水土保持工程學(xué)ppt

水土保持工程學(xué)楊文利主講緒論水土流失與水土保持我國(guó)水土流失狀況及其危害水土保持的成就與作用水土保持的基本原則水土保持工程學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容水土保持工程發(fā)展簡(jiǎn)史水土保持工程學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系水土流失與水土保持水土流失（waterandsoilloss)：在水力、風(fēng)力、重力等外營(yíng)力的作用下，水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失。包括土地表層侵蝕及水的損失，也稱水土損失。水土保持(waterandsoilconservation)：防治水土流失，保護(hù)、改良與合理利用山丘區(qū)和風(fēng)沙區(qū)水土資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力，以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的事業(yè)。水土保持工程學(xué)：應(yīng)用工程原理，防治山區(qū)、丘陵區(qū)、風(fēng)沙區(qū)水土流失，保護(hù)、改良與合理利用水土資源，以充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的科學(xué)。我國(guó)水土流失的現(xiàn)狀及危害我國(guó)水土流失現(xiàn)狀椐水利部遙感中心調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全國(guó)土壤侵蝕面積達(dá)492萬km2，占國(guó)土面積的51%，其中輕度以上水蝕面積179萬km2，風(fēng)蝕面積188萬km2，凍融侵蝕125萬km2。水土流失危害破壞土地吞食農(nóng)田降低土壤肥力，加劇干旱發(fā)展淤積抬高河床，加劇洪澇災(zāi)害淤塞水庫湖泊，影響開發(fā)利用水土保持的成就與作用水土保持的作用增強(qiáng)蓄水能力，提高降水資源的有效利用消洪增枯，提高河川水資源的有效利用率對(duì)河川年總徑流量的影響控制土壤侵蝕，減少河流泥沙改善水文環(huán)境，保護(hù)水質(zhì)促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展水土保持的成就幾個(gè)階段：1980年小流域綜合治理、1991年水土保持法的頒布、1992年市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的提出、1996年城市水土保持、1997年退耕還林、生態(tài)環(huán)境建設(shè)的提出（西部大開發(fā)）、2003年（振興東北老工業(yè)基地）水土保持工程研究對(duì)象與內(nèi)容研究對(duì)象：山丘區(qū)及風(fēng)沙區(qū)保護(hù)、改良與合理利用水土資源，防治水土流失的工程措施。水土保持工程的內(nèi)容坡面工程溝道工程山洪排導(dǎo)工程小型蓄水用水工程水土保持工程發(fā)展簡(jiǎn)史我國(guó)水土保持工程的發(fā)展歷史悠久公元前956年中國(guó)就有“平治水土”的記載戰(zhàn)國(guó)末期（公元前221年）“高低畦田整地”梯田早在漢代已經(jīng)出現(xiàn)淤地壩在黃河流域也有400年的歷史引洪漫地，距今已有2000多年國(guó)外水土保持工程的發(fā)展歐洲文藝復(fù)興以后，采取以恢復(fù)森林為中心的復(fù)舊工程奧地利1884年，總結(jié)出了一套防治荒溪侵蝕的森林-工程措施體系1928年，日本的砂防工學(xué)20世紀(jì)30年代，美國(guó)教授貝勒特創(chuàng)立土壤保持學(xué)第二章坡面集水保水工程集水技術(shù)（雨水集蓄工程）簡(jiǎn)介水窖的設(shè)計(jì)蓄水池的設(shè)計(jì)截流溝水平階、水平溝保水技術(shù)我國(guó)水資源的特點(diǎn)水資源的總量不少，但人均、單位面積占有量少，人均為世界人均水量的1/4。水資源地區(qū)分布不均勻，與人口、耕地分布不適應(yīng)，南方水多地少，北方地多水少。北方旱區(qū)水資源總量只占全國(guó)的14.4%，水資源的匱缺是一個(gè)嚴(yán)峻的問題，特別的北方的干旱地區(qū)問題更嚴(yán)重。雨水集蓄工程概述是指人工對(duì)降雨進(jìn)行收集、匯流、蓄存并進(jìn)行調(diào)節(jié)利用的微型水利工程。一般由集雨系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)和蓄水系統(tǒng)組成集雨系統(tǒng)：收集雨水的場(chǎng)地，可以是庭院、屋面、道路、胡同和大田等，也可以是采用防滲材料鋪砌的地面輸水系統(tǒng)：輸水溝和截流溝，其作用是將集雨場(chǎng)中的雨水收集起來并輸送到沉沙池。蓄水系統(tǒng)包括蓄水建筑物及其附屬設(shè)施蓄水建筑物主要是水窖（窯）和蓄水池主要的附屬設(shè)施有沉沙池、攔污柵、進(jìn)水管、消能設(shè)施、窖口平臺(tái)水窖的功能與類型水窖的功能攔蓄雨水和地表徑流提供人畜飲水和旱地灌溉的水源減輕水土流失水窖的類型井窖窯窖（挖窯式、屋頂式）豎井式圓弧型混凝土水窖隧洞型漿砌石水窖雨水集蓄工程規(guī)劃（一）規(guī)劃的主要任務(wù)根據(jù)雨水資源、生產(chǎn)生活用水情況，合理確定工程的規(guī)模合理布設(shè)集雨場(chǎng)、蓄水建筑物和附屬建筑物工程投資估算、效益分析規(guī)劃的主要原則因地制宜，選用合適的集雨場(chǎng)和蓄水建筑物的形式實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)利用與當(dāng)前農(nóng)村管理體制相適應(yīng)突出效益發(fā)揮雨水集蓄工程規(guī)劃（二）基本資料的收集水文計(jì)算（來水量、用水量、水量平衡計(jì)算、確定蓄水工程的數(shù)量和容積）集雨場(chǎng)規(guī)劃蓄水工程設(shè)計(jì)（選址、容積設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程量計(jì)算）配套設(shè)施設(shè)計(jì)投資估算、效益分析蓄水池的規(guī)劃設(shè)計(jì)定義：用以攔蓄地表徑流為主，蓄水量在50~1000m3蓄水工程。功能：攔蓄地表徑流、減輕水土流失、人畜飲水和灌溉。類型圓形、矩形封閉式和敞開式布置形式：平地澇池、結(jié)合溝頭防護(hù)、溝底坡腳布置、連環(huán)澇池選址：村旁、路邊、梁峁坡和溝頭上部水窖、蓄水池的管護(hù)水窖和蓄水池正常運(yùn)行的要求蓄水滲漏量小水窖和蓄水池內(nèi)淤積量較小（20%）保證水窖內(nèi)常年有水，水窖水位不低于0.2米管護(hù)蓄水時(shí)的管護(hù):清淤、清理雜物、疏通進(jìn)水管日常管護(hù)：定期檢查維修水窖（蓄水池），使其完好無損。山邊溝在坡面上沿等高線方向，每隔適當(dāng)距離修建的淺三角形溝。山邊溝原是美國(guó)實(shí)行的一種坡面水土保持措施，1956年廖綿睿將此措施引入臺(tái)灣省。水平竹節(jié)溝在坡面上沿等高線開挖蓄水水平溝，溝內(nèi)每隔一定距離培筑橫向擋水土堤，水平溝截成竹節(jié)樣的長(zhǎng)方形蓄水坑，分段攔蓄雨水和坡面徑流，在平面上看，又酷似隔坡如剖開的楠竹，在綜斷面上看，有酷似隔坡梯田。水平溝是干旱、半干旱丘陵山區(qū)一種很重要的造林整地措施。水平竹節(jié)溝，由于其上方坡段要退耕種草或栽植林灌，徑流將大為消減，因而水平溝的蓄水容積Q可按攔蓄10年一遇的3h暴雨標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，即

Q=F(h-f)+LBha+U1+Fh0式中，F(xiàn)為每個(gè)竹節(jié)的沉雨面積；h為10年一遇3h暴雨量；f為竹節(jié)形水平溝內(nèi)土壤入滲水量；L為二水平溝間的斜坡長(zhǎng)度；B為竹節(jié)的寬度；a為徑流系數(shù)；U1為水平溝每竹節(jié)寬度坡面上3年累計(jì)沖刷下來的土量；h0為水平溝蓄水埂安全超高。截流溝設(shè)計(jì)（一）定義：在斜坡上每隔一定距離橫坡修筑的具有一定坡度的溝道。功能截短坡長(zhǎng)、阻截徑流，減免徑流沖刷將分散的坡面徑流集中起來，輸送到蓄水工程或直接輸送到農(nóng)田、草地或林地與等高耕作、梯田、溝頭防護(hù)等措施結(jié)合，對(duì)保護(hù)其下部的農(nóng)田、防止溝頭前進(jìn)，維護(hù)村莊和公路、鐵路的安全有重要作用。截水溝布置：截水溝間距確定（間距隨坡度增大而減?。┙厮疁蠑嗝嬖O(shè)計(jì)（縱坡確定、設(shè)計(jì)洪峰流量、過水?dāng)嗝娲_定）截流溝設(shè)計(jì)（二）底坡的確定決定于地面坡度和土質(zhì)滿足不沖不淤流速要求底坡的確定與斷面設(shè)計(jì)互為依據(jù)、相互聯(lián)系斷面尺寸確定明渠均勻流公式：Q=C.A（Ri)1/2洪峰流量計(jì)算：Q=K×Im×Fn設(shè)計(jì)步驟假設(shè)橫斷面h或b計(jì)算流速v，判斷是否屬不沖不淤流速，校核流量否則，改變斷面尺寸，重新設(shè)計(jì)第三章梯田梯田的發(fā)展歷史梯田的分類水平梯田隔坡梯田坡式梯田（一）水平梯田梯田附屬建筑物規(guī)劃坡面蓄水?dāng)r沙設(shè)施規(guī)劃梯田區(qū)的道路規(guī)劃灌溉排水設(shè)施的規(guī)劃（二）隔坡梯田定義優(yōu)點(diǎn)隔坡梯田的優(yōu)化設(shè)計(jì)隔坡梯田定義隔坡梯田是根據(jù)攔蓄利用徑流的要求，在一個(gè)坡面上修建的每一臺(tái)水平梯田，其上方都留出一定面積的原坡面不修，坡面產(chǎn)生的徑流攔蓄于下方的水平田面上。這種平、坡相間的復(fù)式梯田布置形式，叫做隔坡梯田。水平梯田與間隔的自然坡面占地之比稱為平坡比。隔坡梯田的優(yōu)點(diǎn)修筑省工。據(jù)尹傳淞等人的實(shí)驗(yàn)，一般修建每公頃連臺(tái)水平梯田需用工727個(gè)，而修建隔坡梯田僅150-255個(gè)。利于實(shí)施徑流農(nóng)業(yè)，防旱、抗旱。隔坡梯田的水平田面除承納自身的雨水之外，還能攔蓄上方坡地的來水和泥沙，增加土壤水分、養(yǎng)分。根據(jù)延安水土保持研究所1982年的調(diào)查，隔坡梯田的攔泥效益在94.1%以上。根據(jù)尹傳淞連續(xù)3年在5-10月逐旬測(cè)定結(jié)果，水平田面1m深土層內(nèi)的土壤水分含量比坡地增加了3.3%-12.2%。水平田面的作物產(chǎn)量比一般坡地能增加22%-111%。蘭州水土保持實(shí)驗(yàn)站觀測(cè)表明，平坡比為1:3的隔坡梯田水平田面的小麥產(chǎn)量比連臺(tái)水平梯田增產(chǎn)13.3%-106.4%，比坡耕地增產(chǎn)91.9%-133.3%。隔坡梯田水土保持效益處理徑流量沖刷量效益%mm%t/km2%減少?gòu)搅鳒p少泥沙坡耕地53.210019660100//平坡比1:14.48.3190.191.799.9平坡比1:24.528.51150.691.599.4平坡比1:312.0522.75152.677.397.4注：引自尹傳淞等人1983年的觀測(cè)資料。隔坡梯田的優(yōu)化設(shè)計(jì)平坡比的選定是隔坡梯田設(shè)計(jì)中的主要矛盾。以水沙平衡基本原理設(shè)計(jì)隔坡梯田斷面隔坡梯田坡段部分產(chǎn)水、產(chǎn)沙量的估算處理頻率/%一次最大凈徑流量/mm頻率/%一次最大凈徑流量/mm年最大沖刷深度/mm第一種情況109.55155.5第二種情況1021.052812.0陜北黃土丘陵區(qū)不同頻率下一次降雨最大凈徑流量與全年最大沖刷深度平坡比m=B/l=nh/(a-a0)第一種情況第二種情況地面坡度水平梯田面寬隔坡長(zhǎng)度平坡比蓄水埂高度水平梯田面寬隔坡長(zhǎng)度平坡比蓄水埂高度518.054.01:30.3018.027.01:1.50.301012.036.01:30.3012.018.01:1.50.30158.525.51:30.308.512.81:1.50.30206.516.31:2.50.306.56.51:10.30255.012.51:2.50.305.05.01:10.30陜北黃土丘陵區(qū)隔坡梯田斷面規(guī)格參考值以農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)隔坡梯田斷面

影響隔坡梯田優(yōu)化設(shè)計(jì)的三個(gè)主要因素：地面坡度、平坡比和坡段土地利用方式以控制水土流失增加作物產(chǎn)量為主要目標(biāo)建立目標(biāo)計(jì)算結(jié)果黃土高原丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū)，平坡比宜為1:2~1:3，坡段的土地利用方式可考慮水平階種草、水平溝種草、密叢草地或草糧等高帶狀間作來選配。長(zhǎng)城沿線的干旱、半干旱長(zhǎng)梁緩坡類型區(qū)，平坡比可大于1:3。（三）坡式梯田在較為平緩的坡地上沿等高線構(gòu)筑攔水?dāng)r泥土埂，埂間仍維持原有坡面不動(dòng)，借雨水沖刷和逐年耕翻，使埂間坡面漸漸變平，最終成為水平梯田。地埂攔蓄量可按最大一次暴雨徑流深、年最大沖刷深與多年平均沖刷深度之和進(jìn)行計(jì)算。地埂培修好后應(yīng)逐年加高，一般每三年見高一次。黃土高原坡式梯田規(guī)格參考田面坡度/(°)梯田間距/m埂高/m側(cè)坡底寬/m內(nèi)外內(nèi)外3400.300.471:01:0.23.45200.310.481:51:0.21.910150.430.731:31:0.21.715100.560.921:21:0.21.52080.661.021:11:0.21.1土方量計(jì)算（一）方格網(wǎng)法方格網(wǎng)法適用于比較復(fù)雜的地形，在田塊平面形狀比較方正的情況下，測(cè)量計(jì)算都比較方便，而且精度高。具體步驟打樁：在要測(cè)量的梯田田塊內(nèi)，劃分成10-20米見方的方格，各方格頂點(diǎn)用木樁標(biāo)定。整樁：在地面起伏不平的地塊上，會(huì)有個(gè)別樁點(diǎn)的高程不能代表它周圍地面的高程，進(jìn)行調(diào)整。測(cè)量：按各個(gè)木樁編號(hào)順序進(jìn)行高程測(cè)量，并作記錄，讀數(shù)到厘米即可。計(jì)算①田塊的平均高程②各樁點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程③挖填深度④挖填土方量⑤確定開挖線土方量計(jì)算（二）散點(diǎn)法適用于地形雖有起伏，但變化比較均一，不太復(fù)雜的地形。散點(diǎn)法的特點(diǎn)是測(cè)點(diǎn)位置不受限制，可以根據(jù)地形情況，布置測(cè)點(diǎn)，求平均高程方法簡(jiǎn)便。具體步驟打樁：選擇地面上的特征點(diǎn)打樁測(cè)量高程計(jì)算地面的平均高程Ha計(jì)算挖填土方總量土方平衡計(jì)算開挖線調(diào)整土方量計(jì)算（三）縱斷面法第四章山坡固定工程斜坡：向一個(gè)方向傾斜的地段。斜坡有多種分類方式，例如可根據(jù)成因、巖土性質(zhì)、邊坡高度等。邊坡的破壞類型（淺層破壞）剝落、落石、崩塌、堆塌、表層溜塌、風(fēng)化剝落、錯(cuò)落、坡面淺層滑坡影響邊坡穩(wěn)定的因素巖土性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、水的作用、風(fēng)化作用、地形地貌、地應(yīng)力、人為因素邊坡穩(wěn)定的工程措施采用支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定邊坡坡面防護(hù)的工程措施表土的固定及改良方法邊坡的排水工程設(shè)計(jì)坡頂排水溝平臺(tái)排水溝縱向排水溝涌水處理表土的固定及改良方法表土固定方法工程方法框架工程鋪網(wǎng)工程化學(xué)方法薄膜覆蓋型滲透填充型滲透連接型表土改良方法有機(jī)土壤改良劑泥炭鋸屑無機(jī)土壤改良劑沙子煅燒粘土硅藻土蛭石返回植被護(hù)坡植物護(hù)坡設(shè)計(jì)的原則確定邊坡類型邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)植物護(hù)坡的總體設(shè)計(jì)模式關(guān)于景觀效果設(shè)計(jì)選擇植被類型時(shí)，應(yīng)考慮邊坡所在地的植物類型、植被環(huán)境合理選擇主景工程固坡的結(jié)構(gòu)物應(yīng)盡量隱蔽，突出植被景觀

坡面植物群落設(shè)計(jì)常見的坡面植物群落類型森林型：以喬木、亞喬木為主要組成樹種而建造的植物群落，樹高一般3-4米以上。周圍為森林、山地、丘陵、城鎮(zhèn)等場(chǎng)所較適宜。草灌型:灌木、草本類為主要植物物種而建造的植物群落，其中灌木高度一般為3-4米以下。在陡坡、易侵蝕坡面及周圍為農(nóng)田、山地等適用。草本型：以多種鄉(xiāng)土草或外來草為主要物種而建造的植物群落。除可應(yīng)用于一般坡地外，還適用于及陡邊坡、巖石邊坡等。觀賞型：以草本類、花草類、低矮灌木以及攀緣植物的數(shù)種為主要物種而建造的植物群落。適用于在城市、旅游景點(diǎn)等人口聚集區(qū)的邊坡營(yíng)造特殊植物群落。理想的植物群落一般認(rèn)為，與自然相協(xié)調(diào)的植物群落可以認(rèn)為是極為理想的。與自然協(xié)調(diào)的植物群落必須滿足三個(gè)條件植物生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性適用于自然環(huán)境植物群落所具有的功能近似于自然景觀上近似于自然建立植物群落的指導(dǎo)思想人工輔助自然植物群落的建立植物種以外來的草本型先鋒植物為主，灌木種為輔建立坡面植物群落應(yīng)以播種為主，栽植為輔護(hù)坡植物種類的選擇原則適用當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件適應(yīng)當(dāng)?shù)氐耐寥罈l件（水分、PH值、土壤性質(zhì)等）抗逆性（包括抗旱性、抗熱性、抗旱性、抗貧瘠性、抗病蟲害性等）強(qiáng)地上部較矮，根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)迅速，能在短期內(nèi)覆蓋坡面越年生或多年生適應(yīng)粗放管理，能產(chǎn)生適量種子種子易得且成本合理常用草坪植物（華東）狗牙根假儉草鋪草皮護(hù)坡將培育的生長(zhǎng)優(yōu)良健壯的草坪，用平板鏟或其草皮機(jī)鏟起，運(yùn)至需綠化的坡面，按照一定的大小規(guī)格重新鋪植，使坡面迅速形成草坪的護(hù)坡綠化技術(shù)。鋪草皮護(hù)坡的特點(diǎn)成坪時(shí)間短護(hù)坡功能見效快施工季節(jié)限制少前期管理難度大草皮生產(chǎn)技術(shù)普通草皮生產(chǎn)地毯式草皮生產(chǎn)技術(shù)適用邊坡各類土質(zhì)邊坡強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡路堤邊坡坡比：一般不超過1:1，局部可不陡于1:0.75坡高：一般不超過10米穩(wěn)定邊坡植生帶護(hù)坡參考書《植被護(hù)坡工程技術(shù)》人民交通出版社《地面綠化手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社《現(xiàn)代陡坡地水土保持》九州出版社《中國(guó)水土保持》科學(xué)出版社溝道治理工程用于防止溝道侵蝕的工程措施，其目的在于：保護(hù)溝頭、制止溝道溯源侵蝕；防止溝岸坍塌擴(kuò)張；抬高溝道侵蝕基準(zhǔn)面，制止溝床下切。溝道治理工程措施有：溝頭防護(hù)工程、溝坡整地造林工程、谷坊、崩崗治理、淤地壩和小水庫等。溝道治理措施總體布局原則以小流域?yàn)閱卧嬉?guī)劃的原則坡溝兼治原則水資源合理利用的原則溝頭防護(hù)工程為了制止溝頭前進(jìn)，在溝頭修建的一種排（蓄）坡面徑流的工程措施。溝頭防護(hù)工程分蓄水型和排水型兩類。蓄水式溝頭防護(hù)工程埂墻澇池式圍埂林帶式多級(jí)壩埂式溝埂片林式排水式溝頭防護(hù)懸臂式陡坡式谷坊修建在溝谷底部用以固定溝床、穩(wěn)定邊坡、制止溝蝕的工程。根據(jù)建筑材料將其分為土谷坊、石谷坊和植物谷坊。谷坊的布設(shè)高度：干砌石1.5米；漿砌石3.5米；土谷坊：3-5米；柳谷坊1.0米左右，宜在流域面積1km2以下的溝道采用。間距：“頂?shù)紫嗾赵瓌t”①Ｌ＝ｈ／ｉ②Ｌ＝ｈ／（ｉ－ｉｃ）粗沙兼有卵石時(shí)ｉｃ＝0.02;粘土為0.01；黏壤土為0.008；砂土為0.05。淤地壩在溝壑中筑壩攔泥，鞏固并抬高侵蝕基準(zhǔn)面，減輕溝蝕，減少入河泥沙，變害為利，充分利用水沙資源的一項(xiàng)水土保持治溝工程措施。淤地壩是黃土高原獨(dú)特的一項(xiàng)治理措施，由于淤成的壩地水肥條件優(yōu)越，已成為黃土高原建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)基本農(nóng)田的一項(xiàng)重要內(nèi)容。淤地壩發(fā)展概況最初的淤地壩是自然形成的，距今已有400多年。明代隆慶三年（公元1569年），陜西子洲縣黃土洼，因自然滑坡、坍塌，形成天然聚湫，后經(jīng)加工而形成高60米、淤地800余畝的淤地壩。人工修筑淤地壩的歷史記載，最早見于山西省《汾西縣志》。水利專家李儀祉先生于1927年提出在溝中筑壩淤地、防止溝道擴(kuò)張、減少入黃泥沙的技術(shù)方案，作為治黃方略的一個(gè)重要組成部分。

1945年黃委會(huì)批準(zhǔn)關(guān)中水土保持試驗(yàn)區(qū)在西安市荊峪溝流域修建淤地壩一座，是黃河水利委員會(huì)在黃土高原地區(qū)修建的第一座淤地壩。新中國(guó)成立后，經(jīng)過水利水保部門總結(jié)、示范和推廣，淤地壩建設(shè)得到了快速發(fā)展。大體經(jīng)歷了四個(gè)階段：二十世紀(jì)50年代的試驗(yàn)示范，60年代的推廣普及，70年代的發(fā)展建設(shè)和80年代以來以治溝骨干工程為骨架、完善提高的壩系建設(shè)階段。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過50多年的建設(shè)，黃土高原地區(qū)現(xiàn)有淤地壩11萬余座，淤成壩地450多萬畝，可攔蓄泥沙210億m3。主要分布在陜西（36816座）、山西（37820座）、甘肅（6630座）、內(nèi)蒙（17819座）、寧夏（4936座）、青海（3877座）、河南（4147座）等七省（區(qū)），其中陜、晉、蒙三省區(qū)共有淤地壩9萬余座，占總數(shù)的82.5%。

1、攔泥保土，減少入黃泥沙

黃河泥沙主要來源于黃河中游黃土高原的千溝萬壑。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料，大型淤地壩每淤一畝壩地，平均可攔泥沙8720噸，中型6720噸，小型3430噸。尤其是典型壩系，攔泥效果更加顯著。據(jù)對(duì)內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗西黑岱小流域壩系調(diào)查，該流域總面積32平方公里，從1983年開始完善溝道壩系建設(shè)，到目前建成淤地壩38座，累計(jì)攔泥645萬噸，已達(dá)到泥沙不出溝。延安市已建成的1.14萬座淤地壩已累計(jì)攔蓄泥沙17億噸，相當(dāng)于全市6年輸入黃河的泥沙總量。根據(jù)黃河水利委員會(huì)黃河上中游管理局初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，黃土高原區(qū)11萬多座淤地壩可攔泥280億噸，對(duì)黃河安瀾起到了極其重要的作用。

淤地壩效益2、淤地造田，提高糧食產(chǎn)量壩地主要是由小流域坡面上流失下來的表土層淤積而成，含有大量的牲畜糞便、枯枝落葉等有機(jī)質(zhì)，土壤肥沃，水分充足，抗旱能力強(qiáng)，成為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基本農(nóng)田。據(jù)黃河水利委員會(huì)綏德水土保持試驗(yàn)站實(shí)測(cè)資料，壩地土壤含水量是坡耕地的1.86倍。據(jù)黃土高原七?。▍^(qū)）多年調(diào)查，壩地糧食產(chǎn)量是梯田的2-3倍，是坡耕地的6-10倍。在黃土高原區(qū)廣泛地流傳著"寧種一畝溝，不種十畝坡"、"打壩如修倉，攔泥如積糧，村有百畝壩，再旱也不怕"的說法。

淤地壩效益3、防洪減災(zāi)，保護(hù)下游安全以小流域?yàn)閱卧?，淤地壩通過梯級(jí)建設(shè)，大、中、小結(jié)合，治溝骨干工程控制，層層攔蓄，具有較強(qiáng)的削峰、滯洪能力和上攔下保的作用，能有效地防止洪水泥沙對(duì)下游造成的危害。1989年7月21日，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗皇甫川流域普降特大暴雨，處在暴雨中心的川掌溝流域降雨118.9毫米，暴雨頻率為150年一遇，流域產(chǎn)洪總量1233.7萬立方米，流域內(nèi)12座治溝骨干工程共攔蓄洪水泥沙593.2萬立方米，緩洪514.8萬立方米，削洪量達(dá)89.7%，不但工程無一損失，還保護(hù)了下游3900畝壩地和5100畝川、臺(tái)、灘地的安全生產(chǎn)，減災(zāi)效益達(dá)200多萬元。甘肅省慶陽縣嶄山灣淤地壩建成以后，下游80戶群眾財(cái)產(chǎn)安然無恙，道路暢通，600畝川臺(tái)地得到保護(hù)，僅該壩保護(hù)的川臺(tái)地年人均純收入就達(dá)1680元。使?fàn)€泥溝變成了"聚寶盆"。

淤地壩效益4、合理利用水資源，解決人畜飲水淤地壩在工程運(yùn)行前期，可作為水源工程，解決當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。對(duì)水資源缺乏的黃土高原干旱、半干旱地區(qū)的群眾生產(chǎn)、生活條件改善發(fā)揮了重要作用。環(huán)縣七里溝壩系平均每年提供有效水資源160多萬立方米，常年供給廠礦企業(yè)，并解決了附近4個(gè)行政村7000多頭（只）牲畜的用水問題。"十年九旱"的定西縣花岔流域，多年靠窖水和在幾十里外人擔(dān)畜馱解決人畜飲水。通過壩系建設(shè)，不僅徹底解決了水荒，而且每年還向流域外調(diào)水50多萬立方米，發(fā)展灌溉2000余畝。

淤地壩效益5、優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，促進(jìn)退耕還林還草和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展

淤地壩建設(shè)解決了農(nóng)民的基本糧食需求，為優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)退耕還林還草，發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造了條件。昔日“靠天種莊園，雨大沖良田，天旱難種田，生活犯熬煎”的清水河縣范四夭流域，堅(jiān)持以小流域?yàn)閱卧?，治溝打壩，帶?dòng)了小流域各業(yè)生產(chǎn)，2001年流域人均純收入達(dá)1970元，電視、電話、摩托車等高檔產(chǎn)品也普遍進(jìn)入尋常百姓家。綏德縣王茂莊小流域，有壩地400多畝，在人口增加，糧食播種面積縮小的情況下，糧食總產(chǎn)卻連年增加，使大量坡耕地退耕還林還草，土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，耕地面積由占總面積的57%下降到28%，林地面積由3%上升到45%，草地面積由3%上升到7%。壩地面積占耕地面積的15%，產(chǎn)量卻占流域糧食總產(chǎn)的67%。實(shí)現(xiàn)了人均林地36畝，草地5畝，糧食超千斤。環(huán)縣趙門溝流域依托壩系建設(shè)，累計(jì)退耕還林還草3250畝，發(fā)展舍飼養(yǎng)殖1575個(gè)羊單位，既解決了林牧矛盾，保護(hù)了植被，又增加了群眾收入。目前黃土高原區(qū)已涌現(xiàn)出一大批"溝里壩連壩，山上林草旺，家家有牛羊，戶戶有余糧的富裕山莊。淤地壩效益淤地壩組成淤地壩分類淤地壩建筑物組成及壩型選擇建筑物組成包括壩體、放水工程、溢洪道，參見圖；也有“兩大件”，包括壩體和放水工程；還有僅設(shè)土壩“一大件”的。近年來新建的骨干壩則多數(shù)為“兩大件”。三種組成方案的特點(diǎn)

“三大件”方案這種方案包括壩體、放水工程、溢洪道三部分，其對(duì)于洪水泥沙的處理，是以排為主，工程建成后運(yùn)用較安全，上游淹沒損失小。但工程量較大，工程建設(shè)、維修及運(yùn)行費(fèi)均較高（二)“兩大件”方案這種方案包括壩體、放水工程，對(duì)洪水泥沙的處理，是以滯蓄為主，無溢洪道，庫容大，壩較高，工程量大，上游淹沒損失大。但石方和混凝土工程量小，工程總投資較小。(三）“一大件”方案這種方案僅有土壩壩體，洪水泥沙的處理為全攔全蓄，僅適用于集水面積較小的小型淤地壩。為了增加其安全性，一般壩頂布設(shè)溢流口。對(duì)于溝深坡陡，地形破碎，且局部短歷時(shí)的暴雨，雨洪徑流一般峰高量小，采用較大庫容的辦法，易取得較好的效果。（二）方案選擇淤地壩建筑物布設(shè)，根據(jù)自然條件、流域面積、暴雨特點(diǎn)、建筑材料、環(huán)境狀況（如道路、村莊、工礦等）和施工技術(shù)水平選擇方案?！叭蠹狈桨高m用于起控制性的骨干壩，流域面積較大，土料粘粒含量大、水墜施工困難，以排為主?！皟纱蠹狈桨高m用于流域面積一般3-5km2,筑壩土料粘粒含量適中，水墜、碾壓施工均可選擇，以滯蓄為主的情況。在具體設(shè)計(jì)時(shí)究竟如何選擇，還須從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面作一比較。建筑物的“三大件”與“兩大件”比較攔泥?！叭蠹毙购榘踩珒?yōu)于“兩大件”，但“兩大件”采用高壩大庫容，全攔全蓄，以較大的庫容量攔蓄洪水，且能減少泄洪對(duì)下游的危害，攔蓄泥沙較“三大件”多。工程投資?！叭蠹惫こ桃蚪ㄒ绾榈?，其工程投資一般大于“兩大件”。施工?！皟纱蠹笔┕に俣容^快，工藝相對(duì)簡(jiǎn)短，施工費(fèi)用低，工程維修方便。綜合分析在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相同和放水工程投資相近的情況下，當(dāng)用“兩大件”方案造成的上游淹沒損失和加高土壩土方投資總和大于“三大件”投資時(shí)，應(yīng)選用“三大件”方案,若相近時(shí)采用“兩大件”方案；在“V”字型斷面溝道筑壩，當(dāng)?shù)責(zé)o建筑溢洪道石料，需外運(yùn)時(shí)，應(yīng)考慮“兩大件”方案；控制流域面積較大，壩系規(guī)劃中屬控制性的工程，下游又有重要交通道路或村鎮(zhèn)、工礦時(shí)，應(yīng)選用“三大件”；控制流域面積一般3-5km2，壩址下游無重要建筑物時(shí)，應(yīng)選用“兩大件”方案。二、壩型選擇壩型選擇應(yīng)本著因地制宜，就地取材的原則，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀唤?jīng)濟(jì)條件、壩址地形地質(zhì)條件，以及施工技術(shù)條件，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理選擇。淤地壩多采用土壩。按土壩土料組合防滲設(shè)施的位置等不同，可分為均質(zhì)土壩，心（斜）墻壩和土石混合壩等；按施工方法的不同，又可分為碾壓壩、水墜壩等。當(dāng)溝道兩岸及河床均為巖石基礎(chǔ)，石料豐富，相對(duì)容易采集，但土料缺乏，設(shè)計(jì)中多采用漿砌石拱壩或砌石重力壩。定向爆破土壩和土石混合壩在個(gè)別地區(qū)也進(jìn)行過一些試驗(yàn)，但由于施工技術(shù)較難掌握，并有特殊的地形、地質(zhì)條件要求，故目前尚未大范圍推廣。從近二十年骨干壩的建設(shè)情況來看，絕大多數(shù)工程為碾壓壩和水墜壩，占到工程建設(shè)總數(shù)的

99%，而土石混合壩和漿砌石拱壩數(shù)量極少，只占到工程建設(shè)總數(shù)的1%。淤地壩設(shè)計(jì)資料的測(cè)量與計(jì)算流域地形圖流域地形圖主要是宏觀上反映流域的地理位置、水系從屬關(guān)系和行政區(qū)劃，并能準(zhǔn)確顯示流域范圍內(nèi)地形、地貌特征，各類土地區(qū)界、地物和干、支、毛溝的相對(duì)位置等。該圖主要用來了解流域概況，量算各類型土地面積與總面積。淤地壩建設(shè)所用的地形圖一般要求比例尺不小于1:1000。工程布局平面圖工程布局平面圖主要反映干、支、毛溝的水土保持治理情況與中小淤地壩、小水庫、骨干壩的數(shù)量與相對(duì)位置。該圖要求比例尺寸不得小于1:1000，一般可根據(jù)相應(yīng)比例的地形圖轉(zhuǎn)繪，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校正填圖。庫區(qū)地形圖庫區(qū)地形圖主要反映淤地壩淹沒面積范圍內(nèi)的地形變化情況，以用來計(jì)算不同水位時(shí)相應(yīng)的庫容和淤地面積數(shù)量，繪制水位~庫容關(guān)淤系曲線和水位~地面積關(guān)系曲線。庫區(qū)地形圖要求比例一般為1:5000~1:2000。壩址地形圖壩址地形圖是進(jìn)行壩址地形、地質(zhì)圖填繪、淤地壩建筑物工程布設(shè)和施工場(chǎng)地布置等工作的基本依據(jù)。該圖比例一般采用1:1000~1:500,為保證主要樞紐建筑物的計(jì)算精度還應(yīng)配合測(cè)繪一定數(shù)量的縱橫斷面圖，以彌補(bǔ)壩址地形圖的不足。庫區(qū)地質(zhì)平面圖和壩址地質(zhì)剖面圖庫區(qū)地質(zhì)平面圖和壩址地質(zhì)剖面圖主要反映庫區(qū)壩址地質(zhì)狀況，包括地表組成物質(zhì)、巖石類型、構(gòu)造特征、覆蓋厚度、區(qū)界和泉水露頭位置等。地質(zhì)平面圖常需配合一定數(shù)量的地質(zhì)剖面圖，以作為庫壩選址與確定施工方案的主要依據(jù)。淤地壩地質(zhì)平面圖一般應(yīng)結(jié)合流域現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)巖石露頭分布和必要的勘探工作進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪與填圖。比例尺同相應(yīng)庫區(qū)與壩址地形圖。壩址典型剖面圖的比例可根據(jù)具體情況適當(dāng)放大。料場(chǎng)地形圖料場(chǎng)地形圖主要反映壩址與庫區(qū)范圍內(nèi)，砂、土、石等可以利用的建筑材料類別、分布范圍和儲(chǔ)量等情況，以作為壩型選擇、用工量計(jì)算依據(jù)。該圖主要利用庫區(qū)地形圖、壩址地形圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘、丈量進(jìn)行繪制。水位與庫容、淤地面積關(guān)系曲線的繪制淤地壩水位~庫容、水位~淤地面積關(guān)系曲線繪制一般采用等高線法和斷面法。等高線法利用庫區(qū)地形圖，由最低點(diǎn)開始量出逐根等高線與壩軸線所組成的封閉圖形的面積，直至略高于設(shè)計(jì)壩頂高程。斷面法首先測(cè)出壩軸線處的橫斷面，然后在庫內(nèi)沿溝道施測(cè)一條與壩軸線垂直的縱斷面，其樁號(hào)位置應(yīng)根據(jù)兩岸山坡及河槽河灘變化定出，量出樁號(hào)間的距離，并測(cè)出各樁號(hào)處的橫斷面。計(jì)算庫容與淤地面積時(shí)，在各橫斷面圖上以不同水位為頂線，求出各橫斷面圖上不同水位高程以下的橫斷面面積與相應(yīng)水面，然后將相鄰的兩斷面面積與水面寬的均值乘以相應(yīng)的斷面間距，便得出此二斷面間不同水位時(shí)的容積和可能淤地面積。最后把各段容積、可能淤地面積按不同水位相加，即得出不同水位時(shí)的庫容與淤地面積。淤地壩設(shè)計(jì)水文計(jì)算淤地壩壩高規(guī)劃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）影響攔泥壩高的因素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。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。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。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。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。滯洪壩高為了保證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。壩高（m）<1010—20>20安全超高（m）0.5—1.01.0—1.51.5—2.0

淤地壩安全超高表壩體設(shè)計(jì)壩頂寬度土壩的壩頂寬度，可根據(jù)壩高、施工、構(gòu)造和交通等方面的要求綜合考慮后確定，當(dāng)壩頂有交通要求時(shí)，還應(yīng)滿足交通需要。無交通要求時(shí)，按表確定。碾壓土壩的壩坡選擇一般遵循以下規(guī)律：上游壩坡在汛期蓄水時(shí)處于飽和狀態(tài)，為保持壩坡穩(wěn)定，上游壩坡應(yīng)比下游壩坡緩；粘性土料的穩(wěn)定壩坡為一折線面，上部坡陡，下部坡緩，所以用粘性土料做成的壩坡，常沿高度分成數(shù)段，每段10-20m,從上而土料作成的壩坡，常沿高度分成數(shù)段，每段下逐段放緩，相