓄水坝、拦泥坝组坝系由生产坝、防洪坝、蓄水坝、拦泥坝组成。在一个小流域内形成以生产坝为主，拦成。在一个小流域内形成以生产坝为主，拦泥、生产、防洪、灌溉相结合的坝库工程体泥、生产、防洪、灌溉相结合的坝库工程体系称为坝系。可分为干系、支系和系组。系称为坝系。可分为干系、支系和系组。一、坝系规划的原则与布局一、坝系规划的原则与布局（一）坝系规划的原则（一）坝系规划的原则1 1、在流域综合治理规划的基础上，上下
36、游、干支、在流域综合治理规划的基础上，上下游、干支沟全面规划，统筹安排。沟全面规划，统筹安排。2 2、最大限度地发挥坝系调洪拦沙、淤地增产的作、最大限度地发挥坝系调洪拦沙、淤地增产的作用。用。3 3、各级坝系，自成体系，相互配合，联合运用，、各级坝系，自成体系，相互配合，联合运用，确保坝系安全。确保坝系安全。4 4、坝系中必须布设一定数量的控制性骨干坝。、坝系中必须布设一定数量的控制性骨干坝。5 5、在流域内进行坝系规划的同时，应做好道路、在流域内进行坝系规划的同时，应做好道路、水源利用、防治土地盐碱化等规划。水源利用、防治土地盐碱化等规划。（二）坝系布设方式（二）坝系布设方式1、上淤下种，淤
37、种结合布设方式2、上坝生产，下坝拦淤布设方式3、轮蓄轮种，蓄种结合布设方式4、支沟滞洪，干沟生产布设方式5、多漫少排，漫排兼顾布设方式6、以排为主，漫淤滩地布设方式7、高线排洪，保库灌田布设方式8、隔山凿洞，邻沟分洪布设方式9、坝库相间，清洪分治布设方式拦洪蓄清方式导洪蓄清方式排洪蓄清方式当集水面积小，坡面治理较好，洪水水量较小的沟道，一般采用此种方式。上淤下种淤种结合布设方式在流域面积较大的沟道，坡面治理差，来水量大，劳力较少的情况下，采用此种方式。上淤下种淤种结合布设方式在劳力充足的流域内一般采用此种布设方式。轮蓄轮种，蓄种结合布设方式轮蓄轮种，蓄种结合布设方式支沟滞洪，干沟生产布设方式（
38、三）坝系形成和建坝顺序（三）坝系形成和建坝顺序（三）坝系形成和建坝顺序（三）坝系形成和建坝顺序1 1、坝系形成顺序、坝系形成顺序先支后干：先易后难先支后干：先易后难先干后支：需投入较高财力和人力先干后支：需投入较高财力和人力以干分段，按支分片，段片分治：流域面积较大以干分段，按支分片，段片分治：流域面积较大2 2、坝系建坝顺序、坝系建坝顺序自下而上：淤地快，收益早，且上游有拦洪坝，自下而上：淤地快，收益早，且上游有拦洪坝，确保坝地安全生产和灌溉确保坝地安全生产和灌溉自上而下：单坝控制流域面积小，来水量和泥沙自上而下：单坝控制流域面积小，来水量和泥沙少，规模小，工程安全可靠，坝系成地慢。少，规模
39、小，工程安全可靠，坝系成地慢。3 3、流域建坝密度、流域建坝密度根据降雨情况，沟道比降、沟壑密度，建坝淤地条根据降雨情况，沟道比降、沟壑密度，建坝淤地条件。件。二、坝址选择二、坝址选择坝址的选择在很大程度上取决于地形和地质条件，选择坝址的选择在很大程度上取决于地形和地质条件，选择坝址应满足坝址应满足拦洪或淤地效益大，工程量小和工程安全拦洪或淤地效益大，工程量小和工程安全3 3个条件。个条件。1 1、坝址在地形上要求河谷狭窄，坝轴线短，库区宽阔、坝址在地形上要求河谷狭窄，坝轴线短，库区宽阔容量大，沟底比较平缓。同时应选在支沟分岔的下方和容量大，沟底比较平缓。同时应选在支沟分岔的下方和沟底陡坡、跌
40、水的上方沟底陡坡、跌水的上方。2 2、坝址附近应有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件。、坝址附近应有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件。3 3、坝址附近应有良好的筑坝材料，取用容易施工方便。、坝址附近应有良好的筑坝材料，取用容易施工方便。4 4、坝址地质构造稳定，两岸无疏松的塌土和滑坡体，、坝址地质构造稳定，两岸无疏松的塌土和滑坡体，断面完整。断面完整。5 5、坝址应避开沟岔、弯道、泉眼。、坝址应避开沟岔、弯道、泉眼。6 6、库区淹没损失要小。、库区淹没损失要小。7 7、坝址应结合坝系规划统一考虑。、坝址应结合坝系规划统一考虑。三、设计资料的收集与库容曲线绘制三、设计资料的收集与库容曲线绘制（一）设计
41、资料收集（一）设计资料收集（一）设计资料收集（一）设计资料收集1 1 1 1、地形资料：、地形资料：、地形资料：、地形资料：坝系平面布置图（坝系平面布置图（坝系平面布置图（坝系平面布置图（1 1 1 1：10000100001000010000）库区地形库区地形库区地形库区地形图（图（图（图（1 1 1 1：50005000500050001 1 1 1：2000200020002000，等高线，等高线，等高线，等高线2 2 2 25 5 5 5米）米）米）米）坝址地形图（坝址地形图（坝址地形图（坝址地形图（1 1 1 1：10001000100010001 1 1 1：50005000500
42、05000，等高距，等高距，等高距，等高距0.50.50.50.51 1 1 1米）米）米）米）溢洪道、泄水洞等溢洪道、泄水洞等溢洪道、泄水洞等溢洪道、泄水洞等建筑物所在位置纵横断面图（建筑物所在位置纵横断面图（建筑物所在位置纵横断面图（建筑物所在位置纵横断面图（1 1 1 1：1001001001001 1 1 1：200200200200）2 2 2 2、流域、库区和坝址地质及水文地质资料、流域、库区和坝址地质及水文地质资料、流域、库区和坝址地质及水文地质资料、流域、库区和坝址地质及水文地质资料区域或流域地质平面图区域或流域地质平面图区域或流域地质平面图区域或流域地质平面图地址地质断面图地
43、址地质断面图地址地质断面图地址地质断面图地址地质构造地址地质构造地址地质构造地址地质构造沟道地下水、泉水逸出地段及其分布状况沟道地下水、泉水逸出地段及其分布状况沟道地下水、泉水逸出地段及其分布状况沟道地下水、泉水逸出地段及其分布状况3 3 3 3、流域内河、沟水化学测验分析资料、流域内河、沟水化学测验分析资料、流域内河、沟水化学测验分析资料、流域内河、沟水化学测验分析资料4 4 4 4、水文气象资料、水文气象资料、水文气象资料、水文气象资料5 5 5 5、天然建筑材料调查、天然建筑材料调查、天然建筑材料调查、天然建筑材料调查6 6 6 6、社会经济调查资料、社会经济调查资料、社会经济调查资料、
44、社会经济调查资料7 7 7 7、其他条件：交通、电力、淹没损失等、其他条件：交通、电力、淹没损失等、其他条件：交通、电力、淹没损失等、其他条件：交通、电力、淹没损失等（二）集水面积测算及库容曲线绘制（二）集水面积测算及库容曲线绘制1 1、集水面积计算法、集水面积计算法求积仪法求积仪法方格法方格法经验公式法：经验公式法：F FfLfL2 2F F集水面积集水面积f f流域形状系数流域形状系数L L流域长度流域长度梯形法：梯形法：2 2、淤地坝坝高与库容、淤地面积关系曲线绘制法、淤地坝坝高与库容、淤地面积关系曲线绘制法等高线法：等高线法：VnVn相邻两等高线之间的体积相邻两等高线之间的体积FnFn
45、，Fn+1Fn+1相邻两等高线对应的面积相邻两等高线对应的面积HnHn两相邻等高线的高差两相邻等高线的高差纵横断面法：粗略计算法纵横断面法：粗略计算法四、淤地坝水文计算四、淤地坝水文计算第三节淤地坝调洪演算一、淤地坝坝高的确定一、淤地坝坝高的确定淤地坝的总坝高等于拦泥坝高、滞洪坝高及安全超高之和淤地坝的总坝高等于拦泥坝高、滞洪坝高及安全超高之和（一）拦泥坝高（一）拦泥坝高1 1、影响拦泥坝高的因素、影响拦泥坝高的因素淤地面积：随坝高增大而增大淤地面积：随坝高增大而增大淤满期限：是确定拦泥坝高的重要参数淤满期限：是确定拦泥坝高的重要参数工程量和施工方法工程量和施工方法2 2、拦泥坝高的确定、拦泥
46、坝高的确定分析淤地坝的坝高淤地面积库容曲线，初步选定经分析淤地坝的坝高淤地面积库容曲线，初步选定经济合理的拦泥坝高，从关系曲线中查得相应坝高的拦泥库济合理的拦泥坝高，从关系曲线中查得相应坝高的拦泥库容；容；初拟坝高加滞洪坝高和安全超高的初估值，一般为初拟坝高加滞洪坝高和安全超高的初估值，一般为3 34 4米，作为全坝高估算坝体的工程量；米，作为全坝高估算坝体的工程量；根据施工方法、根据施工方法、工期和社会经济情况，判断实现初选坝高的可能性；工期和社会经济情况，判断实现初选坝高的可能性；根根据淤地坝控制流域内的年平均输沙量推求淤平年限。据淤地坝控制流域内的年平均输沙量推求淤平年限。（二）滞洪坝高
47、的确定：根据设计洪水的大小（三）安全超高的确定：主要取决于坝高的大小。二、淤地坝调洪演算的基本原理（一）淤地坝的调洪过程（一）淤地坝的调洪过程当设计洪水进入淤地坝后，洪峰流量减少，洪水历时延长，当设计洪水进入淤地坝后，洪峰流量减少，洪水历时延长，这个过程称为淤地坝调节洪水过程，简称淤地坝调洪。这个过程称为淤地坝调节洪水过程，简称淤地坝调洪。当洪水来临时，时间当洪水来临时，时间t t0 0，洪水流量，洪水流量Q Q与溢洪道泄水量与溢洪道泄水量q q均均为为0 0，淤地坝内洪水位即为溢洪道的坝顶高程。随着洪水，淤地坝内洪水位即为溢洪道的坝顶高程。随着洪水流量流量Q Q增加，增加，q q也随之加大，
48、由于也随之加大，由于Q Qq q，库内水位逐渐上，库内水位逐渐上升。当洪水流量升。当洪水流量Q Q达到设计洪峰流量达到设计洪峰流量QmQm，Q Q与与q q的差值最的差值最大，此时坝内水位上升最快。大，此时坝内水位上升最快。T1T1以后，以后，Q Q开始减少，但由开始减少，但由于于Q Qq q，坝内水位仍然增加，坝内水位仍然增加，q q不断增大。随着（不断增大。随着（Q Qq q）的减小，水位上升速度减慢。至的减小，水位上升速度减慢。至t2t2时，时，Q Qq q，坝内水位达，坝内水位达到了最大值，水位不再上升，到了最大值，水位不再上升，q q达到最大值达到最大值qmqm，此时的水，此时的水位
49、称为最高洪水位。位称为最高洪水位。T2T2以后，以后，Q Qq q，水位开始下降。至，水位开始下降。至t3t3时洪水量为时洪水量为0 0，溢洪道继续下泄。至，溢洪道继续下泄。至t4t4时，水位下降至溢时，水位下降至溢洪道坝顶高程，坝内洪水全部排完，洪道坝顶高程，坝内洪水全部排完，q q0 0。Q tq tQqtQ mqmQ:入库流量入库流量q：下泄流量下泄流量防洪库容防洪库容Vm调洪演算图调洪演算图洪水入坝流量过程线与溢洪道泄洪过程线的交点称为淤地坝的最大泄洪量。通过淤地坝调节天然洪水过程，可以削减洪峰，延长洪水历时，减轻洪水灾害。滞洪库容：从溢洪道坝顶至最高洪水位之间的库容。（二）淤地坝调洪
50、演算的基本原理调洪演算是根据水量平衡原理进行的。即在任一时调洪演算是根据水量平衡原理进行的。即在任一时段内流入淤地坝的水量减去流出淤地坝的水量，即段内流入淤地坝的水量减去流出淤地坝的水量，即为该时段淤地坝的蓄水量。为该时段淤地坝的蓄水量。其中：其中：V1V1，V2V2时段初末淤地坝的蓄水量时段初末淤地坝的蓄水量在上述方程中在上述方程中q q2 2、v v2 2为未知数，需建立泄洪量与蓄为未知数，需建立泄洪量与蓄水量的关系式。在淤地坝中，库容水量的关系式。在淤地坝中，库容V V是坝高是坝高H H的函数，的函数，而溢洪道泄流量而溢洪道泄流量q q也是坝高也是坝高H H的函数，根据水力学宽的函数，根