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中华人民共和国国家标准水基钻井液现场测试程序
时间:2012-12-26来源:中国三农资讯网作者:易欣【大 中 小】
中华人民共和国国家标准
水土保持综合治理 技术规范
坡耕地治理技术
Regulation
of techniques for comprehensive control of soil erosion-
Technique
for erosion control of slope land
GB/T 16453.1-1996
……………………………………………(1)
原坡面斜宽
…………………………………………(2)
田坎占地宽
……………………………………………(3)
田面毛宽
……………………………………………(4)
田坎高度
……………………………………………(5)
田面净宽
…………………………(6)
10.1.2.3 除上述各要素外,田边应有蓄水埂,高0.3~0.5m,顶宽0.3~0.5m,内外坡比约1:1;我国南方多雨地区,梯田内侧应有排水沟,其具体尺寸根据各地降雨、土质、地表径流情况而定,所需土方量根据断面尺寸量算,不纳入上述各要素设计。
10.1.3 水平梯田断面主要尺寸参考数值见附录A(提示的附录)。
10.1.4 水平梯田工程量的计算
10.1.4.1 单位面积土方量的计算:
……………………………………(7)
式中:V―单位面积(公顷或亩)梯田土方量,m3;
L-单位面积(公顷或亩)梯田长度,m;
H-田坎高度,m;
B-田面净度,m。
当梯田面积按公顷计算时:
……………………………………………(8)
当梯田面积按亩计算时:
…………………………………………(9)
10.1.4.2 单位面积土方移运量的计算:
…………………………………………(10)
…………………………………………(11)
式中:W-每公顷土方移运量,m3-m。
当梯田面积按亩计算时:
…………………………………………(12)
式中:W-每亩土方移运量,m3-m。
10.2
坡式梯田的断面设计
10.2.1 确定等高沟埂间距
10.2.1.1. 每两条沟埂之间的斜坡田面Bx应有足够的宽度,以满足耕作的需要。
10.2.1.2 根据地面坡度情况,一般是地面坡度越陡,沟埂间距越小;地面坡度越缓,沟埂间距越大。
10.2.1.3 根据地区降雨情况,一般是雨量和强度大的地区沟埂间距应小些,雨量和强度小的地区沟埂间距应大些。
10.2.1.4 根据耕地土质情况,一般是土壤颗粒中含沙粒较多、渗透性较强的,沟埂间距应大些;土质粘重、渗透性较差的,沟埂间距应小些。
10.2.1.5 不同地区根据以上几方面不同条件,经综合分析,确定沟埂间距,同时可参考当地水平梯田断面设计的Bx值,并考虑坡式梯田经过逐年加高土埂,最终变成水平梯田时的断面,应与一次修成水平梯田的断面相近。
10.2.2. 确定等高沟埂断面尺寸
10.2.2.1 沟埂的基本形式应采取埂在上、沟在下,从埂下方开沟取土,在沟上方筑埂,以有利于通过逐年加高土埂,使田面坡度不断减缓,最终变成水平梯田。
10.2.2.2 埂顶宽30~40cm,埂高50~60cm,外坡1:0.5,内坡1:1。
10.2.2.3 通过降雨一径流一泥沙计算,干旱、半干旱地区要求土埂上方容量能拦蓄当地10~20年一遇的一次降雨中两埂之间坡面所产生的地表径流与涨沙。多雨地区土埂不能全部拦蓄的,应结合坡面小型蓄排工程,妥善处理多余的径流与泥沙(坡面径流泥沙计算,参见GB/T 16453.4中4.1.2)。
10.2.2.4 当土埂上方由于泥沙淤积导致容量减小时,应及时从下方取出加高土埂,保持初修的尺寸和容量。
10.2.3 坡式梯田断面(见图4)
………………………………………………(1)
式中:R-理论播种量,kg/hm2;
N-单位面积播种籽数,粒/hm2;
Z-种籽千粒重,g。
12.3.1.2 种籽千粒重的确定。取有代表性的种子1000粒,称其重量测定。
如是大粒种子时,可改为百粒重,并将计算公式作相应的修改。
………………………………………………(2)
式中:Z′-种籽百粒重,g。
12.3.2 实际播种量的设计
12.3.2.1 实际播种量按式(3)进行计算:
…………………………………………………(3)
式中:A-实际播种量,kg/hm2;
R-理论播种量,kg/hm2;
C-种籽的纯净度,%;
F-种籽的发芽率,%。
12.3.2.2 种籽纯净度的测定。取有代表性的种籽样品,在除去杂质和其他种籽前后分别称重,并用式(4)计算其纯净度。
………………………………………(4)
式中:C-种籽纯净度,%;
WC-纯净种籽重量,g;
WY-样品重量,g。
12.3.2.3 种籽发芽率的测定。取100粒种籽。放在有滤纸或沙的培养皿中,加少许清水,保持20~25℃温度和充足的光照,进行发芽试验,在规定时间内检查发芽籽数,并用式(5)计算其发芽率。
………………………………………(5)
式中:F-种籽发芽率,%;
QF-发芽种籽数,粒;
QX-试验种籽数,100粒。
13 施工
13.1
精细整地
13.1.1 播种前需进行耕翻,深20cm左右,坡地沿等高线,并按条播的行距,作成水平犁沟,有利于保水保土。
13.1.2 干旱、半干旱地区,翻耕后应及时耙耱保墒。有条件的可采取与造林相似的工程整地。前一年先修水平阶(反坡梯田)等工程,秋冬容蓄雨雪,第二年种草。
13.2
种籽处理
13.2.1 去杂,精选。保证播的是优质种籽。
13.2.2 浸种、消毒、去芒、摩擦(轻度擦破种皮),有利种籽出苗,防止病虫害和鼠害。
13.2.3 有条件的播种时可采适时肥料拌种,有利幼苗生长。
13.3
选好播期
13.3.1 不同草类在不同立地条件下,各有不同的最佳播种期。一般可根据当地实践经验确定。在干旱、半干旱地区应通过试验(在春夏之间2~3个月时期内,每5~10d播种一次),分别观察出苗和生长情况,确定最佳播期。
13.3.2 春播需地面温度回升到12℃以上,土壤墒情较好时进行。地下根茎埋植应在春季解冻后、植物萌芽前进行。
13.3.3 春旱不宜播种的地方,可以春播;选在雨季来临和透雨后进行。地下根茎插播应在抽穗以前进行。
13.3.4 秋播不宜太晚,要求出苗后能有一个月左右的生长期,以利越冬。
13.4
播种深度
13.4.1 大粒种籽要深些(3~4cm),小粒种子可浅些(1~2cm)。
13.4.2 禾本科草类种籽要深些,豆科草类种籽可浅些。
13.4.3 土壤墒情差的要深些,土壤墒情好的可浅些。
13.4.4 土质沙性大的可深些,土质粘重的可浅些。
13.4.5 无论哪种情况,播后都需镇压。
14 管理
14.1
田间管理
播种后和幼苗期及二龄以上草地,需进行以下田间管理工作:
14.1.1 松土、补种。播种后地面板结的,应及时松土,以利出苗。齐苗后,对缺苗断垄地方应及时补种或移栽。
14.1.2 中耕除草。齐苗后一月左右,中耕松土,抗旱保墒,结合除去杂草,以利主苗生长。
14.1.3 二龄以上草地,每年春季萌生前,要清理田间留茬,进行耙地保墒;秋季最后一次性茬割后,要进行中耕松土。
14.1.4 种子田和经济价值高的草类,有条件的可适时灌水、施肥,促进加快生长。
14.1.5 专人看管,防止人畜践踏。发现病虫兽害,及时进行防治,勿使蔓延。
14.1.6 每年汛后和每次较大暴雨后,应派专人检查,发现整地工程损毁或其他问题,应及时采取补救措施。
14.1.7 根据不同多年生草类的生理特点,每4~5年或7~8年,需进行草地更新,重新翻耕、整地、播种。
14.2
收割利用
14.2.1 收割时间
14.2.1.1 根据不同草类的生长特点和经济目的,分别确定其收割的时间,划分收割区,各区分期进行轮收。
14.2.1.2 立地条件较好、管理水平较高,草类再生能力较强的,每年可收割2~3次;立地条件较差、管理水平较低、草类再生能力较弱的,每年只收割1~2次。
14.2.1.3 豆科牧草应在开花期收割,禾本科牧草应在抽穗期收割。收割时期最晚应在初霜来临25~30d以前。
14.2.1.4 以收籽为目的的应在种籽成熟后收割,以收草为目的的应在秋后收割。
14.2.1.5 雨后不宜收割。
14.2.2 留茬高度。不同草类、不同条件分别采取不同的留茬高度。
14.2.2.1 高大型草类留茬高10~15cm,稠密低草留茬高3~4cm。一般草类的留茬高5~6cm。
14.2.2.2 第二次刈割留茬高度应比第一次高1~2cm。
14.3
种籽采收
14.3.1 采收时间
14.3.1.1 一年生草类在当年秋末种籽成熟后,二年生草类在次年种籽成熟后,多年生草类可在2~5年内随不同结子期在种子成熟后采收。
14.3.1.2 草籽成熟后容易脱落的应及时采收。采种应在种籽蜡熟期和完熟期进行,不得在乳熟期采青。
14.3.1.3 对于豆类易爆裂的豆科草类,应避开在雨天收采。
14.3.2 采后工作
14.3.2.1 种籽采回后,要及时脱粒,晒干,含水量应小于13%。
14.3.2.2 清选、分级、贮藏,严防种籽混杂,确保种籽的纯净和质量。
14.4
合理放牧利用
14.4.1 制定合理放牧强度,以不破坏牧草再生能力为原则。
14.4.2 实行划分轮牧。
14.4.3 放牧时间,以秋冬为宜。
…………………………………………………(!)
式中:W-来水量,m3;
F-沟头以上集水面积,hm2;
R-10年一遇3~6h最大降雨量,mm;
K-径流系数。
5.1.2
围埂断面与位置
5.1.2.1 围埂为土质梯形断面,埂高0.8~1.0m(根据来水量具体确定),顶宽0.4~0.5m,内外坡比各约1:1。
5.1.2.2 围埂位置应根据沟头深度确定,一般沟头深10m以内的,围埂位置距沟头3~5m。
5.1.3
围埂蓄水量按式(2)进行计算:
…………………………………(2)
式中:V-围埂蓄水量,m3;
L-围埂长度,m;
B-回水长度,m;
H-埂内蓄水深,m;
i-地面比降,%。
5.1.4
沟头围埂蓄水量示意图,见图1。
…………………………………………(3)
式中:Q-设计流量,m3/s;
I-10年一遇1h最大降雨强度,mm/h;
F-沟头以上集水面积,hm2;
K-径流系数。
5.2.2
跌水式沟头防护建筑物。由进水口(按宽顶堰设计)陡坡(或多级跌水)、消力池、出口海漫等组成。其设计技术要求按19.2执行。
5.2.3
悬壁式沟头防护建筑物,主要用于沟头为垂直陡壁,高3~5m情况下,由引水渠、挑流槽、支架及消能设施组成。
6 施工
6.1
蓄水型沟头防护工程施工
6.1.1
围埂式沟头防护
6.1.1.1 根据设计要求,确定围埂(一或几道)位置、走向,作好定线。
6.1.1.2 清基。沿埂线上下两侧各宽0.8m左右,清除地面杂草、树根、石砾等杂物。
6.1.1.3 开沟取土筑埂,分层夯实,埂体干容重达1.4~1.5t/m3。沟中每5~10m修一小土挡,防止水流集中。
6.1.2
围埂蓄水池式沟头防护
6.1.2.1 根据设计要求,确定蓄水池的位置、形式、尺寸进行开挖。
6.1.2.2 施工技术按GB/T 16453.4中有关章节执行.
6.2
排水型沟头防护工程施工
6.2.1
跌水型沟头防护
按19.2.2执行。
6.2.2
悬臂型沟头防护
6.2.2.1 用木料作挑流槽和支架时,木料应作防腐处理。
6.2.2.2 挑流槽置于沟头上地面处,应先挖开地面,深0.3~0.4m,长宽各约1.0m,埋一木板或水泥板,将挑流槽固定在板上,再用土压实,并用数根木桩柳固在土中,保证其牢固。
6.2.2.3 木料支架下部扎根处,应浆砌料石,石上开孔,将木料下部插于孔中,固定。扎根处必须保证不因雨水冲蚀而动摇。
6.2.2.4 浆砌块石支架,应作好清基。坐底0.8m×0.8m~1.0m×1.0m,逐层向上缩小。
6.2.2.5 清能设备(筐内装石)应先向下挖深0.8~1.0m,然后放进筐石。
7 管理
7.1
汛前检查维修,保证安全渡汛;汛后和每次较大暴雨后,派专人到沟头防护工程巡视。发现,及时主时补修。
7.2
围埂后的蓄水沟及其上游的蓄水池,如有泥沙淤积,应及时清除,以保持蓄水量。
7.3
沟头、沟边种植保土性能强的灌木或草类,并禁止人畜破坏。
………………………………………………(4)
式中:L-谷坊间距,m;
H-谷坊底到溢水口底高度,m;
i-原沟床比降,%;
-谷坊淤满后的比降,%。
不同淤积物质,淤满后形成的不冲比降见表1。
表1
淤积物
粗沙(夹石砾)
粘土
粘壤土
沙土
比降,%
2.0
1.0
0.8
0.5
…………………………………………(5)
………………………………………(6)
式中:A-溢洪口断面面积,m2;
Q-设计洪峰流量,m3/s;
V-相应的流速,m/s;
b-溢洪口底宽,m;
h-溢洪口水深,m;
p-溢洪口边坡系数。
11.1.2.5 明渠式溢洪口断面示意图,见图3。
……………………………………………(7)
式中:V-流速,m/s;
R-水力半径,m;
i-渠底比降,%;
C-谢才系数。
11.1.2.7 水力半径按式(8)进行计算:
…………………………………………………(8)
式中:R-水力半径,m;
A-溢洪口断面面积,m2;
x-溢洪口断面湿周,m。
11.1.2.8 溢洪口断面湿周按式(9)进行计算:
…………………………………(9)
b、h、p各值意义同式(6)。
11.1.2.9 谢才系数按式(10)进行计算:
……………………………………………(10)
式中:C-谢才系数;
n-糙率,土质渠一般取0.025左右。
上述计算过程中,A与R为不定式关系。需通过试算求解,实际工作中应根据各地具体条件,先求得Q等值,再假定不同的溢洪口断面尺寸,分别算得相应的A、R、C等值,结合已定的i值,最后求得适合的A值。
11.2
石谷坊设计
11.2.1 坝体断面尺寸有两种情况,见图4。
………………………………………………(11)
式中:Q-设计流量,m3/s;
b-溢洪口底宽,m;
h-溢洪口水深,m;
M-流量系数,一般采用1.55。
11.3
植物(柳、杨)谷坊设计
11.3.1 多排密植型
11.3.1.1 在沟中已定谷坊位置,垂直于水流方向,挖沟密植柳杆(或杨杆)。沟深0.5~1.0m,杆长1.5~2.0m,埋深0.5~1.0m,露出地面1.0~1.5m。
11.3.1.2 每处(谷坊)栽植柳(或杨杆)5排以上,行距1.0m,株距0.3~0.5m。埋杆直径5~7cm。
11.3.2 柳桩编篱型
11.3.2.1 在沟中已定谷坊位置,打2~3排柳桩。桩长1.5~2.0m,打入地中1.5~1.0m。排距1.0m,桩距0.3m。
11.3.2.2 用柳梢将柳桩纺织成篱。在每两排篱中填入卵石(或块石),再用捆扎柳梢盖顶。
11.3.2.3 用铅丝将前后2~3排柳桩联系绑牢,使之成为整体,加强抗冲能力。
12 施工
12.1
土谷坊施工
12.1.1 定线:根据规划测定的谷坊位置(坝轴线),按设计的谷坊尺寸,在地面划出坝基轮廓线。
12.1.2 清基 :将轮廓线以内的浮土、草皮、乱石、树根等全部清除。
12.1.3 挖结合槽:沿坝轴线中心,从沟底至两岸沟坡开结合槽,宽深各0.5~1.0m。
12.1.4 填土夯实:填土前先将坚实土层深松3~5cm,以利结合。每层填土厚0.25~0.3m,夯实一次。将夯实土表面刨松3~5cm,再上新土夯实,要求干容重1.4~1.5t/m3。如此分层填筑,直到设计坝高。
12.1.5 开挖溢洪口,并用草皮或砖、石砌护。
12.2
石谷坊施工
12.2.1 定线和土沟订清基要求与土谷坊相同。
12.2.2 岩基沟床清基:应清除表面的强风化层。基岩面应凿成向上游斜斜的锯齿状,两岸壁凿成竖向结合槽。
12.2.3 砌石
12.2.3.1 根据设计尺寸,从下向上分层垒砌,逐层向内收坡,块石应首尾相接,错缝砌筑,大石压顶。
12.2.3.2 要求料石厚度不小于30cm,接缝宽度不大于2.5cm。
12.2.3.3 同时应做到“平、稳、紧、满”(砌石顶部要平,每层铺砌要稳,相邻石料要靠紧,缝和浆要灌饱满)。
12.3
柳谷坊施工
12.3.1 桩料选择:按设计要求的长度和桩径,选生长能力强的活立木。
12.3.2 埋桩:按设计深度打入土内;注意桩身与地面垂直,打桩时勿伤柳桩外皮,牙眼向上,各排桩位呈“品”字形错开。
12.3.3 编篱与填石
12.3.3.1 以柳桩为经,从地表以下0.2m开始,安排横向编篱。
12.3.3.2 与地面齐平时,在背水面最后一排桩间铺柳枝厚0.1~0.2m,桩外露枝梢约1.5m,作为海漫。
12.3.3.3 各排编篱中填入卵石(或块石)靠篱处填大块,中间填小块。编篱(及其中填石)顶部作为下凹弧形溢水口。
12.3.3.4 编篱与填石完成后,在迎水面填土,高与厚各约0.5m。
12.3.4 柳谷坊断面示意图,见图5:
…………………………………(12)
…………………………………(13)
式中:Q-设计洪峰流量,m3/s;
W-设计洪水总量,m3;
Mq-洪峰模数,m3/(s·km2);
Mw-洪量模数,m3/km2;
F-坝库以上集水面积,km2。
18.2.2.2 用设计暴雨推算设计洪水。
18.2.2.2.1 洪水总量按式(14)进行计算:
………………………………………………(14)
式中:W-洪水总量,m3;
R-暴雨量,mm;
F-集水面积,km2;
K-径流系数。
R和K值,可查阅当地或相邻同一类型区的气象站、水文站、水保站资料,有的还需根据原始资料,进行频率分析后求得。
18.2.2.2.2 洪峰流量:根据集水面积和流域形状,研究确定洪水汇流速度与洪水历时(T)。用概化三角形面积关系式,求得洪峰流量(Q)。洪水总量(W)为三角形的面积,洪水历时(T)为三角形的底、洪峰流量(Q)为三角形的高,见图6。
…………………………………………(15)
式中:Q-洪峰流量,m3/s;
W-洪水总量,m3;
T-洪水历时,s;
式(15)中的关键性计算参数是洪水历时(T),包括涨水时(T1)与退水历时(T2),应根据有关观测资料和经验数值,分析研究确定。
18.2.2.3 用推理公式计算洪峰流量(Q)。
……………………………………(16)
式中:Q-洪峰流量,m3/s;
K-洪峰径流系数;
I-汇流历时内平均降雨强度,mm/h;
F-集水面积,km2;
0.278-单位换算系数。
18.2.3 流域年均输沙量计算
……………………………………………(17)
式中:S-年均输沙量,t;
Ms-年均侵蚀模数,t/km2;
F-坝库以上集水面积,km2。
18.2.4 分析坝库以上水保措施对洪水泥沙的影响,在进行坝库水文计算时,如其上游已有其他坝库,或集水面积上已有不同程度的水土保持措施,则应考虑其减小洪峰、洪量和年输沙量的作用,对关系式(12)、(13)和(17)中的Mq、Mw、Ms等参数给予适当调整。具体要求如下:
18.2.4.1 如设计坝库上游有其他坝库,且能全面拦蓄洪水、泥沙,则从设计坝库的集水面积中减去其上游坝库的集水面积,再进行前述各项计算。
18.2.4.2 如上游坝库不能全部拦蓄洪水、泥沙,则应在上述计算基础上,再增加上游坝库排出的洪水、泥沙。
18.2.4.3 对集水面积上现有水土保持措施减少地表径流和土壤侵蚀作用的计算,参见GB/T 15774。
19 建筑物设计
19.1
土坝设计
19.1.1 坝高确定
……………………………………(18)
式中:H-坝体总高,m;
H1-拦泥坝高,m;
H2-滞洪坝高,m;
H3-安全超高,m。
坝体总高由拦泥坝高、滞洪坝高、安全超高三部分组成,见图7。
…………………………………(19)
式中:V1-拦沙库容,m3;
S-年均来沙量,t;
-年均排沙量,t;
N-淤积年限,年;
r-泥干容重(1.3~1.4t/m3)。
19.1.1.1.2 从坝高-库容曲线上查得拦泥坝高(H1)。
19.1.1.1.3 根据溢洪道、泄水洞设计排洪量中含沙情况,确定平均排沙量(
)。
19.1.1.2 带洪坝高确定
19.1.1.2.1 根据不同坝型(大、中、小)规定频率的洪水设计标准与校核标准,确定洪水总量(W)与洪峰流量(Q)。
19.1.1.2.2 据此设计溢洪道最大排洪量(
),并求得与最大排洪量相应的溢洪道最大过水深度,即为滞洪坝高(H2)。
19.1.1.2.3 在坝高-库容曲线上查得拦泥库容以上与滞洪坝高(H2)相应的滞洪库容(V2),要求与来洪量(W)和排洪量(
)相协调。
19.1.1.2.4 当淤泥面有一定比降(一般1%~2%)时,实际滞洪库容比从曲线上查得的数值偏小,计算应根据当地具体情况,给予调整(减小约5%左右)。
19.1.1.3 安全超高的确定
………………………………………(20)
式中:Q-设计流量,m3/s;
W-设计频率的一次洪水总量,m3;
T-不同要求下排完洪水的时间,s。
T值的确定:
…………………………………(A1)
式中:Fn-某一个梯形面积,m2;
Ln-某一个梯形上口宽,m;
Ln+1-某一个梯形下口宽,m;
D-上下两个宽度间的距离,m。
A5 经验公式法
当粗略计算时,可采用以下经验公式:
…………………………………………(A2)
式中:F-集水面积,km2;
L-集水面积内的流域长度,km;
f-集水面积内的流域形状系数。
流域形状系数见表A1:
…………………………(B1)
或用近似计算式
…………………………………………(B2)
式中:Vn-两水层间的体积,m3;
Hn-两水层间的高距,m;
Fn、Fn+1-分别为相邻上下两水层的面积,m2。
B1.5
例;某坝用等高线法和公式(B2)计算得水位33m至38m间的淤地面积和累计库容如表B1,并据此绘制水位-库容、水位-淤地面积关系曲线如图B1。
表B1 水位-淤地面积与水位-库容计算表
水位
m
坝高
m
淤地面积
m2
累计库容
m3
平均淤地面积
m2
水层高度
m
水层间体积
m3
33
0
0
0
34
1
11000
5500
5500
1
5500
35
2
22500
22250
16750
1
16750
36
3
30800
48900
26650
1
26650
37
4
35500
82059
33150
1
33150
38
5
39300
119450
37400
1
37400
B2 纵横断面法
B2.1
测出坝轴线处的横断面,在库区内沿沟道测一条纵断面,其桩号位置及桩间距应根据沟槽与沟滩地形变化而定,同时测出每个桩号的横断面,见图B2。
C1.4
求得各计算层的面积平均值:
C1.5
各层面积值乘以各层厚度(1.0m)得各层土方量。
C1.6
累加各层土方量,算得整个坝体土方量。
C1.7
例:某小型淤地坝,坝高10m;坝轴线处沟道横断面如图C1中b),坝体断面如图C1中a);从坝底到坝顶,量得各层长度与宽度,列入表C1,并按上述方法算得其坝体土方量为2480.9m3。
表C1 简易长宽相乘法坝体土方量计算表
坝体分层
坝长
(顺沟)
m
坝宽
(横沟)
m
各层面积
m2
平均面积
m2
厚度
m
土方量
m3
0
31.0
8.0
248.0
1
28.2
9.0
253.8
250.9
1.0
250.9
2
25.4
10.5
266.7
260.3
1.0
260.3
3
22.6
13.0
293.8
280.3
1.0
280.3
4
19.8
15.0
301.0
297.4
1.0
297.4
5
17.0
17.8
302.6
301.8
1.0
301.8
6
14.2
20.0
284.0
293.3
1.0
293.3
7
11.4
21.4
244.0
264.0
1.0
264.0
8
8.6
23.0
197.8
220.9
1.0
220.9
9
5.8
26.0
105.8
174.3
1.0
174.3
10
3.0
28.2
84.6
117.7
1.0
117.7
合计
C2.5
各层土体平均面积乘以各层土体厚度(1.0~2.0m),算得各层坝体土方量。
C2.6
累加各层坝体土方量,算得整个坝体土方量。
…………………………………………(1)
式中:V-截水沟容量,m3;
Vw-一次暴雨径流量,m3;
Vs-1~3年土壤侵蚀量,m3。
Vs的计量单位,根据各地土壤的容重,由吨折算为立方米(下同)。
4.1.2.1.2 Vw和Vs值按式(2)计算:
…………………………………………(2)
…………………………………………(3)
式中:F-截水沟的集水面积,hm2;
Mw-一次暴雨径流模数,m3/hm2;
Ms-一年土壤侵蚀模数,m3/hm2。
4.1.2.1.3 根据V值计算截水沟断面面积(A1):
…………………………………………………(4)
式中:A1-截水沟断面面积,m2;
L-截水沟长度,m。
4.1.2.1.4 截水沟断面要素的确定:
截水沟由半挖半填作成梯形断面,其断面要素、符号、常用数值,如表1所示。
表1 截水沟断面要素常用数值
沟底宽Bd
沟深H
内坡比mi
外坡比mo
0.3~0.5
0.4~0.6
1:1
1:1.5
…………………………………………(5)
式中:A2-排水沟断面面积,m2;
Q-设计坡面最大径流量,m3/s;
C-谢才系数;
R-水力半径,m;
i-排水沟比降。
4.1.3.2 Q值的计算:
………………………………………(6)
式中:Q-设计最大流量,m3/s;
Ir-设计频率10min最大降雨强度,mm/min;
Ip-相应时段土壤平均入渗强度,mm/min;
F-坡面汇水面积,hm2。
4.1.3.3 R值的计算:
……………………………………………(7)
式中:R-水力半径,m;
A2-排水沟断面面积,m2;
x-排水沟断面湿周,m。
4.1.3.4 C值的计算:
……………………………………………(8)
式中:n-糙度,土质排水沟一般取0.025左右。
4.1.3.5 上述设计中应考虑排水沟的不冲不淤流量,尽量减少沟道冲淤(参见17.3.1与17.3.2)。
4.1.4
蓄水池设计
4.1.4.1 蓄水池容量设计
4.1.4.1.1 蓄水池总容量按式(9)计算:
………………………………(9)
式中:V-蓄水池容量,m3;
Vw-设计频率暴雨径流量,m3;
Vs-设计清淤年(n年)累计泥沙淤积量,m3;
K-安全系数,取1.2~1.3。
4.1.4.1.2 Vw与Vs值的计算分两种情况:
a) 蓄水池在坡面小型蓄排工程系统之中,与坡面排水沟终端相连,并以沟中排水为其主要水源时,其中Vw值与Vs值根据排水沟的设计排水量和淤积量计算。
b) 蓄水池不在坡面小型蓄排工程系统中,需独立计算暴雨径流量时,采用式(10)、式(11)计算Vw与Vs值。
………………………………………………(10)
………………………………………………(11)
式中:Mw-设计频率一次暴雨径流模数,m3/hm2;
Ms-一年的侵蚀模数,m3/hm2;
F-蓄水池的集水面积,hm2。
4.1.4.2 蓄水池主要建筑物设计
4.1.4.2.1 池体设计。根据当地地形和总容量V,因地制宜地分别确定池的形状、面积、深度和周边角度。
4.1.4.2.2 进水口和溢洪口设计。石料衬砌的蓄水池,衬砌中应专设进水口与溢洪口;土质蓄水池的进水口的溢洪口,应进行石料衬砌。一般口宽40~60cm,深30~40cm。并用矩形宽顶堰流量公式校核过水断面。
………………………………………(12)
式中:Q-进水(或溢洪)最大流量,m3/s;
M-流量系数,采用0.35;
g-重力加速度,9.81,m/s2;
b-堰顶宽(口宽),m;
h-堰顶水深,m。
4.1.4.2.3 引水渠设计。当蓄水池进口不是直接与坡面排水渠终端相连时,应布设引水渠,其断面与比降设计,可参照坡面排水沟的要求执行。
4.1.5
沉沙池设计
4.1.5.1 池体尺寸设计。沉沙池为矩形,宽1~2m,长2~4m,深1.5~2.0m。要求其宽度为排水沟宽度的2倍,长度为池体宽度的2倍,并有适当深度,以利于水流入池后能缓流沉沙。
4.1.5.2 沉沙池的进水口和出水口,参照蓄水池进水口尺寸设计,并应作好石料(或沙砌砖或混凝土板)衬砌。
5 施工
5.1
截水沟与排水沟的施工
5.1.1
根据规划截水沟与排水沟的布置路线进行施工放样,定好施工线。
5.1.2
根据截水沟与排水沟的设计断面尺寸,沿施工线进行挖沟和筑埂。筑埂填方部分应将地面清理耙毛后均匀铺土,每层厚约20cm,用件夯实后厚约15cm,沟底或沟埂薄弱环节处应加固处理。
5.1.3
在截水沟和排水沟的出口衔接处,铺草皮或作石料衬砌防冲。在每一道跌水处,应按设计要求进行专项施工。石料衬砌的跌水其施工要求参照5.2 执行。
5.1.4
竣工后,及时检查断面尺寸与沟底比降,是否符合规划设计要求。
5.2
蓄水池与沉沙池的施工
5.2.1
根据规划的位置和设计的尺寸进行开挖,及时检查开挖尺寸是否符合设计要求。对于需作石料衬砌部位,开挖尺寸应预留石方衬砌位置。
5.2.2
池底如有裂缝或其他漏水隐患等问题,应及时处理,并作好清基夯实,然后进行石方衬砌。
5.2.3
石方衬砌要求料石(或较平整块石)厚度不小于30cm,接缝宽度不大于2.5cm,同时应做到砌石顶部要平,每层铺砌要稳,相邻石料靠得紧,缝间沙浆要灌饱满;上层石块必须压住其下一层石块的接缝。
6 管理
6.1
每年汛后和每次较大暴雨后,对坡面小型蓄排工程应进行全面检查,如有冲毁现象,应及时进行补修。
6.2
根据设计要求和坡面侵蚀量大小,每1~3年应对各类蓄排工程进行一次清淤,遇到淤积严重的大沙年,应及时清除。
6.3
截水沟和排水沟的填方土埂外坡,可种植经济价值较高的浅根性植物护埂。
6.4
蓄水池四周可种植经济价值较高的树木,减少水面蒸发。但应选好树种和种植位置,防止树根破坏衬砌和引起池底漏水。
………………………………(13)
式中:Q-引洪量,m3/s;
F-洪漫区面积,hm2;
d-漫灌深度,m;
t-漫灌历时,h;
k-渠系有效利用系数。
17.2
引洪渠首建筑物设计
17.2.1 拦河滚水坝
17.2.1.1 一般高4~5m,少数高8~10m,坝体需作稳定分析和应力分析。
17.2.1.2 设计要求参照各地小型水利工程手册有关规定执行。
17.2.2 导洪堤
17.2.2.1 与河岸成20°左右夹角,长10~20m(从渠首向上游河道延伸到接近主流),高1~2m,顶宽1~2m,内外坡比1:1。
17.2.2.2 由浆砌料石作成永久性建筑物,也可用木笼块石、铅丝笼块石、沙袋等作成临时性建筑物。
17.2.3 引洪闸
17.2.3.1 引洪闸的尺寸,根据引洪水位、流量和引洪干渠断面稳定孔口尺寸,坝体设计参照各地小型水利工程手册。
17.2.3.2 引洪闸底应高出河床0.5m以上,防止推移质进入洪漫区。
17.3
引洪渠系设计
17.3.1 渠道比降
对高含沙水流,引洪渠长度一般不超过1000m,比降0.5%~1.0%,有条件的应进行试验确定。
17.3.1.1 不同流量的不淤比降见表2:
表2
流量,m3/s
0.5
1.0
2.0
3.0
5.0
比降,%
1.0~2.0
0.7~1.0
0.5~0.7
0.4~0.5
0.3~0.4
………………………………………(14)
式中:A-渠道断面面积,m2;
b-渠道底宽,m;
h-渠道水深,m;
p-渠道边坡系数。
不同土质渠道的渠道边坡系数见表4:
表4
土质
粘土
重壤土
中壤土
轻壤土
砂壤土
渠道边坡系数
1:1
1:1
1:1
1:1.25
1:1.5
…………………………………………(15)
………………………………………(16)
式中:A-渠道断面面积,m2;
Q-引洪流量,m3/s;
v-引洪流速,m/s;
i-渠道比降,%;
R-水力半径,m;
C-谢才系数。
17.3.2.3 水力半径(R)按式(17)计算:
……………………………………………(17)
式中:x-渠道湿周,m。
…………………………………(18)
式中:h、b、p各值意义同工(14)。
17.3.2.4 谢才系数(C)按式(19)计算:
……………………………………………(19)
式中:n-渠道糙率,一般土渠为0.025~0.03。
17.3.2.5 为保证行水安全,渠道堤顶应高出渠水位0.3~0.4m。
17.3.3 渠上建筑物设计
参照各地小型水利工程手册有关技术规程。
18 施工
18.1
建筑物施工
包括渠道建筑物(拦洪坝、导洪堤、引洪闸等)与渠系建筑物(分水闸、斗门等)。
18.2
渠道施工
包括干渠、支渠和斗渠,一般都是土渠,不作衬砌。
18.3
田间工程施工
18.3.1 洪漫缓坡农田,应按缓坡区修梯田的要求,进行平整,修成长边大致平行于等高线的矩形田块。进水一端应较出水一端稍高,一般可取0.5%~1.0%的比降,以利行水。
18.3.2 田边蓄水埂,应高出地面0.3m以上,顶宽0.3m,内外坡比各约1:1,分层夯实,干容重1.3~1.4t/m3。
18.3.3 当进水口或出水口高差大于0.2m时,都应用块石、卵石等作成简易消能设备,防止冲刷。
19 管理
19.1
引洪淤漫技术
19.1.1 淤漫时间。根据不同作物生长情况,分别要用不同的淤漫时间。
19.1.2 淤漫厚度。不同作物适宜不同厚度。
19.1.3 淤漫定额。按式(20)进行计算:
………………………………………(20)
式中:M-淤漫定额,m3/hm2;
d-计划淤漫层厚度,m;
y-淤漫层干容重,t/m3;
c-洪水含沙量,kg/m3。
一般情况下,y=1.25t/m3左右,每次公顷漫灌水量1500~2250m3。
19.2
田间管理
19.2.1 淤漫地适于种植早熟作物和高秆作物,以利汛期深漫厚。
19.2.2 农地淤漫后,应及时排除清水,并适时中耕、除草。
19.2.3 休闲地淤漫后,要适时耕翻,疏松表土,消灭杂草;耙耱保墒,防止板结和龟裂。
19.2.4 盐碱滩地淤漫后,泥层较薄时,不应立即排走清水,防止土中盐分随水分蒸发而上升,应让积水下渗,通过排渗渠泄走。
19.3
工程管理
19.3.1 每年汛前和汛后,应及时检查引洪渠首和渠系各项建筑物,发现问题,及时整修处理。
19.3.2 引洪过程中,始终应有专人管理,按设计要求给各渠系和地块放水,防止引洪淤漫水量过多或不足。
19.3.3 全部渠系应是不冲不淤,每次淤最后如发现有冲淤现象,应及时研究处理。
…………………………………………………(1)
式中:d-沙障间距,m;
h-沙障高度,m;
θ-沙丘坡度,(°)。
4.3.2.4 直立式柴草沙障的施工
4.3.2.4.1 高立式沙障施工。在设计好的沙障条带位置上,人工挖沟深0.2~0.3m,将柴草均匀直立埋入,扶正踩实,填沙0.1m,柴草露出地面0.5~1.0m。
4.3.2.4.2 低立式沙障施工。将柴草按设计长度切好,顺设计沙障条带状均匀放置线上,草的方向与带线正交。用脚在柴草中部用力踩压,柴草进入沙内0.1~0.15m,两端翘起,高0.2~0.3m,用手扶正,基部培沙。
4.3.2.5 粘土沙障的设计和施工
粘土沙障是低立式沙障的一种。设计施工要求:一般布设在沙丘迎风自下向上约2/3位置。用粘碱土堆成土埂,高0.20~025m,埂底宽0.6~0.8m,埂顶呈孤形。土埂间距2~4m。
5 固沙造林
固沙造林包括防风固沙基干林带、农田防护林网、沿海岸线防风林带,风口造林,并状固沙造林。
5.1
固沙造林的规划设计
5.1.1
林带规划设计
设计内容包括林带走向、宽度、间距、结构、混交类型。
5.1.1.1 林带走向
5.1.1.1.1 防风固沙基干林带,设在农田林网外的沙丘前沿地带及流沙边缘与农田绿洲交界处,林带走向应垂直于沙丘流动方向。
5.1.1.1.2 农田防护林网(包括护牧林网),主林带走向应垂直于主风方向,或呈不大于30~45℃的偏角。副林带和主林带相垂直;如因地形地物限制,主、副林带可以有一定偏角。低洼地区可以“林随水走”;平埋地区可以“林随路走”;风蚀山丘地区,主林带可沿等高线布设,副林带可和上下坡的路边造林、河边、沟岸造林互相连接,形成林网。
5.1.1.1.3 沿海岸线防风林带,应按沙滩沿海岸线的自然分布走向设置。
5.1.1.2 林带宽度
5.1.1.2.1 防风固沙基干林带,可分别采用单带或双带式,在风沙危害严重地区可采用多带式,带宽一般为20~50m。
5.1.1.2.2 农田防护林网,主网宽8~12m,副带宽4~6m,地少人多地区,主带宽5~6m,副带宽3~4m。
5.1.1.2.3 沿海岸线防风林带,根据海风强劲程度和海滩情况,一般宽10~20m,最大可达100~200m。
5.1.1.3 林带间距
5.1.1.3.1 防风固沙基干林带,可采用单带、双带或多带式,间距为50~100m。
5.1.1.3.2 农田防护林网,林带的间距应按乔木主要树种壮龄时期平均高度的15~20倍计算。主林带和副林带交叉处只在一侧留出20m宽缺口,便于交通。
5.1.1.3.3 沿海岸线防风林带,依沙滩分布的宽度,可设近海前沿一道主干防风林带,或者在第一道近海防风主干林带之后,每隔100~300m,再设第二、第三道防风林带。
5.1.1.4 林带结构(见图1)
5.1.1.4.1 疏透型。林带间距10~15倍树高,适用于重度风蚀农田防护林网。
5.1.1.4.2 紧密型。林带间距8~15倍树高,适用于风口造林和防风固沙基干林带,以及铁路、公路干线两侧林带。
5.1.1.4.3 通风型。林带间距15~20倍树高,适用于中、轻度风蚀区农田防护林网和沿海岸线防风林带。
…………………………………………(1)
式中:V-拦沙容量,m3;
F-谷坊集水面积,hm2;
Ms-土壤侵蚀模数,m3/(hm2·年);
Y-设计淤满年限,年。
5.4.2
计算坝高与容量关系,根据当地地形,通过测量计算。按照设计容量,求得相应的坝高。
5.4.3
坝体断面设计。坝体断面一般为梯形,采用定型设计,各部尺寸见表1。
…………………………………………(2)
式中:B-堰宽,m;
Q-设计流量,m3/s;
H-堰上水深,m;
M-流量系数,取M=1.55。
5.4.5
设计流量按式(3)计算:
……………………………………(3)
式中:Q-设计流量,m3/s;
I1-设计频率下10min最大降雨强度,mm/min;
I2-当地条件下土壤入渗强度,mm/min;
S-谷坊集水面积,hm2。
5.4.6
我国南方雨多雨大地区,谷坊集水面积S与溢洪口尺寸间的关系列表如附录A(提示的附录),供参照执行。
5.5
拦沙坝设计
其设计步骤与技术要求与土谷坊相同。
当拦沙坝下游有重要建筑物或其他经济设施,拦沙坝同时承担防洪与灌溉任务时,防御标准应按20年一遇24h暴雨,应由土坝、溢洪道、泄水洞“三大件”组成,并按小水库的要求进行设计。
6 施工
6.1 截水沟施工
6.1.1
按设计位置和走向定线。
6.1.2
清基,从沟底中心线向上下两侧各约0.6~0.8m,除去杂草、乱石。
6.1.3
按设计断面尺寸挖沟、作埂;土埂每升高0.2m用杵夯实,干容重达1.3t/m3以上。
6.1.4
两端出水口处用草皮或块石衬砌,防止冲刷。
6.1.5
截水沟与崩口顶部之间空地上,种植保土植物。
6.2
崩壁小台阶施工
6.2.1
根据设计尺寸,定好各台开挖线,用手工准校正是否水平,对崩壁上局部不稳定的土体应事先清除,然后定线。
6.2.2
从上到下逐台开挖,阶面作成5°~10°(各台反坡的坡度要基本一致)。
6.2.3
每台的阶面,外侧填方部分应分层踩实,内侧挖方部分修成后再挖松20cm,以利种植树、草。
6.3
土谷坊施工
按GB/T 16453.3中12.1要求执行。
6.4
拦沙坝施工
一般拦沙坑施工,可按土谷坊施工要求执行。重点拦沙坝(有“三大件”)施工应按GB/T 16453.3中20.1.1、20.1.2与20.1.3的技术要求执行。
6.5
施工总体要求
每一个崩口的四项治理措施(截水沟、小台阶、土谷防、拦沙坝)应同时完成,以发挥总体治理效益。
7 管理
7.1
植物管理
7.1.1
各项工程完成后,应及时种上有较强保土作用和较高经济价值的草类、灌木或乔木。
7.1.2
土谷坊和拦沙坝淤满后,种植经济林果或其他经济作物。
7.1.3
对树、草的经营管理技术,按GB/T
16453.2要求执行。
7.2
工程管理
7.2.1
每年汛后或每次较大暴雨后,对各项工程巡视检查,发现损毁,及时补修。
7.2.2
截水沟内和土谷坊的溢洪口内应及时清淤。