山溝治理工程課件

項(xiàng)目二山溝治理工程分項(xiàng)目一溝頭防護(hù)工程(protectionmeasuresofgullyhead)

黃土區(qū)侵蝕溝溝頭侵蝕主要是斜坡塊體運(yùn)動(dòng)，溝頭前進(jìn)主要由串珠狀陷穴和陷穴間孔道的塌陷引起，溝谷擴(kuò)張則由溝坡崩塌、滑塌和瀉溜引起。由于黃土入滲力強(qiáng)、多孔疏松、濕陷性大，經(jīng)暴雨徑流沖刷，岸坡穩(wěn)定性差，溝蝕劇烈。溝頭前進(jìn)速度快，溝坎高差大，溝床下切快，溝谷擴(kuò)張加劇。溝頭侵蝕的危害：（1）造成大量土壤流失（2）毀壞農(nóng)田（3）切斷交通（一）溝埂式溝頭防護(hù)在溝頭以上的山坡上修筑與溝邊大致平行的若干道封溝埂，同時(shí)在封溝埂上方1.0-1.5米處開(kāi)挖與封溝埂大致平行的蓄水溝。在設(shè)計(jì)中要注意封溝埂的位置、封溝埂的高度、蓄水溝的深度、溝埂的長(zhǎng)度及道數(shù)。第一道封溝埂與溝頂?shù)木嚯x，等于2－3倍溝深，至少5－10米，以免引起溝壁崩塌。各個(gè)封溝埂間的距離可用下式計(jì)算：

L＝H/IH－埂高I－最大地面坡度%L－封溝埂的間距1、初步擬定溝埂的尺寸與長(zhǎng)度；2、計(jì)算蓄水溝的蓄水容積（設(shè)計(jì)來(lái)水量）；3、確定溝埂的尺寸與長(zhǎng)度。封溝埂與蓄水溝斷面示意圖①連續(xù)式攔水溝?。涸谕暾钠碌厣铣２捎玫囊环N溝頭防護(hù)工程。它是根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐寥狼闆r、溝壁的高低、溝頭的形狀,在距溝邊一定距離處（取1～3倍的溝深,以蓄水滲透不致造成溝岸坍塌及陷穴為原則），沿等高線位置采取上挖下墊，挖溝筑埂而成。溝與埂間凈距為1m。埂高0.7～1.0m。溝、埂斷面均取梯形。所形成的攔水埂依地形和來(lái)水量大小可以是一道，也可分成若干道布設(shè)(圖1a)。

②斷續(xù)式攔水溝?。涸跍项^地形破碎的情況下，沿等高位置修筑的一種不連續(xù)的，上下行呈品字形排列的攔水溝埂(圖1b)。（二）埂墻澇池式溝頭防護(hù)當(dāng)匯水面積較大，并有較平緩的地段時(shí)，則可開(kāi)挖澇池群。二、泄水式溝頭防護(hù)工程在下列情況時(shí)可修建泄水式溝頭防護(hù)工程（1）當(dāng)溝頭集水面積大且來(lái)水量多時(shí)，溝埂已不能有效攔蓄徑流。（2）受侵蝕的溝頭臨近村鎮(zhèn)，威脅交通，而無(wú)條件或不允許采取蓄水式溝頭防護(hù)時(shí)，須把徑流集中地點(diǎn)通過(guò)泄水建筑物排泄入溝，并設(shè)有消能措施。

當(dāng)陡崖高差大，徑流量小的時(shí)候，可采用懸臂噴嘴式跌水（見(jiàn)圖）1、設(shè)計(jì)排水量計(jì)算

Qm＝0.278Fhα

F－集水區(qū)面積α－洪峰徑流系數(shù)h－設(shè)計(jì)暴雨量

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由進(jìn)口集水池、噴管、拉鏈和柳谷坊四部分組成。

3、水力計(jì)算（二）陡坡式溝頭防護(hù)一般用于落差較小、地形降落線較長(zhǎng)、徑流量較大的地點(diǎn)，一般采用陡坡式溝頭防護(hù)（為減少急流沖刷，可人工增加急流槽的粗糙程度）。1、設(shè)計(jì)排水量計(jì)算。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由進(jìn)口集水池、陡槽、反弧段、挑流鼻坎、支墩和支架等幾部分組成3、水力特性。（三）臺(tái)階式跌水溝頭防護(hù)可分為單級(jí)式和多級(jí)式。單級(jí)式用于跌差不大，地形降落集中的地方；多級(jí)式多用于跌差較大而地形降落距離較長(zhǎng)的地方。h—泄水槽水深(m)b－泄水槽底寬(m)Q－設(shè)計(jì)洪水流量(m3/s)谷坊的概念谷坊是水土流失地區(qū)溝道治理山洪與泥石流的一種主要工程措施。一般布設(shè)在小支溝、沖溝或切溝上，以穩(wěn)定溝床，防止溝床下切、岸坡崩塌和溯源侵蝕為主，壩高3－5米，攔沙量小于1000方，以截流固床護(hù)坡為主。

谷坊是指在山區(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。一、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、逐漸淤平溝道，形成壩階地，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)林生產(chǎn)創(chuàng)造條件。谷坊的主要作用是防止溝床下切沖刷。溝道內(nèi)是否修筑谷坊以溝道內(nèi)是否會(huì)發(fā)生溝床下切為主。溝床發(fā)生下切與溝床的土壤、地質(zhì)條件、植被狀況、縱坡、山洪流速、流量等關(guān)系密切。當(dāng)洪水流速大于溝道允許最大流速時(shí)須修建谷坊。干砌石谷坊干砌石谷坊漿砌石谷坊混凝土谷坊枝梢谷坊插柳谷坊木料谷坊石籠谷坊枝條谷坊鋼料谷坊三、谷坊位置的選擇1、谷口狹窄；

2、溝床基巖外露；

3、上游有寬闊平坦的貯砂場(chǎng)所；

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、谷坊不能設(shè)置在天然跌水的上下游，但可設(shè)置在有崩塌危險(xiǎn)的山腳下。判斷基巖埋藏深淺的依據(jù)①當(dāng)兩岸或溝底的部分基巖外露時(shí)，可估計(jì)基巖較淺；

②兩岸及附近的基巖外露，壩址處溝底雖被砂礫覆蓋，可估計(jì)砂礫層較?。?/p>

③溝底有大石堆積，埋深淺；溝底無(wú)大石堆積，埋深深；

④溝底狹窄，呈“V”字形的地方，砂礫層較厚；

⑤坡度大的溝道上游部分，埋深不大。四、谷坊設(shè)計(jì)（一）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)。

谷坊淤滿后淤積泥沙的表面坡度稱為穩(wěn)定坡度。

穩(wěn)定坡度的估算：

⑴根據(jù)壩后淤積土的土質(zhì)決定淤積物表面的穩(wěn)定坡度。

沙土0.005粘壤土0.008粘土0.01粗沙0.02

⑵根據(jù)瓦蘭亭公式計(jì)算穩(wěn)定坡度

I0＝0.093d/H

d—砂礫的平均礫徑H－平均水深四、谷坊設(shè)計(jì)⑶日本學(xué)者認(rèn)為穩(wěn)定坡度是原有坡度的一半；

⑷修建實(shí)驗(yàn)谷坊，淤滿后實(shí)測(cè)穩(wěn)定坡度。

①L＝H/（I－I0）L－谷坊間距；H－谷坊高度；

I－天然坡度；I0－穩(wěn)定坡度。

②L＝（1.5-2.0）n在日本n=1/I

L＝（1.5-2.0）bb－溝寬四、谷坊設(shè)計(jì)（二）谷坊貯砂量的計(jì)算

V－貯砂量

h－谷坊溢流口頂緣距地面的高度

B1－堆積地的平均寬度

E－舊溝床的傾斜角

α－堆積傾斜角

b－貯留泥沙和舊溝床的相交點(diǎn)至谷坊的水平距離四、谷坊設(shè)計(jì)(三)谷坊斷面規(guī)格

確定谷坊的斷面，一要考慮穩(wěn)固，二要考慮省工，三要考慮發(fā)揮作用，四要考慮就地取材，因地制宜。

(四)谷坊的溢流口設(shè)計(jì)作業(yè)題

1、谷坊穩(wěn)定坡度

2、簡(jiǎn)述谷坊的作用。

3、谷坊位置選擇時(shí)應(yīng)滿足哪些條件？分項(xiàng)目三攔砂壩攔砂壩的定義攔砂壩是指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。一般建在主溝或較大的支溝內(nèi)，通常壩高大于5米，攔沙量在1000立方－100萬(wàn)立方。一、攔砂壩的作用與壩址選擇攔砂壩一般設(shè)置在泥石流溝道形成區(qū)或形成區(qū)與流通區(qū)溝谷內(nèi)，是泥石流綜合治理的骨干工程。（一）攔砂壩的主要作用

1、攔蓄泥沙，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、提高壩址處的侵蝕基準(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，抵制泥石流發(fā)育規(guī)模。一、攔砂壩的作用與壩址選擇1、天然壩址的選擇

⑴地質(zhì)條件：無(wú)斷裂、無(wú)滑坡、崩塌，岸坡穩(wěn)定性好，溝床有基巖外露，壩基巖石緊密堅(jiān)硬；

⑵地形條件：壩址處溝谷狹窄，壩上游溝谷開(kāi)闊，溝床縱坡較緩。

①泥沙形成區(qū)，溝道斷面狹窄處；

②泥沙形成區(qū)與流過(guò)區(qū)交接段的狹窄處；

③流過(guò)區(qū)開(kāi)闊段下游狹窄處；

④流過(guò)區(qū)與支溝匯合處下游狹窄處；

⑤流過(guò)區(qū)與沉積區(qū)連接段的狹窄處。

⑶建筑材料

壩址附近有充足的石料

⑷施工條件

壩址距離公路較近，有充足的水源。2、攔砂壩的布置原則

⑴與防治工程總體協(xié)調(diào)布置

⑵能滿足攔砂壩本身的設(shè)計(jì)要求

⑶有較好的綜合效益二、壩型選擇攔砂壩壩型主要根據(jù)山洪或泥石流的規(guī)模及當(dāng)?shù)氐牟牧蟻?lái)決定。

（一）按結(jié)構(gòu)分

1、重力壩：依自重在地基上產(chǎn)生的摩擦力抵抗壩后產(chǎn)生的推力和沖擊力。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，就地取材，耐久性強(qiáng)。缺點(diǎn)：筑壩用料大。

2、切口壩：是重力壩的變形，又稱縫隙壩，可攔截大礫石。

3、錯(cuò)體壩：壩肩處有活動(dòng)滑坡。

4、拱壩：優(yōu)點(diǎn)：省工省料。缺點(diǎn)：對(duì)壩基要求較高，溝谷狹窄，兩岸基巖堅(jiān)固。

5、格柵壩：良好的透水性、良好的選擇性、壩下沖刷下、十幾年來(lái)壩后易于清淤、現(xiàn)場(chǎng)拼裝、施工速度快。缺點(diǎn)：強(qiáng)度和剛度小。

6、鋼索壩。重力壩重力壩切口壩拱壩格柵壩二、壩型選擇（二）按建筑材料分：

1、砌石壩：干砌石、漿砌石。

2、混合壩：土石混合壩、木石混合壩。

3、鐵絲石籠壩。

4、格柵壩砌石壩鐵絲石籠壩格柵壩三、壩高與攔砂量確定（一）壩高的確定

1、攔沙效益：壩體愈高，攔沙愈多；

2、工程量和工期：冬春進(jìn)行，雨季前完完工；

3、壩下消能措施:壩體越高，修建消能設(shè)施的費(fèi)用就越高，可采用節(jié)節(jié)打壩。

（二）攔砂量計(jì)算（P115）四、攔砂壩的斷面設(shè)計(jì)（一）斷面輪廓尺寸

壩高、壩頂寬度、壩底寬度、上下游邊坡系數(shù)。邊坡系數(shù)：是指邊坡的底寬與渠道深度或水深的比值。（二）壩的穩(wěn)定與應(yīng)力計(jì)算

重力攔砂壩遭破壞的情況：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，壩體繞下游壩趾的傾覆破壞；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。

1、作用力計(jì)算：

①壩體重力G：

G＝V·γd·b

b－單位寬度，

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P：

P＝γh2b

h－壩前水深④泥沙壓力P泥：

壩前泥沙壓力：

P泥＝γcH2tg2(450-ψ/2)b/2H－壩前淤積物的高度

ψ－淤積物的內(nèi)摩擦角。ψ＝7.24（γc－1）5.82

下游壩基上的泥沙壓力為被動(dòng)土壓力，

E＝γcH12tg2(450＋ψ/2)b/2H1－壩基礎(chǔ)深度

⑤壩基揚(yáng)壓力：

Wψ＝γHBa1b/2

B－壩底寬度

H－壩高a1－基礎(chǔ)接觸面積系數(shù)取值為1⑥泥石流沖擊力

P沖＝KρVc2sinα

α－泥石流流向與壩軸線的交角

⑦地震力

2、壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算

K＝3、壩基應(yīng)力計(jì)算

上游面應(yīng)力σ上＝下游面應(yīng)力σ下＝e=M/N（三）溢流口設(shè)計(jì)

溢流口設(shè)計(jì)的目的在于確定溢流口尺寸，即溢流口的寬度和高度。其設(shè)計(jì)步驟如下：1、確定溢流口形狀和兩側(cè)邊坡：一般為梯形，邊坡坡度為1：0.75－1：1，固體含量多的泥石流溝道，可為弧形。

2、計(jì)算壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量Qc(第三節(jié)）

3、計(jì)算溢流口寬度：選定單寬溢流流量q，估算寬度B。

4、計(jì)算過(guò)壩溢流深度：用試算法求出過(guò)壩溢流深度ho。

5、計(jì)算溢流口高度：h=ho+△h，△h一般為0.5－1.0米。（四）壩下消能與沖刷深度計(jì)算

1、壩下消能

（1）子壩（副壩）消能：適用于大中型山洪或泥石流荒溪。一般子壩的壩頂應(yīng)高出原溝床0.5－1.0米，以保證子壩回淤線高于主壩基礎(chǔ)頂面。子壩與主壩間的距離，可取2－3倍主壩壩高。

（2）護(hù)坦消能：適用于小型溝道。一般用漿砌塊石砌筑，長(zhǎng)度為2－3倍的主壩高。厚度用經(jīng)驗(yàn)公式估算。

2、壩下沖刷深度的計(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。作業(yè)題1、簡(jiǎn)述攔砂壩的布置原則。2、攔砂壩壩型按結(jié)構(gòu)分有哪幾類？各具哪些特點(diǎn)？3、如何計(jì)算攔砂壩的攔砂量？4、已知某攔砂壩壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量為25m3/s，設(shè)計(jì)溢流口形狀為梯形，邊坡系數(shù)為1：1，擬定溢流口單寬流量為7m3/s，試求該溢流口的過(guò)壩溢流深度，并按比例繪制溢流口橫斷面圖（安全超高為0.8m）。格柵壩是指具有橫向或豎向格欄網(wǎng)格和整體格架結(jié)構(gòu)的擋攔泥石流新型壩。最適用于攔蓄含巨石，大漂礫的水石流。格柵壩一、格柵壩的特點(diǎn)及類型（一）格柵壩的特點(diǎn)

1、攔排結(jié)合：改變了攔沙壩以攔沙蓄水為部分擋攔，允許部分不會(huì)對(duì)下游造成危害的水沙下瀉，維持下游河道輸沙平衡，保證河道穩(wěn)定。

2、改善受力條件：承受的泥石流龍頭沖擊力比實(shí)體壩小。

3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用材省，現(xiàn)場(chǎng)組裝方便，可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，縮短施工周期。（二）格柵壩的壩型

按結(jié)構(gòu)受力形式可分為：

1、平面型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體抗彎能力較差，抗泥石流沖擊力較低。

2、立體型：整體抗彎能力較強(qiáng)，承載力比平面型大，內(nèi)部空框攔截泥石流石塊后形成自然壩體，增加了壩體的穩(wěn)定性。單式格柵壩立體型格柵壩臥式攔砂壩按建筑材料可分為：

1、鋼筋混泥土格柵壩：溝道中挾帶的大石塊較多時(shí)采用此種壩型。

2、金屬格柵壩：在基巖峽谷段，采用此壩型。

3、混合型格柵壩：112頁(yè)、129頁(yè)。鋼筋混凝土格柵壩金屬格柵壩混合型格柵壩二、格柵壩設(shè)計(jì)（一）工程等級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定：P129（二）格柵壩的數(shù)量與設(shè)計(jì)要求為防止?jié)螌?duì)下游建筑物的危害，同一溝道上建造格柵壩不宜少于2座，緊靠建筑物的第1座壩必須按保證建筑物所需的條件條件設(shè)計(jì)，而最上游的1座壩處于防治的前沿，其設(shè)計(jì)必須首先滿足防沖的要求。（三）格柵壩間隙的確定D＝1：4d5%分項(xiàng)目四淤地壩淤地壩的定義淤地壩是指在水土流失區(qū)各級(jí)溝道中，以緩洪攔沙、淤地造田為主的水土保持工程措施。其攔泥淤成的地叫壩地。在流域溝道中，用于淤地生產(chǎn)的壩叫淤地壩或生產(chǎn)壩。淤地壩的組成、分類與作用一、淤地壩的組成及其運(yùn)用特性淤地壩的主要作用是攔泥淤地，一般不長(zhǎng)期蓄水，下游也無(wú)灌溉要求。淤地壩一般由壩體、溢洪道、放水建筑物三部分組成。壩體――擋水?dāng)r泥；溢洪道――排泄洪水；放水建筑物――溝道常流水、庫(kù)內(nèi)清水通過(guò)其排泄到下游；反濾排水設(shè)備――排除壩內(nèi)地下水，防止壩地鹽堿化，增加壩坡穩(wěn)定性。二、淤地壩的分類和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（一）淤地壩的分類1、按材料分：土壩、石壩、土石混合壩；2、按用途分：緩洪骨干壩、攔泥生產(chǎn)壩、蓄水壩；3、按材料和施工方法分：夯碾壩、水力沖填壩、定向爆破壩、堆石壩、干砌石壩、漿砌石壩。（二）分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)淤地壩可根據(jù)庫(kù)容、壩高、淤地面積、控制流域面積等因素參考水庫(kù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為大、中、小三級(jí)。黃土聚湫土壩土壩放水建筑物－豎井臥管式放水洞放水洞出口放水洞出口溢洪道淤地壩系壩系三、淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)。四、淤地壩的作用1、穩(wěn)定和抬高侵蝕基準(zhǔn)，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。提高流域防洪標(biāo)準(zhǔn)。3、攔泥、落淤、造地，變荒溝為良田。4、改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件,提高糧食產(chǎn)量。壩系規(guī)劃壩系是指以小流域?yàn)閱卧ㄟ^(guò)科學(xué)規(guī)劃，在溝道中合理布設(shè)骨干壩和淤地壩等溝道工程，提高流域整體防御能力，實(shí)現(xiàn)溝道水資源的全面開(kāi)發(fā)和利用而建立的溝道防治體系?；蛘哒f(shuō)是在流域溝道中通過(guò)實(shí)施以骨干壩為骨架,科學(xué)地配有一定數(shù)量的大、中、小型淤地壩，形成攔、蓄、排和防、種、養(yǎng)相結(jié)合，新建工程與原有工程的加固配套相結(jié)合，流域工程自成體系，互相配合聯(lián)合運(yùn)用，調(diào)洪削峰減沙，運(yùn)行安全，防洪保收的綜合防護(hù)體系。壩系的作用與組成壩系的主要作用是:對(duì)小流域洪水泥沙進(jìn)行長(zhǎng)期控制,充分利用水沙資源，促進(jìn)溝坡退耕還林還草和綜合治理工作，具有顯著的滯洪、攔泥、淤地、生產(chǎn)、灌溉、養(yǎng)殖等多種效能，最終將達(dá)到水沙相對(duì)平衡，壩系相對(duì)穩(wěn)定。壩系由生產(chǎn)壩、防洪壩、蓄水壩、攔泥壩組成。在一個(gè)小流域內(nèi)形成以生產(chǎn)壩為主，攔泥、生產(chǎn)、防洪、灌溉相結(jié)合的壩庫(kù)工程體系稱為壩系。可分為干系、支系和系組。一、壩系規(guī)劃的原則與布局（一）壩系規(guī)劃的原則1、在流域綜合治理規(guī)劃的基礎(chǔ)上，上下游、干支溝全面規(guī)劃，統(tǒng)籌安排。2、最大限度地發(fā)揮壩系調(diào)洪攔沙、淤地增產(chǎn)的作用。3、各級(jí)壩系，自成體系，相互配合，聯(lián)合運(yùn)用，確保壩系安全。4、壩系中必須布設(shè)一定數(shù)量的控制性骨干壩。5、在流域內(nèi)進(jìn)行壩系規(guī)劃的同時(shí)，應(yīng)做好道路、水源利用、防治土地鹽堿化等規(guī)劃。（二）壩系布設(shè)方式1、上淤下種，淤種結(jié)合布設(shè)方式2、上壩生產(chǎn)，下壩攔淤布設(shè)方式3、輪蓄輪種，蓄種結(jié)合布設(shè)方式4、支溝滯洪，干溝生產(chǎn)布設(shè)方式5、多漫少排，漫排兼顧布設(shè)方式6、以排為主，漫淤灘地布設(shè)方式7、高線排洪，保庫(kù)灌田布設(shè)方式8、隔山鑿洞，鄰溝分洪布設(shè)方式9、壩庫(kù)相間，清洪分治布設(shè)方式①攔洪蓄清方式②導(dǎo)洪蓄清方式③排洪蓄清方式當(dāng)集水面積小，坡面治理較好，洪水水量較小的溝道，一般采用此種方式。上淤下種淤種結(jié)合布設(shè)方式在流域面積較大的溝道，坡面治理差，來(lái)水量大，勞力較少的情況下，采用此種方式。上淤下種淤種結(jié)合布設(shè)方式在勞力充足的流域內(nèi)一般采用此種布設(shè)方式。輪蓄輪種，蓄種結(jié)合布設(shè)方式支溝滯洪，干溝生產(chǎn)布設(shè)方式（三）壩系形成和建壩順序1、壩系形成順序①先支后干：先易后難②先干后支：需投入較高財(cái)力和人力③以干分段，按支分片，段片分治：流域面積較大2、壩系建壩順序①自下而上：淤地快，收益早，且上游有攔洪壩，確保壩地安全生產(chǎn)和灌溉②自上而下：?jiǎn)螇慰刂屏饔蛎娣e小，來(lái)水量和泥沙少，規(guī)模小，工程安全可靠，壩系成地慢。3、流域建壩密度根據(jù)降雨情況，溝道比降、溝壑密度，建壩淤地條件。二、壩址選擇壩址的選擇在很大程度上取決于地形和地質(zhì)條件，選擇壩址應(yīng)滿足攔洪或淤地效益大，工程量小和工程安全3個(gè)條件。1、壩址在地形上要求河谷狹窄，壩軸線短，庫(kù)區(qū)寬闊容量大，溝底比較平緩。同時(shí)應(yīng)選在支溝分岔的下方和溝底陡坡、跌水的上方。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。3、壩址附近應(yīng)有良好的筑壩材料，取用容易施工方便。4、壩址地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，兩岸無(wú)疏松的塌土和滑坡體，斷面完整。5、壩址應(yīng)避開(kāi)溝岔、彎道、泉眼。6、庫(kù)區(qū)淹沒(méi)損失要小。7、壩址應(yīng)結(jié)合壩系規(guī)劃統(tǒng)一考慮。三、設(shè)計(jì)資料的收集與庫(kù)容曲線繪制（一）設(shè)計(jì)資料收集1、地形資料：①壩系平面布置圖（1：10000）②庫(kù)區(qū)地形圖（1：5000－1：2000，等高線2－5米）③壩址地形圖（1：1000－1：5000，等高距0.5－1米）④溢洪道、泄水洞等建筑物所在位置縱橫斷面圖（1：100－1：200）2、流域、庫(kù)區(qū)和壩址地質(zhì)及水文地質(zhì)資料①區(qū)域或流域地質(zhì)平面圖②地址地質(zhì)斷面圖③地址地質(zhì)構(gòu)造④溝道地下水、泉水逸出地段及其分布狀況3、流域內(nèi)河、溝水化學(xué)測(cè)驗(yàn)分析資料4、水文氣象資料5、天然建筑材料調(diào)查6、社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查資料7、其他條件：交通、電力、淹沒(méi)損失等（二）集水面積測(cè)算及庫(kù)容曲線繪制1、集水面積計(jì)算法①求積儀法②方格法③經(jīng)驗(yàn)公式法：F＝fL2

F－集水面積f－流域形狀系數(shù)L－流域長(zhǎng)度④梯形法：2、淤地壩壩高與庫(kù)容、淤地面積關(guān)系曲線繪制法①等高線法：Vn－相鄰兩等高線之間的體積Fn，F(xiàn)n+1－相鄰兩等高線對(duì)應(yīng)的面積Hn－兩相鄰等高線的高差②縱橫斷面法：粗略計(jì)算法四、淤地壩水文計(jì)算第三節(jié)淤地壩調(diào)洪演算一、淤地壩壩高的確定淤地壩的總壩高等于攔泥壩高、滯洪壩高及安全超高之和（一）攔泥壩高1、影響攔泥壩高的因素①淤地面積：隨壩高增大而增大②淤滿期限：是確定攔泥壩高的重要參數(shù)③工程量和施工方法2、攔泥壩高的確定①分析淤地壩的壩高－淤地面積－庫(kù)容曲線，初步選定經(jīng)濟(jì)合理的攔泥壩高，從關(guān)系曲線中查得相應(yīng)壩高的攔泥庫(kù)容；②初擬壩高加滯洪壩高和安全超高的初估值，一般為3－4米，作為全壩高估算壩體的工程量；③根據(jù)施工方法、工期和社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況，判斷實(shí)現(xiàn)初選壩高的可能性；④根據(jù)淤地壩控制流域內(nèi)的年平均輸沙量推求淤平年限。（二）滯洪壩高的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)洪水的大?。ㄈ┌踩叩拇_定：主要取決于壩高的大小。二、淤地壩調(diào)洪演算的基本原理（一）淤地壩的調(diào)洪過(guò)程當(dāng)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)入淤地壩后，洪峰流量減少，洪水歷時(shí)延長(zhǎng)，這個(gè)過(guò)程稱為淤地壩調(diào)節(jié)洪水過(guò)程，簡(jiǎn)稱淤地壩調(diào)洪。當(dāng)洪水來(lái)臨時(shí)，時(shí)間t＝0，洪水流量Q與溢洪道泄水量q均為0，淤地壩內(nèi)洪水位即為溢洪道的壩頂高程。隨著洪水流量Q增加，q也隨之加大，由于Q＞q，庫(kù)內(nèi)水位逐漸上升。當(dāng)洪水流量Q達(dá)到設(shè)計(jì)洪峰流量Qm，Q與q的差值最大，此時(shí)壩內(nèi)水位上升最快。T1以后，Q開(kāi)始減少，但由于Q＞q，壩內(nèi)水位仍然增加，q不斷增大。隨著（Q－q）的減小，水位上升速度減慢。至t2時(shí)，Q＝q，壩內(nèi)水位達(dá)到了最大值，水位不再上升，q達(dá)到最大值qm，此時(shí)的水位稱為最高洪水位。T2以后，Q＜q，水位開(kāi)始下降。至t3時(shí)洪水量為0，溢洪道繼續(xù)下泄。至t4時(shí)，水位下降至溢洪道壩頂高程，壩內(nèi)洪水全部排完，q＝0。Q~tq~tQqtQmqmQ:入庫(kù)流量q：下泄流量防洪庫(kù)容Vm調(diào)洪演算圖洪水入壩流量過(guò)程線與溢洪道泄洪過(guò)程線的交點(diǎn)稱為淤地壩的最大泄洪量。通過(guò)淤地壩調(diào)節(jié)天然洪水過(guò)程，可以削減洪峰，延長(zhǎng)洪水歷時(shí)，減輕洪水災(zāi)害。滯洪庫(kù)容：從溢洪道壩頂至最高洪水位之間的庫(kù)容。（二）淤地壩調(diào)洪演算的基本原理調(diào)洪演算是根據(jù)水量平衡原理進(jìn)行的。即在任一時(shí)段內(nèi)流入淤地壩的水量減去流出淤地壩的水量，即為該時(shí)段淤地壩的蓄水量。其中：V1，V2－時(shí)段初末淤地壩的蓄水量在上述方程中q2、v2為未知數(shù)，需建立泄洪量與蓄水量的關(guān)系式。在淤地壩中，庫(kù)容V是壩高H的函數(shù)，而溢洪道泄流量q也是壩高H的函數(shù)，根據(jù)水力學(xué)寬頂堰流流量公式計(jì)算，坎頂壩高H與泄洪流量關(guān)系為：q＝MBH1.5

q－泄洪流量M－第二流量系數(shù)M＝mm—0.32-0.385B－溢洪道寬度H－坎頂壩高所以：q＝f（V）＝MBH1.5

根據(jù)函數(shù)繪制q－V曲線，解聯(lián)立方程式即可求得q2、v2。三、調(diào)洪演算方法高切林法與圖解法。高切林法將洪水過(guò)程線概化為三角形，庫(kù)壩下泄過(guò)程線概化為直線，具有簡(jiǎn)單快速的優(yōu)點(diǎn)。在淤地壩和小型水庫(kù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，一般只需求出溢洪道的最大泄洪流量qm和滯洪庫(kù)容V滯，不需要計(jì)算壩、庫(kù)的泄洪過(guò)程。所以在設(shè)計(jì)中采用概化三角形求解法。因?yàn)镼mt／2等于設(shè)計(jì)洪水總量Wp，故上式可寫(xiě)為：概化三角形的計(jì)算原理是近似地認(rèn)為淤地壩的泄洪過(guò)程線和入壩洪水過(guò)程線一樣，均為三角形，用幾何法求解。或作業(yè)題：一、淤地壩淤地壩調(diào)洪二、簡(jiǎn)述淤地壩的作用。三、簡(jiǎn)述淤地壩布設(shè)的方式。四、如何確定淤地壩壩高。五、簡(jiǎn)述淤地壩調(diào)洪過(guò)程土壩設(shè)計(jì)一、土壩樞紐布置與壩型選擇（一）土壩樞紐布置樞紐建筑物以壩為主體，包括泄洪建筑物、放水建筑物、灌溉引水建筑物等。樞紐建筑物的布置根據(jù)地形和地質(zhì)條件合理安排。（二）土壩壩型選擇土壩是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。二、土壩斷面尺寸的擬定（一）壩頂寬度：壩頂寬度與壩高有關(guān)，壩體愈高則壩頂寬度愈寬。見(jiàn)p188（表7－9）（二）土壩壩坡：參照p189（表7－10）。（三）最大鋪底寬度的計(jì)算Bm＝b+(m1+m2)H+nb1Bm–土壩最大鋪底寬，m；b－壩頂寬；n－上下游壩坡馬道總數(shù)；m1－上游邊坡比；m2－下游邊坡比；H－最大壩高；b1－馬道寬。三、土壩的滲透計(jì)算（一）不透水地基且壩下游無(wú)排水設(shè)備1、下游無(wú)水情況2、下游有水情況（二）不透水地基且有堆石排水體1、下游無(wú)水情況2、下游有水情況（三）有限厚透水地基情況溢洪道設(shè)計(jì)一、溢洪道位置的選擇1、要盡量利用天然的有利地形條件。減少開(kāi)挖量，縮短工期。2、在地質(zhì)條件上要求溢洪道兩岸山坡比較穩(wěn)定。3、在平面布置上，溢洪道要盡量做到直線布置，力求泄洪時(shí)水流順暢。4、溢洪道布置時(shí)盡可能不和泄水洞放在同一側(cè)。二、溢洪道的形式和斷面尺寸的確定淤地壩溢洪道的形式，主要有兩種：一種是明渠式，另一種是溢流堰式。（一）明渠式溢洪道：適用于小型淤地壩和臨時(shí)性溢洪道。一般不做砌護(hù)工程，在紅膠土或巖石上開(kāi)挖，一般在巖石上采用矩形斷面，非巖基上采用梯形斷面，邊坡為1：0.3－1：1。斷面尺寸根據(jù)所選斷面形狀、設(shè)計(jì)最大泄洪流量和設(shè)計(jì)滯洪水深按水力學(xué)明渠均勻流公式計(jì)算，即采用試算法，求得斷面尺寸后，加超高0.5－1.0m例題：某淤地壩溢洪道設(shè)計(jì)最大泄洪流量為85.6米3/秒，設(shè)計(jì)滯洪水深為1.5米，溢洪道設(shè)計(jì)為梯形斷面，邊坡系數(shù)m=1，糙率＝0.035，底坡＝1/100，試求溢洪道的底寬，并繪制溢洪道橫斷面設(shè)計(jì)圖。底寬過(guò)水?dāng)嗝娣e濕周水力半徑RiR1/6C流量Q說(shuō)明1017.2514.241.2110.1101.0329.4355.84Q＜85.61524.7519.241.2860.1131.04329.8083.34Q＜85.61626.2520.241.2970.1141.04429.8389.266Q＜85.615.525.5