导图社区 水土保持工程学
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水土保持工程学
1. 绪论
水土流失与水土保持
水土流失
A. 在水力，风力，重力等其它外营力作用水土资源 与土地生产力的破坏和损失
B. 我国水土流失481km²
C. 包括土地表层侵蚀，水的损失（坡地径流损失）
水土保持
A.防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的生态效益经济效益建立良好生态环境
B.作用： 1.增加蓄水能力，提高降水资源有效利用率 2.削洪增枯，提高河川水资源酌有效利用率 3.对河川年龄流量的影响 4.控制土壤侵蚀，减少河流泥沙 5.改善水文环境， 保护水质 6.促进流域社会经济可持续发展
研究对象和内容
水土保持工程措施
应用工程原理，为防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源而修筑的各项设施
研究对象
山区，丘陵区，风沙区防治水土流失的工程措施
研究内容
1.山坡防护工程
梯田，拦水沟梗，鱼鳞坑，水窖，蓄水池，挡土墙
2.山沟治理工程
谷坊，拦沙坝，淤地坝， 引洪漫地，沟通防护工程
3.山洪和泥石流排导工程
排洪沟，导流堤
4.小型蓄水用水工程
人小型水库，蓄水塘坝，引水工程
水土保持工程与水利工程异同
2. 山坡防护工程
坡面集水保水工程
水资源状况与集水技术
水资源分布
水资源三方面：天然降水，河川径流，地下水
我国水资源人均占有量2300m³二乙山东人均 占有量540m³
集水技术
在干旱半干旱地区充分利用水资源为复合农林业生产和人畜生活用水服务的一种技术措施
径流农林业： 充分利用现有的降水和径流资源把集水工程技术与农林业生产相结合的农业生产技术的总称
水窖（旱井） 涝池（蓄水池） 山边沟渠工程 果林整地工程
集水工程
水窖工程
作用
修建于地面以下并具有一定容积的蓄水建筑物 由水源，管道，沉沙池，窖体等部分组成
作用： 挡蓄雨水和地表径流 提供人畜饮水和旱地灌溉的水源 减轻水土流失
“121”雨水集流工程， 母亲水窖工程
水窖类型
井窖
单窖容积10-50cm³
组成：窖筒，旱窖，散盘，水窖，窖底，玛眼
窑窖
容积大，占地少，施工安全， 取土方便，省工省料
容积300～500m³，高2m以上，长6～25m
挖窑式，屋顶式
竖井式圆弧形混凝土水窖，隧洞形浆砌石水窖
位置选择
1.一有足够水源 2.深厚坚硬的土层，设在质地均匀土层上，粘性土最好，黄土次之 3. 在石质山区，利用现有地形，在无泥石流危害的沟道两侧的 不透水基岩上 4.便于人畜用水，灌溉
布置形式
梅花形
排子形水窖群
规划设计
坡面窖群集蓄型井窖工程 沟道坝窖结合型窑窖工程 山泉窖池长蓄短用型泉窖工程
窑窖池径流集蓄工程
涝池工程
概念：蓄水池， 塘堰，以拦蓄地表径流为主，蓄水量在50～1000m³的蓄水工程 作用：拦蓄地表径流，充分利用降雨或泉水，红农业灌溉和人畜饮水需要，减轻水土流失
类型
土池，浆砌条石池，浆砌块石池，砖砌池，钢筋混泥土池
乡村附近，路边，梁峁坡，沟头上部
1.来水量大，土质坚实质密，粘土粘壤土最好 2.不能距沟头太近，以防渗水塌陷 3. 池底稍高于田面，可自流灌溉 4.尽量减少工程量，选用天然有利地形
平地涝池，结合沟头防护，开挖小渠将地下水引入涝池，结合山地灌溉，连环涝池
容积计算
涝池养护
引排结合，避免干涸，应及时清淤，池四周植树
山边沟渠工程
概念：为防止坡面水土流失而修建的截排水设施，是坡面治理的重要组成部分 作用：拦截坡面径流引水灌溉。排除多余来水，防止冲刷。减少泥沙下泄，保护坡脚农田。巩固和防治治坡成果。
截水沟
水平沟，沿山沟，拦山沟
排水沟
撇水沟，天沟，排洪沟
蓄水沟
水平阶竹节壕
引水渠
堰沟
灌溉渠
规划与设计
规划原则
1.完整防御，利用体系 2.高水高排高用，中水中排中用，低水低排低用 3.避开滑体坡，危岩地带
设计标准
按10年一遇24h最大降雨量设计
截水沟设计
1.过水深h计算 2.宽深比计算，确定底宽 3.用求得的h，b，n，m，i计算A2，X，R，c 4.堤宽B和安全高△H确定
鱼鳞坑、水平沟、水平阶工程
鱼鳞坑
布置
从山顶到山脚沿等高线，每隔一段距离成排挖月牙形坑，上下两个坑应交叉相互搭接，成“品字型”排列。取出的土，培在外沿筑成半圆埂，增加蓄水量
一公顷2250~3000个
间距1.5~3.5m，坑距1.5m，r=0.4~0.5m， 深0.4～0.6
概念
在黄土区，土石山区较陡的粱峁坡上，或支离破碎的沟坡上，采取挖坑的方法分散拦截坡面径流，属于陡坡植树造林整地工程
水平沟
沿等高线修筑，用来拦截坡地上游降雨径流
在坡面不平，覆盖层较厚，坡度较大，的丘陵坡地，采用水平沟
设计
沟距3~5m，沟口宽0.7~1m，沟深0.5~1.0m
水平阶
沿等高线自上而下里切外垫，修成一台面，台面外高里低，以尽量蓄水，减少流失。
适用于山石多，坡度大的坡面上，类似于窄式隔坡梯田
保水技术
梯田工程
概况
梯田：在坡地上沿等高线修成阶台式或坡式断面的田地。
<25度的坡耕地可修成梯田，>25度以上则应退耕植树
分类
水平梯田
集流梯田
坡式梯田
子主题
按断面形式分
在坡耕地上沿等高线修成的水平田面，梗坝均直的梯田，
保水，保土，保肥，增产
梯田是改造坡地，保持水土，全面发展山区，丘陵区农林业生产的重要措施
梯田比坡耕地径流量减少60.5％，土壤水分增加10.6％~25.8％，泥沙量减小66％
大果沙棘，大枣，金银花，香根草，黄花菜，山毛豆，马兰花，人棉槐
上一级梯田与下一级梯田之间保留一定宽度的原山坡地，作为下一级梯田的集流区。
等高植物篱与集流梯田技术
梯田断面设计
确定最优断面，确定适当田面宽度和埂坎高度
决定田面宽度的主要因素是造应机耕和灌溉。满足机耕的最小人宽度下，获得最少十土方量
梗坝外坡设计要求，保证埂坎的安全稳定，尽可能减少占农田，少用工
集流潜力：是其断面尺寸优化设计的主要依据。 包括水平田面本身集蓄的雨水，加上集流坡面产生的径流
四步施工法
熟土剥离，生土筑埂，生土找平，熟土还原
3. 山坡固定工程
斜坡固定工程
为防止斜坡，岩体和土体的运动，保证斜坡稳定的工程措施。
挡墙，抗滑桩，削坡，反压填土，排水工程，植物恩波
斜坡：向一个方向倾斜的地段，由坡面，坡顶，坡体，坡脚组成
挡墙
重力式：适用于坡脚较坚固，允许承载力较大，抗滑稳定较好的情况
稳固创面的挡土墙工程，取土场，取石场
稳定土体的挡土墙工程，弃土场
抗滑桩
削坡开级，反压填土
排水工程
地表水
防渗工程
水沟工程
地下水
植物固坡措施
三维植被固土网垫技术
沟头防护工程
危害
造成大量土壤流失 毁坏农田 切断交通
蓄水式沟头防护
适用于沟头上部心来水较少
沟梗式沟头防护
按10~20年一遇暴雨计算来水量
埂墙涝池式沟头防护
泄水式沟头防护
适用条件
沟头集水面积大且来水量多，沟梗不能有效拦蓄径流，同时沟壁较陡 受侵蚀的沟头接近村，威胁交通，无条件或不允许采取蓄水式，必须把径流导至集中地点通过泄水建筑排泄入沟，沟底要有消能设施
按20~30年一遇暴雨洪水设计
悬壁跌水式沟头防护 陡坡式沟头防护 台阶式跌水沟头防护
4. 山洪泥石流防 治工程
山洪及泥石流的特性
山洪
是山区溪流及小河发生的洪水
特点：暴涨暴落，历时短暂
泥石流
发生在沟谷或坡地上的饱含小至黏土，大至巨砾的液固两相流，混人口侵蚀的一种
特点
1.粒径范围微米至数米，含有充足水 2. 能够保持整体搬运状 态物质含量高 3. 保持阵流状态，而具以相当的速度流动相当距离
设计容重
直接取样法 调查称重法
设计流速
稀性泥石流流速 黏性泥石流流速
设计流量
洪痕调查法 清水流量修正法
泥石流冲击力
整体冲击力 单个石块冲击力
爬高和冲起高度
泥石流爬高和冲起高度 弯道超高
两者区别
挟带泥沙，石块等固体物质数量不同 运动机理不同（牛顿和非牛顿流体
水文因素
暴雨量及其强度
暴雨损失
植物截流 土壤入渗 坑洼蓄水（增加蓄水量可减少或缓解地表径流作用）
暴雨集流
流域地面各点由暴雨产生的净雨在重力作用下，沿坡面和沟人才曹向流域出口汇集过程
坡面集流： 坡面上漫过地表的成片集流
沟槽集流：全面漫流的水沿坡面下流，逐步向低处汇集，跌入沟槽
沟槽集流运动： 各级槽流向较大级沟道汇合，进入主沟槽，并向流域出口断面汇集
地质地貌 因素
地质构造
地质构造复杂，断裂褶皱发育，新构造远动剧烈，地震烈度大。 不良地质现象为泥石洪及山洪提供丰富固体物质
岩石风化作用
物理（温度），化学（水，C02），生物（根系，分泌物）
地貌因素
斜坡的坡度，坡长，坡型，沟道纵坡，曲折情况，泥沙六百量
泥沙移动形式：崩塌，滑坡，土流，覆盖层坍滑
谷坊工程
定义与作用
挡沙坝工程
5. 拱坝
6. 淤地坝
7. 护岸与治滩工程
8. 水土保持工程措施
9. 小型水库
10. 定义：应用工程原理，防治山区，丘陵区，风沙区水土流失，保护、改良、合理利用水土资源，以利于充分发挥水土资源的经济、生态、社会效益，建立良好生态白勺一门学科
浮动主题
