山沟治理工程

L＝H/I
H－埂高 I－最大地面坡度% L－封沟埂的间距 1、初步拟定沟埂的尺寸与长度； 2、计算蓄水沟的蓄水容积（设计来水量）； 3、确定沟埂的尺寸与长度。
封沟埂与蓄水沟断面示意图


①连续式拦水沟埂：在完整的坡地上常采 用的一种沟头防护工程。它是根据当地的 土壤情况、沟壁的高低、沟头的形状,在距 沟边一定距离处（取1～3倍的沟深,以蓄水 渗透不致造成沟岸坍塌及陷穴为原则）， 沿等高线位置采取上挖下垫，挖沟筑埂而 成。沟与埂间净距为1m。埂高0.7～1.0m。 沟、埂断面均取梯形。所形成的拦水埂依 地形和来水量大小可以是一道，也可分成 若干道布设(图1a)。 ②断续式拦水沟埂：在沟头地形破碎的情 况下，沿等高位置修筑的一种不连续的， 上下行呈品字形排列的拦水沟埂(图1b)。
（一）悬臂跌水式沟头防护

当陡崖高差小，径流量较小的时，可用木板、石板、 混凝土板或钢板作成槽状，使水流直接下泄到沟底， 不让水流冲刷跌水壁，沟底设消能措施。
当陡崖高差大，径流量小的时候， 可采用悬臂喷嘴式跌水（见图）

1、设计排水量计算
Qm＝0.278Fhα

F－集水区面积 α－洪峰径流系数 h－设计暴雨量 2、结构设计 由进口集水池、喷管、拉链和柳谷坊四部 分组成。 3、水力计算
△
h，
△
h一般为0.5－1.0米。

（四）坝下消能与冲刷深度计算 1、坝下消能 （1）子坝（副坝）消能：适用于大中型山 洪或泥石流荒溪。一般子坝的坝顶应高出原 沟床0.5－1.0米，以保证子坝回淤线高于主 坝基础顶面。子坝与主坝间的距离，可取2 －3倍主坝坝高。 （2）护坦消能：适用于小型沟道。一般用 浆砌块石砌筑，长度为2－3倍的主坝高。厚 度用经验公式估算。 2、坝下冲刷深度的计算 坝下冲刷深度估算的目的在于合理确定坝基 的埋设深度。
（二）陡坡式沟头防护



一般用于落差较小、地形降落线较长、径 流量较大的地点，一般采用陡坡式沟头防 护（为减少急流冲刷，可人工增加急流槽 的粗糙程度）。 1、设计排水量计算。 2、结构设计：由进口集水池、陡槽、反弧 段、挑流鼻坎、支墩和支架等几部分组成 3、水力特性。
（三）台阶式跌水沟头防护
一、拦砂坝的作用与坝址选择
成区与流通区沟谷内，是泥石流综合治理 的骨干工程。 （一）拦砂坝的主要作用 1、拦蓄泥沙，调节沟道内水沙，以免除对 下游的危害，便于下游河道整治。 2、提高坝址处的侵蚀基准，减缓坝上游 淤积段河床比降，加宽河床，减小流速， 从而减小水流侵蚀能力。 3、稳定沟岸崩塌及滑坡，减小泥石流的 冲刷及冲击力，防止溯源侵蚀，抵制泥石 流发育规模。
（一）谷坊间距的确定 谷坊间距与谷坊高度及淤积泥沙表面的临界不冲 坡度有关。 谷坊淤满后淤积泥沙的表面坡度称为稳定坡度。 稳定坡度的估算： ⑴根据坝后淤积土的土质决定淤积物表面的稳定 坡度。 沙土 0.005 粘壤土0.008 粘土0.01 粗沙 0.02 ⑵根据瓦兰亭公式计算稳定坡度
I0＝0.093d/H
四、拦砂坝的断面设计
（一）断面轮廓尺寸
坝高、坝顶宽度、坝底宽度、上下 游边坡系数。
边坡系数：是指边坡的底宽与渠道
深度或水深的比值。

（二）坝的稳定与应力计算 重力拦砂坝遭破坏的情况：①坝基摩擦力不 足以抵抗水平推力，因而发生滑动破坏；② 在水平推力和坝下渗透压力的作用下，坝体 绕下游坝趾的倾覆破坏；③坝体强度不足以 抵抗相应的应力，发生拉裂或压碎。 1、作用力计算： ①坝体重力G： G＝V· d· γ b b－单位宽度， ②淤积物重量：作用在坝体上游面上的淤积 物重量等于淤积体积乘以淤积物容重。 ③水压力P： P＝γh2b h－坝前水深
一、谷坊的作用
1、固定与抬高侵蚀基准面，防止沟床
下切。 2、抬高沟床，稳定山坡坡脚，防止沟 岸扩张及滑坡。 3、减缓沟道纵坡，减小山洪流速，减 轻山洪或泥石流灾害。 4、逐渐淤平沟道，形成坝阶地，为当 地农林生产创造条件。
谷坊的主要作用是防止沟床下切
冲刷。沟道内是否修筑谷坊以沟 道内是否会发生沟床下切为主。 沟床发生下切与沟床的土壤、地 质条件、植被状况、纵坡、山洪 流速、流量等关系密切。当洪水 流速大于沟道允许最大流速时须 修建谷坊。
2、拦砂坝的布置原则
⑴与防治工程总体协调布置
⑵能满足拦砂坝本身的设计要求
⑶有较好的综合效益

拦砂坝坝型主要根据山洪或泥石流的规模及当地的 材料来决定。
二、坝型选择
（一）按结构分
1、重力坝：依自重在地基上产生的摩擦力抵抗坝 后产生的推力和冲击力。优点：结构简单，施工方 便，就地取材，耐久性强。缺点：筑坝用料大。 2、切口坝：是重力坝的变形，又称缝隙坝，可拦 截大砾石。 3、错体坝：坝肩处有活动滑坡。 4、拱坝：优点：省工省料。缺点：对坝基要求较 高，沟谷狭窄，两岸基岩坚固。 5、格栅坝：良好的透水性、良好的选择性、坝下 冲刷下、十几年来坝后易于清淤、现场拼装、施工 速度快。缺点：强度和刚度小。 6、钢索坝。
沟头侵蚀的危害：
（1）造成大量土壤流失
（2）毁坏农田 （3）切断交通

沟头防护工程是斜坡固定工程的一个组成 部分，根据作用可将其分为蓄水式沟头防 护工程和排水式沟头防护工程两类。 一、蓄水式沟头防护工程 当沟头上部来水较少时，可采用蓄水式沟 头防护工程，沿沟边修筑一道或数道水平 半圆环形沟埂，拦蓄上游坡面径流，防止 径流排入沟道。
（二）埂墙涝池式沟头防护

当汇水面积较大，并有较平缓的地段时， 则可开挖涝池群。
二、泄水式沟头防护工程


在下列情况时可修建泄水式沟头防护工程 （1）当沟头集水面积大且来水量多时， 沟埂已不能有效拦蓄径流。 （2）受侵蚀的沟头临近村镇，威胁交通， 而无条件或不允许采取蓄水式沟头防护时， 须把径流集中地点通过泄水建筑物排泄入 沟，并设有消能措施。

④泥沙压力P泥： 坝前泥沙压力： P泥＝γcH2tg2(450-ψ/2)b/2 H－坝前淤积物的高度 ψ－淤积物的内摩擦角。 ψ＝7.24（γc－1）5.82 下游坝基上的泥沙压力为被动土压力， E＝γcH12tg2(450＋ψ/2)b/2 H1－坝基础深度 ⑤坝基扬压力： Wψ＝γHBa1b/2 B－坝底宽度 H－坝高 a1－基础接触面积系数取值为1
d—砂砾的平均砾径
H－平均水深
四、谷坊设计
⑶日本学者认为稳定坡度是原有坡度的一半；
⑷修建实验谷坊，淤满后实测稳定坡度。 ①L＝H/（I－ I0 ） L－谷坊间距； H－谷坊高度； I－天然坡度； I0－稳定坡度。 ②L＝（1.5-2.0）n 在日本 n=1/I L＝（1.5-2.0）b b－沟宽
四、谷坊设计

（二）谷坊贮砂量的计算
V ( )
1 2
h2 tgE tg
( B1 )b
V－贮砂量 h－谷坊溢流口顶缘距地面的高度 B1－堆积地的平均宽度 E－旧沟床的倾斜角 α－堆积倾斜角 b－贮留泥沙和 (三)谷坊断面规格
确定谷坊的断面，一要考虑稳固， 二要考虑省工，三要考虑发挥作用， 四要考虑就地取材，因地制宜。 (四)谷坊的溢流口设计
项目二
山沟治理工程
分项目一 沟头防护工程

(protection measures of gully head)
黄土区侵蚀沟沟头侵蚀主要是斜坡块体运动，沟 头前进主要由串珠状陷穴和陷穴间孔道的塌陷引 起，沟谷扩张则由沟坡崩塌、滑塌和泻溜引起。 由于黄土入渗力强、多孔疏松、湿陷性大，经暴 雨径流冲刷，岸坡稳定性差，沟蚀剧烈。沟头前 进速度快，沟坎高差大，沟床下切快，沟谷扩张 加剧。
判断基岩埋藏深浅的依据
①当两岸或沟底的部分基岩外露时，可
估计基岩较浅； ②两岸及附近的基岩外露，坝址处沟底 虽被砂砾覆盖，可估计砂砾层较薄； ③沟底有大石堆积，埋深浅；沟底无大 石堆积，埋深深； ④沟底狭窄，呈“V”字形的地方，砂砾 层较厚； ⑤坡度大的沟道上游部分，埋深不大。
四、谷坊设计

重力坝
重力坝
切口坝
拱 坝
格栅坝
二、坝型选择
（二）按建筑材料分：
1、砌石坝：干砌石、浆砌石。 2、混合坝：土石混合坝、木石混合坝。 3、铁丝石笼坝。 4、格栅坝
砌石坝
铁丝石笼坝
格栅坝
三、坝高与拦砂量确定
（一）坝高的确定
1、拦沙效益：坝体愈高，拦沙愈多； 2、工程量和工期：冬春进行，雨季前 完完工； 3、坝下消能措施:坝体越高，修建消能 设施的费用就越高，可采用节节打坝。 （二）拦砂量计算（P115）
作 业
题
1、谷坊 稳定坡度 2、简述谷坊的作用。 3、谷坊位置选择时应满足哪些条件？
分项目三 拦砂坝
拦砂坝的定义
拦砂坝是指以拦蓄山洪泥石流沟
道中固体物质为主要目的的挡拦 建筑物。 一般建在主沟或较大的支沟内， 通常坝高大于5米，拦沙量在 1000立方－100万立方。
拦砂坝一般设置在泥石流沟道形成区或形

（一）沟埂式沟头防护


在沟头以上的山坡上修筑与沟边大致平行的若干道封沟埂， 同时在封沟埂上方1.0-1.5米处开挖与封沟埂大致平行的 蓄水沟。在设计中要注意封沟埂的位置、封沟埂的高度、 蓄水沟的深度、沟埂的长度及道数。 第一道封沟埂与沟顶的距离，等于2－3倍沟深，至少5－ 10米，以免引起沟壁崩塌。各个封沟埂间的距离可用下式 计算：

可分为单级式和多级式。单级式用于跌差 不大，地形降落集中的地方；多级式多用 于跌差较大而地形降落距离较长的地方。
Q2 h 0.5013 b2
1 b 0.355Q 3 h
h—泄水槽水深(m) b－泄水槽底宽(m) Q－设计洪水流量(m3/s)
分项目二 谷 坊
谷坊的概念

谷坊是水土流失地区沟道治理山洪与泥石流 的一种主要工程措施。一般布设在小支沟、 冲沟或切沟上，以稳定沟床，防止沟床下切、 岸坡崩塌和溯源侵蚀为主，坝高3－5米，拦 沙量小于1000方，以截流固床护坡为主。 谷坊是指在山区沟道内为 防止沟床冲刷及泥沙灾害 而修筑的横向挡拦建筑物。 又名防冲坝、沙土坝、闸山沟。
一、拦砂坝的作用与坝址选择

1、天然坝址的选择
⑴地质条件：无断裂、无滑坡、崩塌，岸坡稳定性 好，沟床有基岩外露，坝基岩石紧密坚硬； ⑵地形条件：坝址处沟谷狭窄，坝上游沟谷开阔， 沟床纵坡较缓。 ①泥沙形成区，沟道断面狭窄处； ②泥沙形成区与流过区交接段的狭窄处； ③流过区开阔段下游狭窄处； ④流过区与支沟汇合处下游狭窄处； ⑤流过区与沉积区连接段的狭窄处。 ⑶建筑材料 坝址附近有充足的石料 ⑷施工条件 坝址距离公路较近，有充足的水源。
高度。其设计步骤如下：

1、确定溢流口形状和两侧边坡：一般为梯形，边坡坡度为1： 0.75－1：1，固体含量多的泥石流沟道，可为弧形。 2、计算坝址处设计洪峰流量Qc(第三节） 3、计算溢流口宽度：选定单宽溢流流量q，估算宽度B。 4、计算过坝溢流深度：用试算法求出过坝溢流深度ho。 5、计算溢流口高度：h=ho+
干砌石谷坊
干砌石谷坊
石谷坊
干砌石谷坊
浆砌石谷坊
混凝土谷坊
枝梢谷坊
插柳谷坊
木料谷坊
石笼谷坊
枝条谷坊
钢料谷坊
三、谷坊位置的选择
1、谷口狭窄；
2、沟床基岩外露； 3、上游有宽阔平坦的贮砂场所； 4、在有支流汇合的情形下，应在汇合 点的下游修建谷坊； 5、谷坊不能设置在天然跌水的上下游， 但可设置在有崩塌危险的山脚下。
二、谷坊的种类

（一）根据所用材料可分为 ①土谷坊 ②干砌石谷坊 ③枝梢谷坊 ④插柳谷坊⑤浆砌石谷坊 ⑥竹笼装石谷坊 ⑦木料谷坊 ⑧混凝土谷坊 ⑨钢筋混凝土谷坊 ⑩钢料谷坊 （二）根据使用年限可分为永久性谷坊（⑤ ⑧⑨）和临时性谷坊（①②③④⑥⑦⑩） （三）按谷坊的透水性质可分为透水性（② ③④⑥⑦⑩）和不透水性谷坊（①⑤⑧⑨）。 透水性谷坊只起拦沙挂淤作用。
⑥泥石流冲击力 P ＝KρV 2sinα
冲
c
α－泥石流流向与坝轴线的交角 ⑦地震力 2、坝体抗滑稳定计算 f N K＝ P 3、坝基应力计算 N 6e 1 上游面应力 ς上＝ b b 下游面应力 ς下＝ N 6e b 1 b e=M/N



（三）溢流口设计
溢流口设计的目的在于确定溢流口尺寸，即溢流口的宽度和