《水土保持工程学》淤地坝设计

（三）谷坊数量及间距
1．在宽的干沟内
谷坊间距： L h
i
h=Li
h－谷坊底到溢水的高度；
i－沟道比降。
n H h
H－最下游谷坊底到最上淤谷坊溢水口底的地形 高差。
2．底坡不均，有台阶或跌坎时 根据地形高差确定座数及高度
3. 在比降大的冲沟、干沟内
淤积有翅尾巴现象，谷坊间距可按下式求得：
L h i ic
✓ 进口 ✓ 跌水墙 ✓ 陡槽 ✓ 消力池 ✓ 出口
2. 跌水水力尺寸计算
扭面
扭面
陡坡式多级跌水
陡坡式多级跌水
台阶式多级跌水
（1）进口 矩形缺口可按宽顶堰公式计算 ： Qm=MbcH03/2
（2）陡槽水力尺寸计算 小型陡槽可不必计算水面曲线，只计算临界水
深和正常水深即可，以此确定陡槽的断面尺寸。
二．淤地坝枢纽工程的组成及作用
（一）淤地坝工程的组成及作用 淤地坝工程一般由三大件组成，即大坝、溢洪
道，放水洞
（二）淤地坝枢纽工程组成方案选择
1. 三种组成方案的特点 (1)三大件 (2)两大件 (3)一大件
2. 组成方案选择
三、淤地坝的分级及设计洪水标准
依据：重要性 ；失事后的危害性
（三）生物谷坊
二、谷坊设计
任务：确定谷坊位置、高度、结构尺寸、溢水口尺寸、 座数
（一）谷坊布设位置ห้องสมุดไป่ตู้定
布设原则：顶底相照、小多成群，工程量小、拦蓄效 益大。 布设点：直段、防拐弯、坎上、沟窄处布设。
（二）谷坊高度和断面尺寸
土谷坊小于5m 干砌石谷坊1.5m左右 浆砌石谷坊：3—5m左右 柳谷坊1m左右 尺寸可参考表3-2
分水线
流域
第三章 流域沟道治理工程
为固定沟床,防治沟蚀，减轻山洪及 泥沙危害，合理开发利用水沙资源而 在沟道中修筑的工程设施。
沟道治理工程主要有沟头防护工程、谷坊工程、 淤地坝、小水库和拦渣工程等。其主要作用在于： 拦截沟道内的径流泥沙，减少下游洪灾和泥沙淤 积；抬高侵蚀基准面，控制沟道向长、向宽和向 深发展；合理配置和利用沟道内的水沙资源，为 农林牧业发展奠定基础。
二、设计任务、要求
1. 掌握中小型淤地坝设计方法、步骤； 2. 在1/1000地形图上进行枢纽布置； 3. 拟定淤地坝断面形状及尺寸； 4. 进行坝坡稳定分析计算； 5. 设计溢洪道及放水建筑物； 6. 绘制设计图； 7. 编写设计计算说明书。
第三节 淤地坝工程
一．淤地坝的概念
在沟道中拦泥淤地所打的坝叫淤地坝。在水土 流失沟壑治理中还有一种型式的淤地坝叫拦洪淤 地坝（骨干淤地坝或治沟骨干工程），它除了具 有淤地坝的作用外，还有控制坝系洪水保护下游 淤地坝、水库等运用安全的作用。
（二）溢洪道 长短、地形、进出口 （三）放水洞布设 卧管 竖井 输水洞 出口
• 取水建筑物： 卧管 竖井
第一节 沟头防护工程
一、沟头防护工程的形式
黄土高原沟头防护工程的形式很多，常见形 式可归纳为四类。 （一）沟埂式沟头防护
1. 连续围堰式 2. 断续围堰式
（二）池埂结合式 （三）排水式沟头防护
1．悬臂式
2.台阶式 3.陡坡式
（四）分段蓄水式沟头防护
二、工程设计
（一）沟埂设计
1．沟埂位置的确定 2．沟埂尺寸确定
（二）水力计算 用堰流公式：
Q=MBH3/2（宽顶堰不淹设自由出流公式） 谷坊顶流速不能太大，太大会冲刷，故应校核 谷坊顶流速。
Vk
Q
k

Q Bhk
根据试验：hk≈（0.46~0.64）H hk－临界水深 H－溢流口顶水深
允许流速ν允见P59表3-4。
淤地坝设计
一、已知基本资料
1. 流域沟道坝址地形图一张（1/1000）； 2. 坝址以上集水面积5km2; 3. 经勘测计算，求得坝高H与库容V、淤地面积A的关系见图； 4. 流域年侵蚀模数K=10000t/km2, 20年一遇设计洪水流量 Q20=105m3/s，洪水总量W洪＝10万m3， 200年一遇设计洪水 流量Q200=180m3/s，洪水总量W洪＝17万m3； 5. 沟道无常流水； 6. 坝址附近有充足的筑坝土料，土壤内摩擦角φ＝20°，内聚 力c=0.8t/m2; 7. 放水洞设计流量Q=0.5m3/s
i－沟床原比降；ic－淤积物比降。 粗砂兼卵石: ic=0.02 ；粘土：ic=0.01 ； 粘壤土：ic=0.008；砂土：ic=0.005
若采用谷坊高度相同, 则：
n H h Lic
当i、ic、h已知时，则可由其绘图求得谷坊的 位置和座数。
（四）谷坊溢流口尺寸确定
（一）设计洪水标准 规范：10－20一遇3－6h最大暴雨
关系到技术安全、工程的造价和建设速度。 主要依据库容将淤地坝分为大（一）、大（二） 、 中、小四级 。
四、淤地坝库坝址选择
好的坝址，应淤地面积大、工程量小、运用 安全可靠 （一）地形方面 （二）地质方面 （三）筑坝材料方面 （四）其它方面（施工、淹没损失、文物等）
五、枢纽工程布置
（一）土坝布设 轴线短，分期加高，上下游，协 调
（3）消力池水力尺寸计算
要求：在消力池中产生淹没式水跃，淹没系数在 1.05~1.10之间
确定池深d、池宽b和池长L
d≥σh〞-h下
b ≥b水
第二节 谷坊工程
一、谷坊工程的种类及适用条件
谷坊种类较多，按建材分，有土谷坊，石谷 坊、生物谷坊、混凝土谷坊等。
（一）土谷坊 （二）石谷坊
1. 干砌石谷坊 2. 浆砌石谷坊 3. 石笼谷坊
V=W时，设计合理； V＞W时，设计尺寸偏大； V＜W时，应设第二道沟埂拦蓄剩余水量，但须在
第一道沟埂上设溢水口，并注意采取防冲措施。
（二）沟头蓄水池设计 （三）排水管（槽）设计
1. 沟头来水流量Qm的确定 Qm＝0.278αIpF
2. 排水管（槽）断面尺寸确定
（四）台阶式排水设计 1. 跌水的结构构造
L=（2~3）h
埂长、埂断面尺寸以来水量确定
来水量 W iAt
1000
沟埂断面尺寸可根据经验定: b≈0.5m，侧坡1：1 θ＜6°高度0.5~0.8m ； θ=15°~25°高度0.6~1.2m 埂长根据地形情况定
每米埂长蓄水容积:
V12ho2(mtg1)
H=ho+Δh Δh=0.2m左右 全部蓄水量：V=V·L