【摘 要】水土保持工程措施是小流域水土保持綜合治理措施體系的主要組成部分,它與水土保持生物措施及其他措施同等重要,不能互相代替。水土保持工程研究的對象是斜坡及溝道中的水土流失機理,即在水力,風(fēng)力,重力等外營力作用下,水土資源損失和破壞過程及工程防治措施。
【關(guān)鍵詞】山洪;水土保持;工程措施
1. 水土保持工程措施的主要內(nèi)容和規(guī)劃布設(shè)原則
水土保持工程措施是小流域水土保持綜合治理措施體系的主要組成部分,它與水土保持生物措施及其他措施同等重要,不能互相代替。水土保持工程研究的對象是斜坡及溝道中的水土流失機理,即在水力,風(fēng)力,重力等外營力作用下,水土資源損失和破壞過程及工程防治措施。
我國根據(jù)興修目的及其應(yīng)用條件,水土保持工程可以分為以下四種類型:(1)山坡防護工程;(2)山溝治理工程;(3)山洪氣壓層工程;(4)小型蓄水用水工程。
山坡防護工程的作用在于用改變小地形的方法防止坡地水土流失,將雨水及融雪水就地攔蓄,使其滲入農(nóng)地、草地或林地,減少或防止形成面徑流,增加農(nóng)作物、牧草以及林木可利用的土壤水分。同時,將未能就地攔蓄的坡地徑流引入小型蓄水工程。在有發(fā)生重力侵蝕危險的坡地上,可以修筑排水工程或支撐建筑物防止滑坡作用。屬于山坡防護工程的措施有:梯田、攔水溝埂、水平溝、水平階、水簸箕、錢鱗坑、山坡截流溝、水窖(旱井)、以及穩(wěn)定斜坡下部的擋土墻等。
山溝治理工程的在于防止兆頭前進、溝床下切、溝岸擴張,減緩溝床縱坡、調(diào)節(jié)山洪洪峰流量,減少山洪或泥石流的固體物質(zhì)含量,使山洪安全排泄,對溝口沖積錐不造成災(zāi)害。屬于山溝治理工程的措施有:溝頭防護工程、谷坊工程,以攔調(diào)節(jié)泥沙為主要目的的各種攔沙壩,以攔泥淤地,建設(shè)基本農(nóng)田為目的的淤地壩及溝道防道防岸工程等。
山洪排導(dǎo)工程的作用在于防止山洪或泥石流危害溝口沖積錐上的房屋、工礦企業(yè)、道路及農(nóng)田等具有重大經(jīng)濟意義及意義的防護對象。屬于山洪氣壓層的有排洪溝、導(dǎo)流堤等。
小型蓄水用水工程的作用在于將坡地徑流及地下潛流攔蓄起來,減少水土流失危害,灌溉農(nóng)田,提高作物產(chǎn)量。其工程包括小水庫、蓄水塘壩、淤灘造田、引洪溫地、引水上山等。
2. 坡面治理工程
坡面在山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位,斜坡又是和徑流的策源地,水土保持要坡溝兼治,而坡面治理是基礎(chǔ)。坡面治理工程包括斜坡固定工程、山坡截流溝和溝頭防護工程等。
3. 斜坡固定工程
斜坡固定工程是指為防止斜坡巖土體的運動,保證斜坡穩(wěn)定而布設(shè)的工程措施,包括擋墻、搞滑樁、削坡、反壓填土、排水工程、護坡工程、滑動帶加固工程和植物固坡措施等。
4. 山坡截流溝
山坡截流溝是在斜坡上每隔一定距離坡修筑的具有一定坡度的溝道。
截流溝的作用。山坡截流溝能截短坡長,阻截徑流,減免徑流沖刷,將分散的坡面徑流集中起來,輸送到蓄水工程里或直接輸送到農(nóng)田、草地或林地。山坡截流溝等高耕作、梯田、澇池,溝頭防護以及引洪溫地等措施相配合,對保護其下部的農(nóng)田,防止溝頭前進,防治滑坡,維護村莊和公路、鐵路的安全有重要的作用。
梯田的基本的水土保持工程措施,對于改變地形,減沙、改良土壤,增加話題,改善生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境等都有很大作用。
5. 床固定溝
為固定溝床,攔蓄泥沙,防止或減輕山洪及泥石流災(zāi)害而在山區(qū)溝道中修筑的各種工程措施,谷坊、攔沙壩、淤地壩、小型水庫、護岸工程等,稱為溝道治理工程。溝床固定工程的主要售后服務(wù)則在于防止溝道底部下切,固定并抬高侵蝕基準面,減緩溝道縱坡,減小山洪流速。溝床的固定對于溝坡及山坡的穩(wěn)定也具有重意義。溝床固定工程包括谷坊、防沖檻、溝床鋪砌、種草皮、溝底防沖林帶等措施。歐洲荒溪治理中的溝床固定工程稱為固床壩、潛堰;日本防沙工程中的溝床固定工程有固底壩、防沖壩等。
谷坊是山區(qū)溝道,內(nèi)為防止溝床沖刷及泥沙災(zāi)害而修筑的橫向擋攔建筑物,又名沖壩、沙土壩、閘山溝等。谷坊高度一般小于3m,是水土流失地區(qū)溝道治理的一種主要工程措施。
谷坊的作用:
(1)固定與抬高侵蝕基準面,防止溝床下切;
(2)高溝床,穩(wěn)定山坡腳,防止溝岸擴張及滑坡;
(3)緩溝道縱坡,減小山洪流速,減輕山洪或泥石流災(zāi)害;
(4)溝道逐漸淤平,形成礬階地,為發(fā)展農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造條件。
谷坊的主要作用是防止溝床下切沖刷。因此,在考慮溝段是否應(yīng)該修建谷坊時首先應(yīng)當(dāng)研究該段溝道是否會發(fā)生下切沖刷作用。
攔沙壩(sediment storage dam )是以攔山洪及泥石流(荒溪)中固體物質(zhì)為主要目的,防治泥沙災(zāi)害的擋攔建筑物。它是荒溪治理主要的溝道工程措施,壩高一般為3~15m,在黃土區(qū)亦稱泥壩。
在水土流失地區(qū)溝道內(nèi)修筑攔沙壩,具有以下幾個方面的功能;
(1)攔蓄(包括塊石)經(jīng)免除泥沙對下游的危害,便于下游對河道的整治。
(2)提高壩址處的侵蝕基準,減緩了壩上游淤積段河床比降,加寬了河床,并使流速和徑流深減小,從而大大減小了水流的侵蝕能力。
(3)淤積物淤埋上游兩岸坡腳,由于坡面比高降低,坡長減小,使坡面沖刷作用和岸坡崩塌減弱,最終趨于穩(wěn)定,因溝道流水侵蝕作用而引起的溝岸滑坡,其剪出口往往位于坡腳附近。攔沙壩的淤積物掩埋了滑坡體剪出口,對滑坡運動主生阻力,促使滑坡穩(wěn)定。
(4)沙壩在減少泥沙來源和攔蓄泥沙方面能起重大作用。攔沙壩將泥石流中的固體物質(zhì)堆積庫內(nèi),可以使下游免遭泥石流危害。如前蘇聯(lián)阿拉木圖麥杰奧地區(qū)彩定向大爆破修建了一座高達115m的攔壩,1973年7月15日在小阿拉木圖河發(fā)生了一場特大泥石流,該壩攔蓄了400萬m��3的固體物質(zhì),使阿拉木圖市除了一場泥石流災(zāi)禍。
6. 淤地壩工程
淤地壩系指在溝道里為了攔泥、淤地所建的壩,壩內(nèi)所淤成的土地稱為壩地。淤地壩主要目的在于攔泥淤地,一般不長期蓄水,其下游也無灌溉要求。隨著壩內(nèi)淤積面的逐年提高,壩體與壩地能較快地連成一個整體,實際上可看作是一個重力式擋泥(土)墻。一般淤地壩由壩體、溢洪道、放水建筑物三個部分組成,其置形式如圖溢洪道是排泄洪水建筑物,當(dāng)淤地壩洪水位超過設(shè)計高度時,就由溢洪道排出,以保證壩體的安全和壩地的正常生產(chǎn)。放水建筑物多彩豎井式和臥管式,溝道常流水,庫內(nèi)清水等通過水設(shè)備排泄到下游。反濾排水設(shè)備是為排隊壩內(nèi)地下水,防止壩地鹽豐功偉績堿化,增加壩坡穩(wěn)定性而設(shè)置的。淤地壩設(shè)計、施工、管理技術(shù)與水庫有相同的方面,也有不同的方面。淤地壩在構(gòu)成上也要求大壩、溢洪道和放水涵管“三大件”齊全,但由于它主要用于攔泥而非長期蓄水,因此,淤地壩比水庫大壩設(shè)計洪水標準低,壩坡比較陡,對地質(zhì)條件要求低,壩基、岸坡處理和背水坡腳排水設(shè)施篇章。淤地壩在設(shè)計和運用上一般可不考慮壩基滲漏和放水驟降等問題。
