坡面小型蓄排工程

如题所述

第1个回答  2020-01-19

一、标准条款

1 总则

1.1 坡面小型蓄水工程应与坡耕地治理中的梯田、保水保土耕作等措施,荒地治理中造林育林、种草育草等措施紧密结合,配套实施。

1.2 在坡耕地治理的规划中,应将坡面小型蓄排工程与梯田、保水保土耕作法等措施统一规划,同步施工,达到出现设计暴雨时能保护梯田区和保土耕作区的安全。同时,小型蓄排工程的暴雨径流和建筑物设计,也应考虑梯田和保水保土耕作减少径流泥沙的作用。

1.3 在荒地治理的规划中,应将坡面小型蓄排工程与造林育林、种草育草统一规划,同步施工,达到出现设计暴雨能保护林草措施的安全。同时,小型蓄排工程的暴雨径流和建筑物设计,也应考虑造林育林和种草育草减少径流泥沙的作用。

1.4 坡面小型蓄排工程应充分考虑蓄水利用。

2 规划

2.1 总体布局

在进行坡耕地或荒地治理规划的基础上,坡面小型蓄排工程应进行专项总体布局,合理地布设截水沟、排水沟、沉沙池和蓄水池等四项主要建筑物,构成完整的防御体系。

2.2 截水沟布设原则

2.2.1 当坡面下部是梯田或林草,上部是坡耕地或荒坡时,应在其交界处布设截水沟。

2.2.2 当无措施坡面的坡长太大时,应在此坡面增设几道截水沟。增设截水沟的间距为20~30m,根据地面坡度、土质和暴雨径流情况,通过设计计算具体确定。

2.2.3 蓄水型截水沟基本上沿等高线布设,排水型截水沟应与等高线取1%~2%的比降。

2.2.4 当截水沟不水平时,应在沟中每5~10m修一高20~30cm的小土挡,防止冲刷。

2.2.5 排水型截水沟的排水一端应与坡面排水沟相接,并在连接处做好防冲措施。

2.3 排水沟布设原则

2.3.1 排水沟一般布设在坡面截水沟的两端或较低一端,用以排除截水沟不能容纳的地表径流。排水沟的终端应连接蓄水池或天然排水道。

2.3.2 排水沟在坡面上的比降,根据其排水去处(蓄水池或天然排水道)的位置而定。当排水出口的位置在坡脚时,排水沟大致与坡面等高线正交布设;当排水去处的位置在坡面时,排水沟可基本沿等高线或与等高线斜交布设。各种布设都应做好防冲措施(铺草皮或石方衬砌)。

2.3.3 梯田区两端的排水沟,一般与坡面等高线正交布设,大致与梯田两端的道路同向。一般土质排水沟应分段设置跌水。排水沟纵断面可采取与梯田区大断面一致,以每台田面宽为一水平段,以每台田坎高为一跌水,在跌水处做好防冲措施(铺草皮或石方衬砌)。

2.4 蓄水池与沉沙池布设原则

2.4.1 蓄水池一般布设在坡脚或坡面局部低凹处,与排水沟(或排水型截水沟)的终端相连,容蓄坡面排水。

2.4.2 蓄水池的分布与容量,应根据坡面径流总量、蓄排关系和修建省工、使用方便等原则,因地制宜具体确定。一个坡面的蓄排工程系统可集中布设一个蓄水池,也可分散布设若干蓄水池。单池容量为100~10000m3

2.4.3 蓄水池的位置,应根据地形有利、便于利用、岩性良好(无裂缝暗穴、砂砾层等)、蓄水容量大、工程量小,施工方便等条件具体确定。

2.4.4 沉沙池一般布设在蓄水池进水口的上游附近。排水沟(或排水型截水沟)排出的水,先进入沉沙池,泥沙沉淀后,再将清水排入池中。

2.4.5 沉沙池的具体位置,应根据当地地形和工程条件确定,可以紧靠蓄水池,也可以与蓄水池保持一定距离。

3 设计

3.1 截水沟设计

3.1.1 暴雨径流设计

3.1.1.1 防御暴雨标准,可按10年一遇24h最大降雨量。

3.1.1.2 坡面径流量与土壤侵蚀量,根据水土保持试验站的小区径流观测资料,或查阅当地水文手册确定。在上述设计频率暴雨下,不同坡度、不同土质、不同植被的坡面,应采取不同的暴雨径流量与土壤侵蚀量。以一次暴雨径流模数Wm(m3/hm2)和年均土壤侵蚀模数Ms(t/hm2)表示。

3.1.2 截水沟断面设计

3.1.2.1 蓄水型截水沟断面设计

3.1.2.1.1 每道截水沟的容量V可按公式(5-1)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

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的计算单位,根据各地土壤干密度,由t折算为m3(下同)。

3.1.2.1.2 VW和VS值可按公式(5-2)和公式(5-3)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

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

3.1.2.1.3 根据V值计算截水沟断面面积A1:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:A1———截水沟断面面积,m2;

L———截水沟长度,m。

3.1.2.1.4 截水沟断面要素的确定:

截水沟由半挖半填做成梯形断面,其断面要素、符号和常用数值,见表5-1。

3.1.2.2 排水型截水沟断面设计有两种情况,分别采取不同断面。

3.1.2.2.1 多蓄少排型。暴雨产生的坡面径流大部蓄于沟中,只排除不能容蓄的小部。断面尺寸基本上参照蓄水型截水沟,沟底应取1%左右的比降。

表5-1 截水沟断面要素常用数值

3.1.2.2.2 少蓄多排型。暴雨产生的坡面径流小部蓄于沟中,大部排入蓄水池。断面尺寸基本上参照排水沟的断面设计(见3.1.3),同时应取2%左右的比降。

3.1.3 排水沟断面设计

3.1.3.1 排水沟断面A2。根据设计频率暴雨坡面最大流量,按公式(5-5)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:A2———排水沟断面面积,m2;

Q———设计坡面最大径流量,m3;

C———谢才系数;

R———水力半径,m;

i———排水沟比降。

3.1.3.2Q 值按公式(5-6)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

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

3.1.3.3 R值按公式(5-7)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

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。

3.1.3.4 C值按公式(5-8)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:C———谢才系数;

R———水力半径,m;

n———粗糙系数,土质排水沟取0.025左右。

3.1.3.5 上述设计中应考虑排水沟的不冲不淤流速,尽量减少沟道冲淤(参见标准3.3.1与3.3.2)。

3.1.4 蓄水池设计

3.1.4.1 蓄水池容量设计

3.1.4.1.1 蓄水池总容量按公式(5-9)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

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。

3.1.4.1.2 VW值与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,采用公式(5-10)、公式(5-11)计算VW、VS值。

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

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

3.1.4.2 蓄水池主要建筑物设计

3.1.4.2.1 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。

3.1.4.2.2 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和溢洪口,应进行石料衬砌。一般口宽40~60cm,深30~40cm,并用公式(5-12)校核过水断面。

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

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,9.81m/s2;

b———堰顶宽(口宽),m;

h———堰顶水深,m。

3.1.4.2.3 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。

3.1.5 沉沙池设计

3.1.5.1 池体尺寸设计。沉沙池为矩形,宽1~2m,长2~4m,深1.5~2.0m。其宽度应为排水沟宽度的2倍,长度为池体宽度的2倍,并有适当深度。

3.1.5.2 沉沙池的进水口和出水口,可参照蓄水池进水口尺寸设计,并应做好石料(或砂浆砌砖或混凝土板)衬砌。

4 施工

4.1 截水沟与排水沟的施工

4.1.1 根据设计截水沟与排水沟的布置路线进行施工放样和定线。

4.1.2 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方可均匀铺土,并进行夯实,沟底或沟埂薄弱环节处应作加固处理。

4.1.3 在截水沟和排水沟的出口衔接处,应铺草皮或做石料衬砌防冲。在每道跌水处,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4.2执行。

4.1.4 竣工后,应及时检查断面尺寸与沟底比降是否符合规划设计要求。

4.2 蓄水池与沉沙地的施工

4.2.1 应根据规划的位置和设计的尺寸进行开挖,并及时检查开挖尺寸是否符合设计要求。

4.2.2 应首先处理好基础,并按设计做好防渗。

4.2.3 边墙用料可选择砖石等材料,随当地取料方便条件而定。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,相邻石料要靠得紧,缝间砂浆要灌饱满,上层石块必须压住其下一层石块的接缝。砖衬砌要用12墙,压缝砌筑,缝间砂浆饱满。

4.2.4 蓄水池体完成后应用水泥砂浆抹面,进行防渗处理。施工中尤应注意边、角、接茬及其他具有漏水隐患部位的处理。

4.2.5 沉砂池施工做好石料(或砂浆砌砖或混凝土板)衬砌。

5 管理

5.1 每年汛后和每次较大暴雨后,应对坡面小型蓄排工程进行全面检查,如有冲毁现象,应及时进行补修。

5.2 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。

5.3 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。

5.4 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,防止树根破坏衬砌体和引起池底漏水。

二、理解与实施

在造成水土流失的原因中,我国南方地区和北方土石山区,绝大部分的泥沙都来自坡面;在黄土高原地区,沟道是泥沙的主要来源地,而造成沟道侵蚀的原因则是坡面径流,因此控制坡面径流就成为治理水土流失的重要内容。而其中最主要的措施就是修建截水沟、排水沟,将降雨产生的径流在人为控制下导向下游,使其不造成土壤侵蚀,并尽可能地加以利用。本部分主要介绍了小型蓄排引水工程中一些坡面的小型蓄排工程,主要包括截水沟、排水沟、沉沙池、蓄水池等坡面小型蓄排工程的规划、设计、施工、管理的技术要求。此外还说明了坡面小型蓄排工程的适用范围。

与原标准相比,新标准还作了以下的修改:

(1)原标准3.4.2中“单池容量从数百立方米到数万立方米不等”改为“单池容量为100~1万m3”。单池的容量进行量化,使标准的语言更精确。

(2)原标准3.4.3“蓄水池的位置,应根据地形有利、岩性良好(无裂缝暗穴、砂砾层等)、蓄水容量大、工程量小、施工方便等条件具体确定”。考虑到要与实际情况相结合,其中加入“便于利用”一词,也成为确定蓄水池位置的一个因素。

(3)新标准中在某些句子的前面加上“应”、“可”等词。如:原标准4.1.1.1“防御暴雨的标准,按10年一遇24h最大降雨量”。改为“防御暴雨的标准,可按10年一遇24h最大降雨量”,说明了各地也可以根据当地的实际情况,作适当的调整。

(4)原标准公式(5-8)中系数n的解释由“糙度”改为“粗糙系数”。语言更精确;

(5)原标准中出现的一些公式的名字,新标准中均用“公式某”代替。如:4.1.3.1和4.1.4.2.2中出现的“明渠均匀流公式”和“矩形宽顶堰流公式”分别用“公式(5-5)”和“公式(5-12)”代替。

(6)新标准删除了一些硬性的规定,更便于根据实际情况操作。如:删除原标准5.1.2中“每层厚约20cm,用杵夯实后厚约15cm”,改为“并进行夯实”。

(7)删除原标准5.2.1中“对于需作石料衬砌部位,开挖尺寸应预留石方衬砌位置”。

(8)原标准5.2.2“池底如有裂缝或其他漏水隐患等问题,应及时处理,并做好清基夯实,然后进行石方衬砌”改为“应首先处理好基础,并按设计做好防渗”,使之更符合标准的语言。

(9)原标准5.2.3增加“边墙用料可选择砖石等材料,随当地取料方便条件而定”,“砖衬砌要用12墙,压缝砌筑,缝间砂浆饱满”。对施工的工艺和材料进行了细化,就地取材节省投入。

(10)新标准在原标准5.2部分的基础上增加了两条。“蓄水池体完成后应用水泥砂浆抹面,进行防渗处理。施工中尤应注意边、角、接茬及其他具有漏水隐患部位的处理。”“沉砂池施工做好石料(或砂浆砌砖或混凝土板)衬砌。”对施工的防渗和防漏作了更具体的规定。

三、示例

南方多雨地区山高坡陡,地形破碎,沟壑切割深、密度大,水土流失主要在坡地上发生。随着降雨径流的产生与增大,坡地面土壤逐渐被侵蚀,因而一旦降雨径流发生,水土流失极为严重。严重的水土流失使土地资源遭受破坏,由于水力不断侵蚀,致使土层逐渐变薄,有的甚至流失殆尽,剩下光岩裸石,失去利用价值。鉴于此,在坡耕地分布广泛的地区采取建设坡面小型蓄排引水工程的手段来治理水土流失有显著的效果。广西龙英小流域小型蓄排引水工程建设的实例。

1.自然条件

龙英小流域水土保持综合治理工程位于广西壮族自治区西林县县城北面,沟口距县城1km,其地理位置为东经105°06'25″~105°01'36″,北纬24°30'39″~24°35'57″。流域土地总面积32.88hm2,水土流失面积26.48hm2,占土地总面积的80.5%。其中坡度<5°的土地面积27.5hm2,占总面积的1%;5°~15°的土地面积267.2hm2,占总面积的8.1%;15°~25°的土地面积1696.5hm2,占总面积的51.5%;25°~35°土地面积982.8hm2,占总面积的29.9%;坡度>35°土地面积314.5hm2,占总面积的9.5%。严重的水土流失不仅造成流域内水旱灾害频繁发生,危及当地群众的生命和财产安全,影响了当地群众正常的生产生活;同时,还导致了流域内农业生产条件及生存条件的进一步恶化,成为当地群众实现脱贫致富的一个主要障碍。为改善群众的生存环境,促进经济发展与社会稳定,使流域内生态系统实现良性循环,从2003年6月开始组织设计人员对小流域进行了外业调查,并根据水土保持前期工作暂行规定和有关技术规范进行了小流域初步设计的编制工作。

2.截水沟与排水沟设计

在坡改梯、保土耕作等措施的地块中配置一定的截水沟和排水沟,将地表水引到蓄水工程或建有沟头防护工程的排水沟,起到防止地面径流对地面的集中冲刷,减免地面侵蚀,确保梯田安全。

(1)布设原则。

1)截水沟布设原则:当坡面下部是梯田或林草,上部是坡耕地或荒坡时,应在其交界处布设截水沟;当无水土保持措施而坡面太长时,应在此坡面增设几道截水沟,间距为30~50m。蓄水型截水沟基本上沿等高线布线,排水型截水沟取与等高线1%~2%的比降布设;当截水沟不水平时,应在沟中每5~10m修一高20~30cm的小土垱,防止冲刷,排水型截水沟一端与坡面排水沟相接,并在连接处做好防冲措施。

2)排水沟布设原则:排水沟一般布设在坡面截水沟的两端或较低一端,用以排除截水沟不能容纳的地表径流,排水沟的终端连接天然排水沟道。梯田区两端的排水沟,一般与坡面等高线正交布设,大致与梯田两端的道路同向,土质排水沟应分段设置跌水。排水沟纵断面可采取与梯田区大断面一致,以每台田面宽为一水平段,以每台田坎高为一跌水。

(2)防御暴雨标准按10年一遇24h最大降雨量不漫溢设计。

(3)断面设计。

1)蓄水型截水沟:断面面积由公式A=V/L确定,其中,A为断面面积(m2),V为水沟容量(m3),为一次暴雨径流流量(m3)和1年到3年土壤侵蚀量之和(m3);L截水沟长度(m)。断面型式为梯形。

2)排水型截水沟:断面面积由公式A=槡Q/CRi确定,其中A为断面面积(m2),Q为设计断面最大径流量(m3),C为谢才系数,R为水力半径(m),i为排水沟比降。断面型式为梯形。

3)断面尺寸:采用梯形断面,底宽0.4m,高0.4m,边坡1∶0.3。土石方量为0.21m3(图5-1)。

图5-1 截(排)水沟断面示意图

(4)施工。根据规划布置路线进行施工放样,定好施工线,按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后均匀铺土,每层厚约20cm,夯实,沟底或沟埂薄弱环节处应加固处理。在截水沟和排水沟的出口衔接处,铺草皮或做石料衬砌防冲,每一道跌水处,应按设计要求进行专项施工。

3.蓄水池进水口和溢洪口设计

(1)设计原则:布设主要面向坡改梯工程,将蓄水工程中的水引入梯地中浇灌,同时保证出现设计暴雨时能保护梯田区的安全,迅速排出多余的地表水,防止冲刷。

(2)设计标准:采用10年一遇24h最大降雨量。

(3)工程设计。

1)建筑物规格。采用矩形断面,过水断面面积0.15m2,深0.4m,底宽0.4m,壁厚0.3m,采用50#浆砌石砌筑,底厚0.10m,用150#砼衬砌(表5-2)。

表5-2 工程量表 单位:m3/m

2)设计图式(图5-2)。

3)过水流量计算公式:

Q=Mbh3/2

式中:Q———设计流量度,m3/s

b———排水沟宽,m;

h———排水沟高,m3;

图5-2 进水口和溢洪口断面示意图

M———流量系数,一般采用1.55。

(4)工程施工: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;做好清基夯实,如有裂缝或其他漏水隐患应及时处理;石方砌石要求料石厚度不小于30cm,接缝宽度不大于2.5cm,每层铺砌要稳,相邻石料要靠得紧,缝间砂浆要灌满。

根据龙英小流域的土地适应性评价,在流域内实施坡改梯的治理措施。其中蓄水池、截水沟和排水沟的设计基本符合了本标准的规定。小型排水型蓄水池的设计标准采用10年一遇24h最大降雨量,过水断面的尺寸形状和施工工艺也符合设计标准。过水断面流量计算公式与标准稍有不同,那是因为采用的流量系数的不一致,结果还是接近的。

本回答被网友采纳
    官方服务
      官方网站
相似回答