《水土保持工程学》淤地坝设计

水土保持淤地坝建设的相关要点分析摘要：水土保持淤地坝建设工程，具有施工程序多、技术复杂等特点，它属于沟道工程，能够科学有效控制水土流失问题，因此是国内水土保持生态建设工作中的重要措施。

从当前实际建设状况来看，国内淤地坝建设工作仍然存在一定问题，有关运行管理工作流于形式，人民群众的管理维护不够积极，因此使得某些地域出现汛情后，不能发挥相应作用。

所以，为了能够妥善应对该类问题，本文将会展开水土保持淤地坝建设要点分析，希望为有关工程建设团队提供参考。

关键词：水土保持；淤地坝；建设要点；发展特点做好淤地坝建设工作，不仅能够使得淤地坝建设水平得到提升，还能够使得流域内部防洪标准得到提升，尤其对水土流失将会产生预防作用。

另外，淤地坝建设工作得到理想化开展，能够优化地区生态环境，推动经济健康发展，同时利于流域内植被种植以及恢复，改善乡村产业结构，促进地区农业经济深层次发展，提升群众生活质量。

由于淤地坝建设能够产生诸多积极影响，所以展开该项工程建设要点分析极为必要。

一、淤地坝的发展特点简析国内淤地坝建设工作的发展时期较长，例如示范阶段、推广阶段、完全化阶段以及持续发展阶段，是具有代表的四个阶段，综合看来所具有的特点表现为以下几个方面要点。

（一）大中小型淤地坝充分结合整个工程在持续发展中，形成了上下布设的格局，大中小型淤地坝结合方案渐渐得到完善，是最为重要的系统机制。

淤地坝建设工作，将会借助坝地，尤其在河中地区构建坝地，从而改善土地运用情况，扩展土地运用面积，减少洪涝灾害发生频率，强化拦截泥沙的力度。

（二）淤地坝的数量不断增多在近些年来发展过程中，淤地坝建设数量增加较多，建设完成的淤地坝能够在生态环境改善、土地利用面积增长以及水土保持等工作方面，发挥最为积极的作用，依据后续调查发现，淤地坝数量的增多，直接提升了所在地区的粮食产量，同以往情况比较得知，所在地区流域内土地利用结构产生了较大变化，土地利用效率直接提升了63%，如此较为理想的解决了粮食问题。

1.淤地坝坝系规划的原则答：1）以小流域为单元，上下游、干支沟全面规划，统筹安排。

坚持沟坡兼治、生物与工程措施相结合，形成完整的水土保持体系。

2）最大限度地发挥坝系调洪拦沙、淤地增产的作用，充分利用流域内的自然优势和水沙资源，满足生产上需要。

3）各级坝系，自成体系，相互配合，联合运用，调节蓄泄，确保坝系安全。

4）坝系中必须布设一定数量的控制性的骨干坝，作为安全生产的中坚工程。

5）坝系规划的同时，提出交通道路规划。

6）对泉水、基流水源，提出保泉、蓄水利用方案，勿使水资源埋废。

并提出坝地盐渍化防治措施。

2.梯田的“最优断面”具体要求及决定“最优断面”的关键因素答：要求：一适应机耕和灌溉要求；二要保证安全和稳定；三最大限度的省工最优断面的关键因素是确定适当的田面宽度和田坎坡度，由于各地的具体条件不同，最优断面的宽度和田坎坡度也不相同，但是要考虑“最优“原则和原理是相同的。

3.选择谷坊坝址时，应考虑满足的条件有哪些？答：1）‘口小、肚大、底坡缓’。

谷口狭窄，上游有宽阔平坦的贮沙场所，库容大2）沟床基岩外露且完整。

沟底和岸坡地形、地质状况良好，无空洞或破碎地层，没有不易清除的乱石和杂物3)取用建筑材料比较方便4）在有支流汇合的情形下，应在汇合点的下游修建谷坊。

5）谷坊不应设置在天然跌水附近的上下游，但可设在有崩塌危险的山脚下，靠沟床淤积来加固不稳定坡脚。

4.隔坡梯田有何优越性答：它是相邻两个水平阶台之间隔一段斜坡的梯田，阶台可以截留坡面流失的径流和泥沙，提高其水分和养分含量，促进作物生长，适于在降雨量较少的干旱地区或较陡的坡面修筑5.如何选择水窖的窖址答：1）有足够水源。

2）有深厚而坚硬的土层。

一般应设于质地均匀的土层上，以粘性土最好，黄土次之。

3）在石质山区，多利用现有的地形条件，在无泥石流危害的沟道两侧的不透水基岩上修补而成。

4）便于人畜用水和灌溉6.在淤地坝的坝高设计中，为什么要有滞洪坝高答：为了保证淤地坝工程安全和坝地正常生产，必须修筑防洪建筑物。

目录第一章淤地坝设计基本资料........................................................................................... - 3 -第二章淤地坝总体概况................................................................................................... - 3 -第一节淤地坝的概念 ................................................................................................... - 3 -第二节淤地坝的组成及作用 ....................................................................................... - 3 -第三节淤地坝组成方案选择 ....................................................................................... - 3 -第四节淤地坝分级及设计洪水标准 ........................................................................... - 3 -第五节淤地坝类型选择 ............................................................................................... - 3 -第六节坝址选择 ........................................................................................................... - 4 -第三章土坝坝体设计....................................................................................................... - 4 -第一节坝高及库容确定 ................................................................................................. - 4 -一、拦泥库容及拦泥坝高的确定 ............................................................................... - 4 -二、滞洪库容及滞洪坝高的确定 ............................................................................... - 4 -三、安全加高△h确定 ................................................................................................ - 6 -第二节土坝断面结构构造及尺寸 ............................................................................... - 6 -一、坝顶宽度 ............................................................................................................... - 6 -二、坝坡马道 ............................................................................................................... - 6 -三、坝边坡 ................................................................................................................... - 7 -四、坝坡保护 ............................................................................................................... - 7 -1、植物措施.........................................................................................................- 7 -2、排水沟.............................................................................................................- 7 -3、结合槽.............................................................................................................- 7 -五、坝体排水 ............................................................................................................... - 7 -六、坝基和岸坡处理 ................................................................................................... - 7 -第三节土坝稳定分析计算 ........................................................................................... - 8 -第四章土坝溢洪道设计................................................................................................... - 9 -第一节位置选择 ........................................................................................................... - 9 -第二节布置形式 ............................................................................................................. - 9 -第三节水力计算 ......................................................................................................... - 10 -一、溢流堰尺寸计算 ................................................................................................. - 10 -二、陡坡段尺寸计算 ................................................................................................. - 10 -1、计算临界水深h k ......................................................................................... - 10 -2、计算临界底坡i k........................................................................................... - 10 -3、计算陡坡长度L0.......................................................................................... - 11 -4、计算正常水深h0 ......................................................................................... - 11 -5、计算水面曲线.............................................................................................. - 12 -6、陡坡终点水深h a和末端流速v a................................................................. - 13 -7、陡坡边墙高度H确定 ................................................................................. - 13 -三、出口段尺寸计算 ................................................................................................. - 13 -1、消力池深度S计算...................................................................................... - 14 -2、消力池长度计算.......................................................................................... - 15 - 第四节溢洪道结构设计 ............................................................................................. - 15 -一、进口段设计 ......................................................................................................... - 15 -1、引水渠设计.................................................................................................. - 15 -2、渐变段设计.................................................................................................. - 15 -3、溢流堰设计.................................................................................................. - 16 -二、陡坡段设计 ......................................................................................................... - 16 -三、出口段设计 ......................................................................................................... - 16 -第五章土坝放水建筑物设计......................................................................................... - 17 -第一节放水工程组成及作用 ..................................................................................... - 17 -一、放水工程组成 ..................................................................................................... - 17 -二、放水工程作用 ..................................................................................................... - 17 -第二节工程布设 ......................................................................................................... - 18 -第三节水力计算 ......................................................................................................... - 18 -一、卧管水力计算 ..................................................................................................... - 18 -1、进水孔尺寸计算.......................................................................................... - 18 -2、卧管涵洞断面尺寸计算.............................................................................. - 19 -二、消力池水力计算 ................................................................................................. - 19 -第四节工程结构设计 ................................................................................................. - 21 -一、卧管结构设计 ..................................................................................................... - 21 -二、输水涵洞结构设计 ............................................................................................. - 22 -第一章淤地坝设计基本资料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＝10万m3，200年一遇设计洪水流量Q200=180m3/s，洪水总量W洪总量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第二章淤地坝总体概况第一节淤地坝的概念淤地坝是指在沟道中为了拦泥、淤地所建的坝，坝内淤成的土地称为坝地。

淤地坝设计说明书目录设计说明 (2)一、淤地坝设计 (3)坝址选择 (3)枢纽工程布置 (3)坝高、库容及淤地面积的确定 (4)调洪计算 (5)注意事项 (6)二、土坝设计 (9)坝型选择 (9)筑坝土料选择 (9)土坝断面结构及尺寸拟定 (10)土坝稳定分析计算 (15)注意事项 (17)三、溢洪道设计 (21)位置选择 (21)布置形式 (22)水力计算 (23)溢洪道结构设计 (26)注意事项 (36)四、放水工程设计 (42)工程布设 (42)水力计算 (43)工程结构设计 (45)注意事项 (49)设计说明本次设计依据规范如下：《水土保持综合治理技术规范——沟壑治理技术》（GB16453.3-2008-T）《中华人民共和国行业标准溢洪道设计规范》（SL253-2000）《中华人民共和国水利行业标准水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003）2《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）依据课本，参考实习所见水库，设计此大坝。

因初次设计，工地上对设计说明书有何具体要求，说明书的格式到底怎样，都不清楚，因此，本次说明书前部分主要是摘录规范当中的文字，后半部分则是自己设计大坝部分。

设计者：水保103班巩东东学号：2010011542日期：2013年5月29日星期三一、淤地坝设计坝址选择大、中型淤地坝，集水面积和洪水量较大，大部分时间沟中有常流水的，一般应有土坝、溢洪道、泄水洞“三大件”；对淤积进度较缓、蓄水时间较长的则应增设反滤体。

坝型一般采用均质土坝。

若坝址处下部是窄而深的基岩沟床，可采取先修重力浆砌石坝或堆石坝，坝高与基岩沟床齐平，等基岩沟床淤平后（一般只需一年），在其上正式修均质土坝。

枢纽工程布置在地形图上，确定坝轴线二作为大坝选址，在右岸建溢洪道，左岸建放水工程。

详见附图。

3坝高、库容及淤地面积的确定首先，我们从坝高-库容、坝高-淤地面积关系曲线，结合下面公式：式中：V拦为拦泥库容（m3）；F为淤地坝控制的流域面积（km2）；K为流域年平均侵蚀模数（t/(km2·年)）；n s为坝库排沙比；T为设计淤积年限（年）；γs为淤积泥沙的干容重（t/m3）。

淤地坝设计说明书目录设计说明2一、淤地坝设计2坝址选择2枢纽工程布置2坝高、库容及淤地面积的确定3调洪计算3注意事项4二、土坝设计5坝型选择5筑坝土料选择5土坝断面结构及尺寸拟定6土坝稳定分析计算9注意事项10三、溢洪道设计12位置选择12布置形式13水力计算13溢洪道结构设计15注意事项20四、放水工程设计24工程布设24水力计算25工程结构设计25注意事项28设计说明本次设计依据规范如下：《水土保持综合治理技术规范——沟壑治理技术》（GB16453.3-2008-T）《中华人民共和国行业标准溢洪道设计规范》（SL253-2000）《中华人民共和国水利行业标准水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）依据课本，参考实习所见水库，设计此大坝。

因初次设计，工地上对设计说明书有何具体要求，说明书的格式到底怎样，都不清楚，因此，本次说明书前部分主要是摘录规范当中的文字，后半部分则是自己设计大坝部分。

设计者：水保103班巩东东学号：2010011542日期：2013年5月29日星期三一、淤地坝设计坝址选择大、中型淤地坝，集水面积和洪水量较大，大部分时间沟中有常流水的，一般应有土坝、溢洪道、泄水洞“三大件”；对淤积进度较缓、蓄水时间较长的则应增设反滤体。

坝型一般采用均质土坝。

若坝址处下部是窄而深的基岩沟床，可采取先修重力浆砌石坝或堆石坝，坝高与基岩沟床齐平，等基岩沟床淤平后（一般只需一年），在其上正式修均质土坝。

枢纽工程布置在地形图上，确定坝轴线二作为大坝选址，在右岸建溢洪道，左岸建放水工程。

详见附图。

坝高、库容及淤地面积的确定首先，我们从坝高-库容、坝高-淤地面积关系曲线，结合下面公式：式中：V拦为拦泥库容（m3）；F为淤地坝控制的流域面积（km2）；K为流域年平均侵蚀模数（t/(km2·年)）；n s为坝库排沙比；T为设计淤积年限（年）；γs为淤积泥沙的干容重（t/m3）。

水土保持淤地坝工程设计模板一、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的关系总图；4.流域年侵蚀模数K=10000t/km2，20年一遇设计洪水量Q20=105m3/s，洪水总量W洪=10万m3,200年一遇洪水量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，土料内摩擦角ø=20º，内聚力c=0.8t/m2。

7.放水洞设计流量Q=0.5m³/s。

二、设计内容（一）坝址选择坝址选择在很大程度上取决于地形和地质条件，主要考虑以下四个方面的内容：1、地形：坝址要选择在沟谷狭窄、地形上游开阔平坦、口小肚大的葫芦状地形处，这样筑坝工程量小、库容大、淤地面积大。

此外，还要有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件，例如有马鞍形岩石山坳或有红粘土山坡。

2、地质：应选择土质坚实、地质结构均一、两岸无滑坡和崩塌的地段筑坝，且地基无淤泥、泥沙和地下水出没。

3、筑坝材料：坝址附近有足够且良好的筑坝土料、砂石料，开采和运输方便。

水坠法筑坝须有足够水源和一定高度的土料场。

4、其他：用碾压法施工的大型淤地坝，要考虑土料运输机械的操作之便，要求坝址处地形较为开阔平坦。

综合上述，再结合坝址地形图看，本设计将坝址选择在坝址地图上标注的“坝轴线2”处。

（二）淤地坝水文计算1、拦泥库容V拦和拦泥坝高H拦的计算：V拦=F·K·(1-n s)·T/ｒS式中：V拦——拦泥库容，万立方米；F——流域面积，5平方公里；K——流域年平均侵蚀模数，1万t/(km2.a)；n s——坝库排沙比，无溢洪道时取为0，有溢洪道时可稍大，但由安全性方面考虑，本设计取为0；T——设计淤积年限，初设T=5a；ｒS——淤积泥沙的干容重，取1.30t/m3。

则V拦=5×10000×5÷1.3=19.23万m3根据H-V关系曲线，查得相应坝高海拔为811m，则可计算出H拦=13.1m；再由H-A关系曲线查得拦泥淤地面积为45亩。

xx省xxxx镇xx淤地坝典型设计xx水土保持工作站年月目录一、基本情况二、水文计算（一）工程分级标准（二）淤地坝坝与面库容特征曲线计算（三）确定泥库容（四）设计洪峰流量计算（五）洪水流量计算（六）调洪演算三、工程设计（一）坝体设计（二）溢洪道工程设计（三）放水工程设计一、基本情况xx淤地坝位于xxxx镇xx村。

区内4个村民小组，总人口2134人，劳力1532人，总耕地267hm2，有林地3hm2，农业人口密度人100/km2，农业总产值320.1万元，农业人均纯收入1500元，粮食总产量为0.12804万吨，人均产粮600kg，粮食单产4500kg/hm2。

主要经济物以苹果、猕猴桃为主，农作物以小麦、玉米为主。

设计坝址在xx村村西约50m的七、八、九小组之间的狭窄地段，土坝建成后，可拦泥23.45万m3，淤地8.56 hm2，增加粮食2.56万kg，直接提高了农民的经济收入。

建成后的土坝，将村组道路贯通，解决了群众常期困扰的交通问题，方便了农民日常生活，将加快致富奔小康的步伐。

该坝地处秦岭南麓山前洪积扇区，沟道两面为黄土覆盖，土层厚达40m，沟底为沙卵石裸露层，沟道长度为km，流域面积km2，拟建坝轴线为东西向，坝轴线长30m，坝高11m。

区域内水土流失严重，年侵蚀模数为1400t/km2，其主要特征是沟深坡陡，地表为黄土覆盖，沟内无一工措施。

经核查该区域内年降水量为600mm，降水量多在七、八、九三个月，平均降水量为50mm，占全年降水量的8%，沟道比降为23‰，且无长流水，主沟道坡度长，暴雨产流急，汇流快，形成洪水量集中，冲涮量大，若不采用水土保持治沟骨干工程加以控制，减缓该沟道的水土流失，其他措施只能治表不治本，解决不了危急与后患。

二、水文计算（一）工程的分级标准拟建淤地坝总库容为万m3，依据水利部《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》（SD175—86）T和xx省地方标准《水土保持淤地坝》（陕DB3446—86）的有关规定，综合本工程实际，考虑到下游西宝南线通过，工程等级定为五级，洪水标准为20年设计，200年校核。

1 工程概况淤地坝是指在沟道中为了拦泥、於地所建的坝，是水土流失地区沟道治理的一项行之有效的水土保持工程措施。

淤地坝一般由坝体、溢洪道、放水建筑物三部分组成。

其布设形式如附图1——流域沟道坝址地形图（1/1000）中所示。

坝体是横拦沟道中的挡水挡泥建筑物，用以拦蓄洪水，淤积泥沙。

溢洪道是排水建筑物，当淤地坝内洪水位超过设计高度时，就由溢洪道排出，以保证坝体的安全和坝地的正常生产。

防水建筑物用以排泄沟道内的长流水、库内清水等到坝的下游，常采用竖井或卧管的形式。

在本次设计中，根据具体情况采用三大件（大坝、溢洪道和放水建筑物）齐全的设计方案。

该方案防洪安全对洪水的处理是以排为主，工程建成后运用较安全，上游淹没损失也小，但溢洪道工程量大，但工程投资、维修费用较高。

2 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5km 2；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210000/K t km =, 20年一遇设计洪水流量320105/s Q m =，洪水总量310m W 洪＝万， 200年一遇设计洪水流量3200180/s Q m =，洪水总量3W 17m 洪＝万；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20.8t /m c =；7. 放水洞设计流量30.5m /Q s =。

3 坝址选择坝址选择在很大程度上决定于地形和地质条件。

经过综合考虑工程枢纽布置、坝系整体规划、淹没情况和经济条件的因素，设计坝址定于附图1所示位置。

该位置可满足以下筑坝条件：1. 地形方面。

此处沟谷狭窄，上游地形开阔平坦，口小肚大形似葫芦。

满足筑坝工程量小、库容大、於地面积大的要求。

2. 地质条件。

该处土质坚实、质地结构均一、两岸无滑坡崩塌，且地级无淤泥、流沙和地下水出没。

3. 坝址附近有有足够的筑坝土料，砂石料开采运输方便。