第五章 荒漠化工程防治技术
第一节 风蚀工程防治技术
第二节 水蚀工程防治技术
第三节 盐渍荒漠化的工程防治技术
第四节 道路矿区荒漠化防治技术
第一节 风蚀工程防治技术
一、机械沙障固沙
(一)机械沙障的类型和作用原理
1.机械沙障在治沙中的地位及作用
2.机械沙障的类型
3.机械沙障的作用原理
第一节 风蚀工程防治技术
1.机械沙障在治沙中的地位及作用
机械沙障是采用柴、草、树枝、黏土、卵石、
板条等材料,在沙面上设置障碍物,控制风沙流动
的方向、速度、结构,改变蚀积状况,统称机械沙
障。
在自然条件恶劣地区,机械沙障是治沙的主要
措施,在自然条件较好的地区,机械沙障是植物治
沙的前提和必要条件。
2.机械沙障的类型
按
防
沙
原
理
和
设
置
方
式
方
法
平铺式沙障
直立式沙障
带状铺设式
全面铺设式
按设置方法
按高矮不同
按透风度
高立式沙障
低立式沙障
隐蔽式沙障
透风式
不透风式
紧密式
减少风沙流
的输沙量
就地
固定
流沙
3.机械沙障的作用原理
( 1) 平铺式沙障的作用原理
( 2) 直立式沙障防沙原理
( 3) 透风结构沙障的作用原理
( 4) 不透风或紧密结构沙障的防沙原理
( 5) 隐蔽式沙障的防沙原理
减弱气流
载沙能力
制止地表沙粒
以沙纹式移动
降低风沙流
的载沙能力
(二)沙障设计的技术指标
1.沙障孔隙度
沙障孔隙面积与沙障总面积之比叫做 沙障
孔隙度 。我们通常用它作为衡量沙障透风性能的
指标。
孔隙度在 25%时,障前积沙范围约为障高的
2倍,障后积沙范围为障高的 7~8倍。孔隙度达到
50%时,障前基本没有积沙,障后的积沙范围约
为障高的 12~13倍。
障间距离和沙障高度一定的情况下,多采用
25%~50%的透风孔隙度。风力大、沙源小则孔隙
度应小;沙源充足,孔隙度应大。
(二)沙障设计的技术指标
2.沙障高度
沙地部位和沙障孔隙度相同的情况下,积
沙量与沙障高度的平方成正比。
(二)沙障设计的技术指标
3.沙障的方向
沙障的设置
应与主风方向垂
直,通常在沙丘
迎风坡设置。
(二)沙障设计的技术指标
4.沙障的配置形式
沙障的一般配置形式有行列式、格状、人字
形、雁翅形、鱼刺形等。
主要是行列式和格状式 2种。
( 1) 行列式配置:多用于单向起沙风为主的地区。
( 2) 格状式配置:在风向不稳定,除主风外尚有
侧风较强的沙区或地段采用。
(二)沙障设计的技术指标
5.沙障的间距
沙障间距 即相邻两条沙障之间的距离。与沙障高
度和沙面坡度有关。
沙丘坡面障间距
(二)沙障设计的技术指标
5.沙障的间距
沙障间距 即相邻两条沙障之间的距离。与沙障高
度和沙面坡度有关。
用土量
(二)沙障设计的技术指标
6.沙障类型及设障材料的选用
以载持风沙流为主,则应选用透风
结构的高立式沙障为易。
以防风蚀为主,则应选用半隐蔽式
沙障;
(三)沙障的设置方法
高
立
式
沙
障
制作材料 设置方法
芨芨草、
芦苇、
板条、
高杆作物。
将材料基部
插入沟底,
下部加稍头,
两侧培沙,
扶正踏实,
培沙要高出
沙面 10cm。
(三)沙障的设置方法
制作材料 设置方法
活
动
的
高
立
式
沙
障
木板、
铁钉。
用板做成不
透风的沙障,
以行列式的
为主,高度
与高立式沙
障近似;可
随风向的变
化随时移动
位置。
(三)沙障的设置方法
制作材料 设置方法
半
隐
蔽
式
草
沙
障
麦秆、
稻草、
软秆杂草。
在沙丘上划
线,将材料
均匀横铺在
线道上,用
力下踩至沙
层 10~15cm,
然后从两侧
培沙踩实。
(三)沙障的设置方法
制作材料 设置方法
低
立
式
黏
土
沙
障
黏土
划线,然后
沿线按程序
设计堆放黏
土,形成高
15~20cm的
土埂,断面
呈三角形。
(三)沙障的设置方法
制作材料 设置方法
平
铺
式
沙
障
有黏结性
或质地较
坚硬的块
状物。
将黏土或砾石
块均匀地覆盖
在沙丘表面,
砾石平铺沙障
间要紧密排均,
设带状平铺时
要按要求留出
空带。
(四)各类沙障效果地评价
1,高立式沙障
防沙效果好,但易造成流沙堆积,设置后需
经常维修。耗料多,费工多。
2,半隐蔽式沙障
( 1) 格状草沙障
( 2) 黏土沙障
取材方便,施工简便,成本低,固沙效果较好。
成本低,有较强的保水能力,对植物治沙有利,
但受地区的限制较大。
二,化学固沙
(一)化学固沙简况及原理
1,化学固沙简况
( 1) 第一个国家是前苏联,研究开始于 1934年;
( 2) 美国第一次试验是在 1950年;
( 3) 英国于 1960年开始固沙,并配合植树造林;
( 4) 中国于 1956年开始研究工作;
( 5) 其他国家都开展了试验研究。
二,化学固沙
(一)化学固沙简况及原理
2,化学固沙的作用原理
(二)化学固沙物质的种类和组成
沥青乳液
固沙法
沥青化合
物固沙法
油 — 胶乳
固沙法
涅罗森
固沙法
沙粒结块
固沙法
石
油
沥
青
乳
化
剂
、
水
沥
青
或
黏
油
矿
石
粉
、
水
含
氮
物
、
石
炭
酸
、
酚
类
化
合
物
中
性
沥
青
质
、
沥
青
质
酸
中
性
油
、
烃
和
中
性
氧
化
物
橡
胶
乳
在
沙
中
加
黏
结
剂
同
时
栽
植
固
沙
植
物
(三)化学固沙物质的配制及使用方法
1.沥青乳液的配制及使用
2.沥青化合物的配制和使用
3.油 — 胶乳的配制和使用
1.沥青乳液的配制及使用
( 1)概况
初期探索
阶段
阴离子乳液
蓬勃发展阶段
阳离子沥青
乳液发展阶段
阳离子、阴离子、
两性离子
非离子型
快裂型
中裂型
慢裂型
按乳珠
所带电荷
接触沙粒时
的破乳速度
类
型
概念
发展过程
沥青乳液又叫乳化沥青,它是在乳化剂存
在条件下,通过乳化设备将沥青以微粒形
式分散于水中的两相体系。
1.沥青乳液的配制及使用
( 2)沥青的组成及其化学特征
沥青
氢
10%~15%
氧 1%~5%
炭
70%~80%
硫 2%~8% 氮 0.5%~2%
黑色有机胶结材料,有黏性,抗水性及防腐作用。
1.沥青乳液的配制及使用
( 3)沥青乳液的配制
1 沥青乳液一号配方
2 沥青乳液二号配方
3 沥青乳液生产工艺的主要生产设备
4 沥青乳液生产过程
1.沥青乳液的配制及使用
( 4)沥青乳液的使用
1 用量
2 高度
3 方向
4 喷洒方式
每平方米几克到几百克。
一般 1m左右。
侧向略迎风喷洒。
全面喷洒法和带状喷洒法。
2.沥青化合物的配制和使用
( 1)配制
将 MG,70/30沥青或黏油、矿物粉和
水按规定的比例配好,装入灰浆搅拌机中
进行强力搅拌即可制成。
( 2)使用
将制成的化合物进行稀释,用泥浆泵
喷洒即可。
3.油 — 胶乳地配制和使用
( 1)配制
将油 100份,水 15~30份,油酸 2~4份,
三乙醇胺 1~2份混合搅拌 15~20min,即可
制成良好稳定性的油胶乳液。
( 2)使用
直接用配制好的油 — 胶乳溶液向沙面
上喷洒。
(四)沥青乳液固沙效果评价
1.抗风蚀
2.透气性
3.保水性与透水性
4.蒸发量
5.温度
一般可使用 4~5年,未遭破坏可使用 10年以上。
对沙子的透气性影响不大。
保水性好;喷洒量大不透水,喷洒量小透水性好。
蒸发量大时,喷洒量明显影响蒸发量的大小。
夏季铺沥青的地方均低于未铺的地方,春秋季相反。
6.对植物生长的影响
7.关于沥青乳剂固沙的造价问题
(四)沥青乳液固沙效果评价
( 1) 使植物免遭风蚀、沙埋、沙打、沙割的危害。
( 2) 改善了土壤的水温条件,有利于植物的生长。
( 3) 春秋沥青层下温度高,延长了植物的生长期。
( 4) 夏季免遭日灼,发芽提早,生长加快,死亡率减少。
( 5) 微量放射性物质刺激植物,使其生长效果好。
国外造价为草沙障地 1/4,我国造价较高。化学
固沙在我国不普通,限制了推广应用。
三、风力治沙
(一)风力治沙的意义及原理
1.风力治沙的概念
风力治沙 是以风的动力为基础,人为地干扰控
制风沙的蚀积搬运,因势利导,变害为利的一种治
沙方法。
从风沙运动规律认识,风力治沙指应用空气动
力学原理,采用各种措施,造成沙粒走动或地表风
蚀的一种治沙方法。
三、风力治沙
(一)风力治沙的意义及原理
2.风力治沙的意义
( 1) 应用地区广泛。
( 2) 行之有效的治沙方法。
( 3) 固输结合效果显著。
( 4) 风是沙区的宝贵能源之一。
三、风力治沙
(一)风力治沙的意义及原理
3.风力治沙原理
( 1) 辩证统一规律是风力治沙的理论基础。
( 2) 非堆积搬运和饱和路径学说是风力治沙的
理论依据。
( 3) 伯努力方程的应用。
伯努力方程
(二)风力治沙的技术措施
风力治沙的基本措施是以输为主,兼有固。
固输结合,则效果更佳。
1.以固促输,断源输沙
用可行的治沙方法固定流沙、切断沙源,
使流经防护区的风沙流成为非饱和气流,使积
沙被气流带走或以非堆积搬运形式超过防护区,
使被保护物免受积沙危害。
(二)风力治沙的技术措施
2.集流输导
集流输导是聚集风力、加大风速、输
导防护区的积沙,防止沙埋危害。
最常见的集中风力法有聚风板。采用
聚风法常用如 图 所示三种方法:
(二)风力治沙的技术措施
3.反折侧导
( 1) 反折侧导的原理
( 2) 反折侧导的设置
( 3) 改变地表状况,促进流沙输导
1 创造平滑的环境条件
2 加大上升力进行输沙
3 附面层风速变化规律的应用
(三)风力治沙措施的应用
1.渠道防沙
( 1) 渠道防沙的基本要求
( 2) 渠道本身是非堆积搬运
( 3) 防沙堤和护道
( 4) 我国沙区的渠道防护
(三)风力治沙措施的应用
2.拉沙修渠筑堤
沙障距中心线的距离
利用风力修渠筑堤的方法是设置高立式紧密沙障。
修渠可按渠道设计的中心线设置沙障。
(三)风力治沙措施的应用
3.拉沙改土
拉沙改土是利用风力拉平沙丘,使丘间低地
掺沙,改良土壤。
风力拉沙改土必须掌握 2个技术环节:
1 要有一定的沙源,保证较短时间内供给
足够的沙子;
2 要造成很有效的积沙条件。
三、水力治沙
(一)水力拉沙的意义及原理
1.水力拉沙的概念
水力拉沙 是以水为动力,按照需要使沙子
进行输移,消除沙害,以改造利用沙漠的一种方
法。其实质是利用水力定向控制蚀积搬运,达到
除害兴利的目的。
三、水力治沙
(一)水力拉沙的意义及原理
2.水力拉沙的意义
( 1) 增加沙地水分
( 2) 改变沙地地形
( 3) 改良土壤
( 4) 改善沙区小气候
( 5) 促进沙地综合利用
三、水力治沙
(一)水力拉沙的意义及原理
3.水力拉沙的原理
沙粒的重量与流速的关系
水力拉沙是运用水土流失的基本规律,以水力为
动力,通过人为的控制影响流速的各项因子,使水流
集成股流,造成水的流速大于土体的抵抗力。同时,
水量超出渗透速度,形成径流,水和泥沙顺坡流走。
特点:
(二)引水拉沙修渠
1.特点及作用
拉沙修渠是利用沙区水源,引水开渠,以水冲沙,
疏通和延伸引水渠道。
适应地形、灵活定线、弯曲前进、逐步改直;
沙粒松散、容易冲淤、比度宜小、断面易大;
引水拉沙、冲高填低、水落淤实、不动不夯;
引水开渠、以水攻沙、循序渐进、水到渠成。
(二)引水拉沙修渠
拉沙修渠是利用沙区水源,引水开渠,以水冲沙,
疏通和延伸引水渠道。
开发利用和改造治理沙漠和沙地。
拉沙造田,扩大土地;
拉沙压碱,改良土壤;
引水润沙,加速绿化;
拉沙筑坝,建库蓄水。
1.特点及作用
根本目的:
直接目的:
(二)引水拉沙修渠
2.规划设计
3.施工和养护
修渠之前要勘查水源、计算水量、了解水位
和地形地势条件,确定灌溉范围和引水方式,选
择渠线,布设渠系。
施工过程是边修渠边引水,以水冲沙,引水开渠,
由上而下,循序渐进。
作法是开挖冲沙壕,引水入壕,将沙丘拉低,沙湾
填高,变成平台,引水拉沙开渠或人工开挖渠道。
渠道修成之后,必须做好防风、防渗、防冲、防淤
等防护设施。
(三)引水拉沙造田
引水拉沙造田是利用水的冲力,把起伏不平、
不断移动的沙丘,改变为地面平坦、风蚀较轻的
固定农田。
1.拉沙造田的规划设计
拉沙造田必须与拉沙修渠统一规划,分期实
施。造田地段应规划在有水源的地方。造田次序
应先远后近、先高后底,保证水沙有出路,以便
拉平高沙丘、淤填低洼地。
2.拉沙造田的田间工程
包括引水渠、蓄水池、冲沙壕、
围埂、排水口等。
3.拉沙造田的具体方法
( 1) 抓沙顶
( 2) 野马分鬃
( 3) 旋沙腰
( 4) 劈沙畔
( 5) 梅花瓣
( 6) 羊麻肠
( 7) 麻雀战
一般按拉沙的冲沙壕开挖部位划分,有顶
部拉、腰部拉和底部拉 3种基本方式,施工中因
沙丘形态的变化又有下列多种综合法:
(四)引水拉沙筑坝
引水拉沙筑坝是利用水力冲击沙土,形成沙
浆输入坝面,经过脱水固结,逐层淤填,形成均
质坝体。俗称水坠筑坝。
1.沙坝的设计
2.沙坝的施工
拉沙筑坝材料以沙为主,设计的关键是确定
合理的坝坡坡比,设置反滤体和进行护坡。
使工前要准备好有关的材料物资,在坝址上游
要有充足的水源;自流水源要设置田间工程,机械
抽水要少设田间工程。采取抓沙顶等方法,引水拉
沙输入坝面。提水或引水拉沙,将水流变为沙浆送
至坝面,待沙浆沉淀、脱水、固结后填筑第二层。
第二节 水蚀工程防治技术
一、概 述
(一)水蚀工程防治技术概念
水蚀工程防治技术 即水土保持工程,指
应用工程的原理,防治山区、丘陵区、风沙
区水土流失,保护、改良与合理利用水土资
源,以利于充分发挥水土资源经济效益和社
会效益,建立良好生态环境的一项重要措施。
(二)水蚀工程防治技术的研究内容
水蚀工程防治技术的的研究对象是斜坡
及沟道中的水土流失机理。
第二节 水蚀工程防治技术
一、概 述
水蚀工程防治技术可分为以下四种类型:
山坡防护工程用改变小地形的方法防止水土流失,
将雨水及融雪水就地拦蓄在坡面,并加以利用,增
加作物、牧草及林地可利用的土壤水分。
1
山洪排导工程防止山洪或泥石流造成的经济损失。3
小型蓄水用水工程将坡地径流及地下潜流拦蓄起来,
减少水土流失,灌溉农田,提高用水率和作物产量。
4
山沟治理工程防止沟头前进、沟床下切、沟岸扩张,
减缓洪峰流量,减少固体含量,使山洪安全排泄。
2
二、山坡防护工程
(一)斜坡固定工程
斜坡固定工程 是指为防止斜坡岩土体(组
成斜坡的岩体和土体)的运动、保证斜坡稳定
而布设的工程措施,包括挡墙、抗滑桩、排水
工程、护坡工程、植物固坡措施等。
二、山坡防护工程
(二)山坡截流沟
山坡截流沟 是为拦截径流而在斜坡上每
隔一定距离横坡修筑的水平的或具有一定坡
度的沟道。
二、山坡防护工程
(三)沟头防护工程
沟头防护工程分为 2类:
( 1) 蓄水式沟头防护工程:当沟头上部来
水较少时采用。
( 2) 泄水式沟头防护工程:当沟头集水面
积大且来水量多或当受侵蚀的沟头临近村镇,
威胁交通时,需修筑泄水式沟头防护工程。
三、田 间 工 程
(一)梯田
梯田是山区、丘陵区常见的一种基本农田,
它是在坡地上沿等高线修成台阶式或坡式断面
的田地。
阶台式梯田
波浪式梯田
水平梯田
坡式梯田
反坡梯田
隔坡梯田
按
断
面
形
式
1.梯田的分类
1.梯田的分类
按
田
坎
建
筑
材
料
土坎梯田
石坎梯田
植物田坎梯田
1.梯田的分类
按
土
地
利
用
方
向
农用梯田
水稻梯田
果园梯田
林水梯田
以灌溉与否
分为旱地梯田、
灌溉梯田 。
按
施
工
方
法
人工梯田
机修梯田
1.梯田的分类
2.梯田的规划
梯田的耕作区应以一个经济单位农
业生产和水土保持全面规划为基础,在
每个耕作区内,根据地面坡度、坡向等
因素进行具体的地块规划。
3.梯田的断面设计
基本任务是确定在不同条件下梯田的
最优断面。所谓“最优”断面就是同时达
到适应机耕和灌溉要求、保证安全与稳定、
最大限度地省工 3个要求。最优断面的关键
是确定适当的田面宽度和埂坎坡度。
3.梯田的断面设计
( 1)梯田的断面要素
3.梯田的断面设计
( 1)梯田的断面要素
3.梯田的断面设计
( 2)梯田田面宽度的设计
梯田最优断面的关键是最优的田面宽度。所
谓“最优”田优宽度,是保证在机耕和灌溉的条
件下,田面宽度为最小。
( 3)埂坎外坡的设计
梯田埂坎外坡基本要求是,在一定的土质和
坎高条件下,要保证埂坎的安全稳定,并尽可能
地少占农地,少用工。
(二)坡面蓄水工程
用来拦截坡面径流,常见的坡面蓄
水工程有水窖(又名旱井)、涝池(又
名蓄水池)。
1、水窖 按其形式可分为井窖、窑窖 2种。
( 1)井窑
主要分布在黄河中游地区,由窖筒、旱窖、散
盘、水窖、窖底等部分组成。
( 2)窑窖
特点是:容积大,占地少,施工安全,取土方
便,省工省料。分为挖掘式、屋顶式两种。
( 3)水窑窖址选择
有足够的水源。1
应便于人畜用水和灌溉农田。4
利用现有地形。3
有深厚而坚硬的土层。2
2、涝池 又叫蓄水池或堰塘,可以拦蓄地表径流。
( 1)涝池位置的选择
有足够的来水量;1
( 2)涝池的布置形式
( 3)涝池的修筑方法
一般有平地涝池、结合沟头防护、开挖小渠将
地下水引入涝池、结合山地灌溉,开挖涝池和连环
涝池几种形式。
涝池池底稍高于农田地面;2
不能离沟头、沟边太近。3
挖土培岸埂1
设置溢水口2
安设支架3
夯实池底4
四、沟床固定工程
沟床固定工程 是为固定沟床,拦蓄泥
沙,防止或减轻山洪及泥石流灾害而在山
区沟道中修筑的各种工程措施,包括沟头
防护、谷坊、拦沙坝、淤地坝、小型水库、
护岸工程等。
(一)谷坊
谷坊是山区沟道内为防止沟床冲刷及
泥沙灾害而修筑在侵蚀沟道上游的横向拦
水拦沙建筑物,又名防冲坝、沙土坝等。
高度一般小于 3m。
1、谷防的作用
( 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;
( 4) 使沟道逐渐淤平,形成坝阶地,为发展
农林业生产创造条件。
( 3) 减缓沟道纵坡,减小山洪流速,减轻山
洪或泥石流灾害;
2、谷防的种类
根据所用建筑材料可分为:土谷坊、
石谷坊、枝梢谷坊、插柳谷坊、浆
砌石谷坊、竹笼装石谷坊、木材谷
坊、混凝土谷坊、钢筋混凝土谷坊
和浆砌石谷坊均为永久性谷坊,其
余基本上属于临时性谷坊。
按谷坊的透水性质可分为透水性谷
坊和不透水性谷坊。
3、谷防的位置选择
( 1) 谷口狭窄;
( 5) 不应设在天然跌水附近的上下游,但可
设在有崩塌危险的山脚下。
( 4) 有支流汇合的情形下,应在汇合点的下
游修建谷坊;
( 3) 上游有宽阔平坦的贮沙地方;
( 2) 沟床基岩外露;
(二)拦沙坝
拦沙坝是布置在沟道中游,以拦截山洪及泥石流
中的固体物质的拦挡建筑物。
1、拦沙坝的作用
( 1) 拦蓄泥沙;
( 4) 拦沙坝在减少泥沙来源和拦蓄泥沙方面
能起重大作用。
( 3) 淤积物淤埋上游两岸坡脚;
( 2) 提高坝址处的侵蚀基准;
2、坝址选择
( 1) 小流域沟道内的泥沙形成区,沟道断面狭窄处;
( 4) 荒溪泥沙流过区与支沟汇合处下游的狭窄处;
( 3) 荒溪泥沙流过区开阔段下游狭窄处;
( 2) 泥沙形成区与流过区交接段的狭窄处;
( 5) 泥沙流过区与沉积区连接段的狭窄处。
3、坝高确定
确定坝高应考虑以下因素:
拦沙效益
工程量和工期
坝下消能设施
坝址所处的地质条件和地形条件
投资和技术条件
4、坝型选择
拦沙坝的坝型主要根据山洪或泥石流的规模和
当地的建筑材料来选择。
( 1) 砌石坝
( 4) 格栅坝
( 3) 铁丝石笼坝
( 2) 混合坝
浆砌石坝
干砌石坝
砌石拱坝
土石混合坝
木石混合坝
5、重力坝的断面设计
拦沙坝断面设计的内容和步骤为:
1 断面轮廓的初步尺寸拟定
3 溢流口设计
2 坝的稳定计算和应力计算
4 坝下消能与冲刷深度的计算
6、拱坝
拱坝在平面上是圆弧形,可由混凝土和浆砌
石筑成。拱坝要求坝址沟谷较窄,岩石坚硬完整,
两岸山头有一定厚度。拱坝的布置主要是确定拱
坝的垂直断面图和平面图。
(三)淤地坝
淤地坝 是修在沟道中下游地段,以拦泥淤地发
展生产为目的的拦挡建筑。
1、淤地坝的分类和分级标准
( 1)淤地坝的分类
按
筑
坝
材
料
土坝
石坝
土石混合坝
按
坝
的
用
途
缓洪骨干坝
拦泥生产坝
夯碾坝按
建
筑
材
料
和
施
工
方
法
水力冲填坝
定向爆破坝
堆石坝
干砌石坝
浆砌石坝
(三)淤地坝
淤地坝 是修在沟道中下游地段,以拦泥淤地发
展生产为目的的拦挡建筑。
1、淤地坝的分类和分级标准
( 2)淤地坝的分级
根据库容、坝高、淤地面积、控制流域面积等因素,
参考水库分级标准,可分为大、中、小 3级。
2、坝系规则
坝系是指在一个流域中,建多个淤地坝,各坝位
置不同,功能不尽相同,形成拦泥、生产、防洪、灌
溉相结合的功能单位。
坝系规划的原则:
( 1) 全面规划,统筹安排,种治结合,综合治理;
( 4) 布设控制性骨干坝;
( 3) 自成体系,相互配合,调节蓄泄,确保安全;
( 2) 发挥坝系调洪拦沙、淤地增产的作用;
( 5) 要提出交通道路规划。
3、淤地坝工程规划
( 1)坝址选择
1 地形上要河谷狭窄,坝轴线短,库区宽阔容量大,
沟底比较平缓;
2 坝址附近应有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件;
3 要有良好的筑坝材料,取用容易,施工方便;
4 地质构造稳定,两岸无疏松的坍土、滑坡体,断面
完整,岸坡不大于 60。 ;
5 坝址应避开沟岔、弯道、泉眼,遇跌水选在其上方;
6 库区淹没损失要小;
7 坝址还必须结合坝系规划统一考虑。
3、淤地坝工程规划
( 2)资料收集和地形测量
需要的资料有:
地形、地貌资料;
流域、库区和坝址地质及水文地质资料;
流域内河、沟水化学测验分析资料以及流域
变化的主要特征;
水文气象资料、天然建材的调查、社会经济
资料等。
3、淤地坝工程规划
( 3)积水面积测算及库容曲线绘制
常采用的方法有:求积仪法、方格法、梯形计算
法以及经验公式法。
经验公式法
4、淤地坝坝高的确定及其调洪演算
拦泥坝高主要受淤地面积、淤满年限、工程
量和施工方法的影响。
5、土坝设计
土坝是由土料填筑而成的挡水建筑物,是淤
地坝和小型水库采用最多的一种坝型。
(四)护岸工程
1、护岸工程
护岸工程一般分为护坡工程与护基(护脚)工程。
2、整治建筑物
按性能和外形分为丁坝、顺坝等。
丁坝是由坝头、坝身和坝根 3个部分组成的一种
建筑物。
顺坝是一种纵向整治建筑物,由坝头、坝身和坝
根 3部分组成。
(五)治滩造田工程
1、治滩造田的类型
2、河滩造田的方法
( 1)修筑格坝
根据滩地园田化规划,设置与顺河坝垂直的横坝。
( 2)引洪漫淤造地
将洪水引进河滩,使泥沙沉积再排走清水的造田方法。
束河造田 改河造田 裁弯造田
堵叉造田 箍洞造田
五、山洪排导工程
山洪排导工程是指在荒溪冲积扇上,为防止山
洪及泥石流冲刷与淤积灾害而修筑的排洪沟或导洪
堤等建筑物。
1、山洪及泥石流排导沟
( 1)排导沟的平面布置
( 2)排导沟的类型
( 3)排导沟的防淤措施和断面设计
防淤措施1 排导沟横断面设计2 纵断面设计3
五、山洪排导工程
山洪排导工程是指在荒溪冲积扇上,为防止山
洪及泥石流冲刷与淤积灾害而修筑的排洪沟或导洪
堤等建筑物。
2、沉沙场
( 1)沉沙场规划布置
( 2)沉沙容量的确定
( 3)沉沙场的结构
六、小型蓄水用水工程
(一)小型水库
1、库址选择
库址选择应从经济、安全、合理几方面考虑。
2、水库的特征曲线
3、水库的特征水位
水库的特征曲线即水库面积曲线和水库容积曲线。
表示水库工作状况的水位有 4个:设计低水位
(死水位,H低 );设计蓄水位( H设 );设计洪水
位( H洪 );校核洪水位( H校 )。
(二)山地灌溉及灌溉技术
( 1)灌溉渠系规则
( 2)灌溉渠道设计
( 3)小型渠道设计物
1 引水枢纽规划 2 渠系规划 3 渠系建筑物规划
1 跌水 2 陡坡 3 渡槽 4 水闸
1、山区灌溉
2、灌溉技术
一般有地面灌溉、地下灌溉、喷滴灌和扬水灌等。
第三节 盐渍荒漠化的工程防治技术
一、盐渍荒漠化防治原则
(一)必须根据不同条件采用因时因地制宜的原则
(二)多种措施综合防治的原则
1、利用与改良相结合
2、水利工程与农业生物措施相配套,排除
土壤盐分和提高土壤肥力相结合
3、灌溉和排水相结合
4、近期目标和长期规划相结合
二、盐渍荒漠化的主要防治措施
(一)水利工程技术措施
( 1)排水在防治土壤盐渍化中的作用
( 2)排水措施类型及其适用条件
( 3)排水系统规划
1、排水防治土壤盐渍化
1 明沟排水 2 暗管排水 3 竖井排水
1 排水排盐
2 控制地下水位
3 调节土壤和地下
水的水盐动态
2、冲洗改良盐碱地
( 1)冲洗对改良盐碱地的作用和冲洗的基本条件
( 2)冲洗脱盐标准
两个基本条件:
两个指标:
要具有充足的淡水资源。
要有良好的排水系统和通畅的出路。
土壤允许含盐量。
脱盐土层厚度。
( 3)冲洗定额及冲洗定额的水量分配
冲洗定额
2、冲洗改良盐碱地
2、冲洗改良盐碱地
( 3)冲洗定额及冲洗定额的水量分配
2、冲洗改良盐碱地
( 3)冲洗定额及冲洗定额的水量分配
( 4)冲洗技术
2、冲洗改良盐碱地
1 田间工程 2 冲洗地的处理 3 冲洗管理
( 5)冲洗季节
1 早春冲洗
2 夏季冲洗
3 秋季冲洗
4 临冬冲洗
3、灌溉淋盐
( 1)灌溉淋盐的作用及其适用条件
( 2)灌溉淋盐需水量的确定
(二)农业生物措施
( 1)种稻改良盐碱地的作用
1、种稻改良盐碱
( 2)种稻对地下水状况的改良作用
1 种稻对盐碱地的脱盐作用。
2 种稻对土壤理化性质的改良作用。
1 稻区水质及地下水位的变化。
2 稻区附近地下水状况的变化。
(二)农业生物措施
2、水旱轮作
可利用水资源扩大改良盐碱地的面积,
提高土壤肥力和作物产量,调节劳力,有
助于消灭杂草和病虫害。水旱轮作区域,
水旱田的布局必须合理。水旱轮作周期立
足于盐碱地的改良速度。
(二)农业生物措施
3、培肥抑盐改土
( 1)耕层熟化对土壤水盐运动的影响
( 2)绿肥改土培肥作用
1 减少地面蒸发,减少返盐。
2 增加土壤有机质,改善土壤结构。
3 中和土壤碱度。
(二)农业生物措施
4、平整土地
5、深翻(耕)晒垄
平整土地是消灭盐斑的最有效的措施之一,
也是实行“水改”“农改”的基础。
深翻的方法可分为人工深翻和机具深翻。
深翻晒垄的时间、深度要根据土壤质地、
土体结构、盐碱轻重来决定。
第四节 道路矿区荒漠化防治技术
一、道路、矿区荒漠化概述
(一)道路荒漠化
1、路基风蚀、磨蚀
2、路基积沙
形
式
舌状积沙
片状积沙
堆状积沙
分
为
四
级
特级沙害
一级沙害
二级沙害
三级沙害
第四节 道路矿区荒漠化防治技术
一、道路、矿区荒漠化概述
(一)道路荒漠化
3、雪害
4、水害
5、对行车作业的干扰和影响
1 路面或道轨积雪;
2 雪埋道路的附属建设;
3 雪水积于路堑,使路基变软下沉;
4 能见度低,运行环境差。
(二)矿区荒漠化
( 1)土地的风蚀沙化
( 2)水地变旱地
( 3)土地污染
( 4)土地生产力水平降低
( 5)空气污染
矿区荒漠化主要表现在:
二、铁路荒漠化防治技术
(一)防治的原则
( 1)因地制宜,综合防治;
( 2)生物措施与工程措施相结合;
( 3)临时措施与永久性防护工程相结合;
( 4)灾害防治与环境美化相结合;
( 5)工程建设与保护管理相结合。
(二)铁路选择、路基设计与灾害预防
1、铁路选择
2、路基设计
( 1)延长不多费用不大时,绕过有流沙威胁地段;
( 2)线路与主害风方向平行或成锐角;
( 3)尽量避免弯道;
( 4)建筑物应建在铁路背风一侧。
基本要求是保证路基稳定,避免受到风蚀和沙埋。
(三)封育措施
(四)工程措施
适用于原来有一定数量植被存在的地区。
铁路封育应沿路线两侧呈带状分布,分主带和副带。
1.沙障
2.防雪墙
3.半隐蔽式草方格沙障
4.护坡措施
5.保护措施
(五)生物措施
1.防护林带
2.生物活沙障
3.防风固沙带
(六)化学固沙措施
原理是利用被稀释了的具有一定胶结性的化
学物质,喷洒在沙表面,形成一层保护壳,隔绝
风与沙面的接触,从而起到防止风蚀的作用。
三、公路荒漠化防治技术
(一)公路选线原则
( 1)最短距离原则;
( 2)绕避严重沙害地段原则;
( 3)线路与主导起沙风向平行或成锐角相交原则;
( 4)顺应自然地形原则;
( 5)接近筑路材料和水源地原则;
( 6)最佳生态经济效益原则。
(二)路线设计
(三)封育措施
主要是防风蚀,应多设低填方或零断面。
三、公路荒漠化防治技术
(四)路线防护措施
(五)化学措施
( 1)平铺或叠铺草皮 ( 2)粘性土包坡 ( 3)砾卵石防护
三、公路荒漠化防治技术
1、路基防护
2、路基两侧综合防治
( 1)设立各种沙障
( 2)挡风墙
( 3)铺设整平带
( 4)下导风栅板输沙
( 5)设浅槽与风力堤输沙
( 6)防护林带
四、矿区荒漠化防治技术
(一)矿区荒漠化防治原则
( 1)以预防为主;
( 2)协调好整体与局部的关系;
( 3)应满足综合性和层次性要求;
( 4)以生物措施为主,生物和工程措施相结合;
( 5)利用当地自然、社会、经济条件以及企业自身
的经济承受能力;
( 6)注重治理和管理相结合。
四、矿区荒漠化防治技术
(二)封育措施
(三)工程固沙措施
无论是水蚀还是风蚀,采用风育措施都是
一种比较有效的防治方法。
高大的流动沙丘应首先采用沙障进行固定。
四、矿区荒漠化防治技术
(四)生物固沙措施
1、营造防风阻沙林带
2、营造水土保持林
半干旱地区,考虑乔灌混交林,且以灌木为主。
( 1)在沟埂内或坑内沿斜坡栽树;
( 2)营造防洪淤澄植物带。
水土流失造成环境恶化,应考虑营造水土保持林。
四、矿区荒漠化防治技术
(四)生物固沙措施
3、植被恢复与重建工程
四、矿区荒漠化防治技术
(五)土地整治及田间工程
( 1)对挖损地貌采用回填推平或垫高;
( 2)对堆垫地貌采用整形、放坡以及固加等方法;
( 3)对塌陷地貌可改造成人工湖、水体、丘陵地、
河床、滩地等;
( 4)对地表进行其他定形和整治,如梯田、道路、
灌溉网等。
1、土地整治
2、田间工程
主要包括坡式梯田、阶式梯田、非充填塌陷
地貌的梯田及其他梯田工程。
四、矿区荒漠化防治技术
(六)排蓄水工程
( 1)山丘区新垦土地排水毛沟、排水沟;
( 2)低洼地采用条田、台田排水;
( 3)盐渍地采用无排水设施冲洗;
( 4)道路边,饰物侧沟(边沟)、排水沟、截水沟、
吊沟、跌水槽、排水槽、倒虹吸和渡槽。
1、排水工程
2、蓄水工程
主要有坡面蓄水池、蓄水池、蓄水防冲工程等。
四、矿区荒漠化防治技术
(七)防洪拦洪工程
( 1)防洪建筑物;
( 2)排洪渠道;
( 3)拦洪坝;
( 4)尾矿库;
( 5)贮灰场;
( 6)改河工程。
四、矿区荒漠化防治技术
(八)边坡固定工程
主要包括:拦墙、抗滑桩、削坡和反压填土、
排水工程、护坡工程、滑动带加固工程、植物固坡
工程等。
(九)泥石流防治工程
( 1)泥石流排导工程;
( 2)拦挡工程和滞流建筑物;
( 3)停淤场工程。
第一节 风蚀工程防治技术
第二节 水蚀工程防治技术
第三节 盐渍荒漠化的工程防治技术
第四节 道路矿区荒漠化防治技术
第一节 风蚀工程防治技术
一、机械沙障固沙
(一)机械沙障的类型和作用原理
1.机械沙障在治沙中的地位及作用
2.机械沙障的类型
3.机械沙障的作用原理
第一节 风蚀工程防治技术
1.机械沙障在治沙中的地位及作用
机械沙障是采用柴、草、树枝、黏土、卵石、
板条等材料,在沙面上设置障碍物,控制风沙流动
的方向、速度、结构,改变蚀积状况,统称机械沙
障。
在自然条件恶劣地区,机械沙障是治沙的主要
措施,在自然条件较好的地区,机械沙障是植物治
沙的前提和必要条件。
2.机械沙障的类型
按
防
沙
原
理
和
设
置
方
式
方
法
平铺式沙障
直立式沙障
带状铺设式
全面铺设式
按设置方法
按高矮不同
按透风度
高立式沙障
低立式沙障
隐蔽式沙障
透风式
不透风式
紧密式
减少风沙流
的输沙量
就地
固定
流沙
3.机械沙障的作用原理
( 1) 平铺式沙障的作用原理
( 2) 直立式沙障防沙原理
( 3) 透风结构沙障的作用原理
( 4) 不透风或紧密结构沙障的防沙原理
( 5) 隐蔽式沙障的防沙原理
减弱气流
载沙能力
制止地表沙粒
以沙纹式移动
降低风沙流
的载沙能力
(二)沙障设计的技术指标
1.沙障孔隙度
沙障孔隙面积与沙障总面积之比叫做 沙障
孔隙度 。我们通常用它作为衡量沙障透风性能的
指标。
孔隙度在 25%时,障前积沙范围约为障高的
2倍,障后积沙范围为障高的 7~8倍。孔隙度达到
50%时,障前基本没有积沙,障后的积沙范围约
为障高的 12~13倍。
障间距离和沙障高度一定的情况下,多采用
25%~50%的透风孔隙度。风力大、沙源小则孔隙
度应小;沙源充足,孔隙度应大。
(二)沙障设计的技术指标
2.沙障高度
沙地部位和沙障孔隙度相同的情况下,积
沙量与沙障高度的平方成正比。
(二)沙障设计的技术指标
3.沙障的方向
沙障的设置
应与主风方向垂
直,通常在沙丘
迎风坡设置。
(二)沙障设计的技术指标
4.沙障的配置形式
沙障的一般配置形式有行列式、格状、人字
形、雁翅形、鱼刺形等。
主要是行列式和格状式 2种。
( 1) 行列式配置:多用于单向起沙风为主的地区。
( 2) 格状式配置:在风向不稳定,除主风外尚有
侧风较强的沙区或地段采用。
(二)沙障设计的技术指标
5.沙障的间距
沙障间距 即相邻两条沙障之间的距离。与沙障高
度和沙面坡度有关。
沙丘坡面障间距
(二)沙障设计的技术指标
5.沙障的间距
沙障间距 即相邻两条沙障之间的距离。与沙障高
度和沙面坡度有关。
用土量
(二)沙障设计的技术指标
6.沙障类型及设障材料的选用
以载持风沙流为主,则应选用透风
结构的高立式沙障为易。
以防风蚀为主,则应选用半隐蔽式
沙障;
(三)沙障的设置方法
高
立
式
沙
障
制作材料 设置方法
芨芨草、
芦苇、
板条、
高杆作物。
将材料基部
插入沟底,
下部加稍头,
两侧培沙,
扶正踏实,
培沙要高出
沙面 10cm。
(三)沙障的设置方法
制作材料 设置方法
活
动
的
高
立
式
沙
障
木板、
铁钉。
用板做成不
透风的沙障,
以行列式的
为主,高度
与高立式沙
障近似;可
随风向的变
化随时移动
位置。
(三)沙障的设置方法
制作材料 设置方法
半
隐
蔽
式
草
沙
障
麦秆、
稻草、
软秆杂草。
在沙丘上划
线,将材料
均匀横铺在
线道上,用
力下踩至沙
层 10~15cm,
然后从两侧
培沙踩实。
(三)沙障的设置方法
制作材料 设置方法
低
立
式
黏
土
沙
障
黏土
划线,然后
沿线按程序
设计堆放黏
土,形成高
15~20cm的
土埂,断面
呈三角形。
(三)沙障的设置方法
制作材料 设置方法
平
铺
式
沙
障
有黏结性
或质地较
坚硬的块
状物。
将黏土或砾石
块均匀地覆盖
在沙丘表面,
砾石平铺沙障
间要紧密排均,
设带状平铺时
要按要求留出
空带。
(四)各类沙障效果地评价
1,高立式沙障
防沙效果好,但易造成流沙堆积,设置后需
经常维修。耗料多,费工多。
2,半隐蔽式沙障
( 1) 格状草沙障
( 2) 黏土沙障
取材方便,施工简便,成本低,固沙效果较好。
成本低,有较强的保水能力,对植物治沙有利,
但受地区的限制较大。
二,化学固沙
(一)化学固沙简况及原理
1,化学固沙简况
( 1) 第一个国家是前苏联,研究开始于 1934年;
( 2) 美国第一次试验是在 1950年;
( 3) 英国于 1960年开始固沙,并配合植树造林;
( 4) 中国于 1956年开始研究工作;
( 5) 其他国家都开展了试验研究。
二,化学固沙
(一)化学固沙简况及原理
2,化学固沙的作用原理
(二)化学固沙物质的种类和组成
沥青乳液
固沙法
沥青化合
物固沙法
油 — 胶乳
固沙法
涅罗森
固沙法
沙粒结块
固沙法
石
油
沥
青
乳
化
剂
、
水
沥
青
或
黏
油
矿
石
粉
、
水
含
氮
物
、
石
炭
酸
、
酚
类
化
合
物
中
性
沥
青
质
、
沥
青
质
酸
中
性
油
、
烃
和
中
性
氧
化
物
橡
胶
乳
在
沙
中
加
黏
结
剂
同
时
栽
植
固
沙
植
物
(三)化学固沙物质的配制及使用方法
1.沥青乳液的配制及使用
2.沥青化合物的配制和使用
3.油 — 胶乳的配制和使用
1.沥青乳液的配制及使用
( 1)概况
初期探索
阶段
阴离子乳液
蓬勃发展阶段
阳离子沥青
乳液发展阶段
阳离子、阴离子、
两性离子
非离子型
快裂型
中裂型
慢裂型
按乳珠
所带电荷
接触沙粒时
的破乳速度
类
型
概念
发展过程
沥青乳液又叫乳化沥青,它是在乳化剂存
在条件下,通过乳化设备将沥青以微粒形
式分散于水中的两相体系。
1.沥青乳液的配制及使用
( 2)沥青的组成及其化学特征
沥青
氢
10%~15%
氧 1%~5%
炭
70%~80%
硫 2%~8% 氮 0.5%~2%
黑色有机胶结材料,有黏性,抗水性及防腐作用。
1.沥青乳液的配制及使用
( 3)沥青乳液的配制
1 沥青乳液一号配方
2 沥青乳液二号配方
3 沥青乳液生产工艺的主要生产设备
4 沥青乳液生产过程
1.沥青乳液的配制及使用
( 4)沥青乳液的使用
1 用量
2 高度
3 方向
4 喷洒方式
每平方米几克到几百克。
一般 1m左右。
侧向略迎风喷洒。
全面喷洒法和带状喷洒法。
2.沥青化合物的配制和使用
( 1)配制
将 MG,70/30沥青或黏油、矿物粉和
水按规定的比例配好,装入灰浆搅拌机中
进行强力搅拌即可制成。
( 2)使用
将制成的化合物进行稀释,用泥浆泵
喷洒即可。
3.油 — 胶乳地配制和使用
( 1)配制
将油 100份,水 15~30份,油酸 2~4份,
三乙醇胺 1~2份混合搅拌 15~20min,即可
制成良好稳定性的油胶乳液。
( 2)使用
直接用配制好的油 — 胶乳溶液向沙面
上喷洒。
(四)沥青乳液固沙效果评价
1.抗风蚀
2.透气性
3.保水性与透水性
4.蒸发量
5.温度
一般可使用 4~5年,未遭破坏可使用 10年以上。
对沙子的透气性影响不大。
保水性好;喷洒量大不透水,喷洒量小透水性好。
蒸发量大时,喷洒量明显影响蒸发量的大小。
夏季铺沥青的地方均低于未铺的地方,春秋季相反。
6.对植物生长的影响
7.关于沥青乳剂固沙的造价问题
(四)沥青乳液固沙效果评价
( 1) 使植物免遭风蚀、沙埋、沙打、沙割的危害。
( 2) 改善了土壤的水温条件,有利于植物的生长。
( 3) 春秋沥青层下温度高,延长了植物的生长期。
( 4) 夏季免遭日灼,发芽提早,生长加快,死亡率减少。
( 5) 微量放射性物质刺激植物,使其生长效果好。
国外造价为草沙障地 1/4,我国造价较高。化学
固沙在我国不普通,限制了推广应用。
三、风力治沙
(一)风力治沙的意义及原理
1.风力治沙的概念
风力治沙 是以风的动力为基础,人为地干扰控
制风沙的蚀积搬运,因势利导,变害为利的一种治
沙方法。
从风沙运动规律认识,风力治沙指应用空气动
力学原理,采用各种措施,造成沙粒走动或地表风
蚀的一种治沙方法。
三、风力治沙
(一)风力治沙的意义及原理
2.风力治沙的意义
( 1) 应用地区广泛。
( 2) 行之有效的治沙方法。
( 3) 固输结合效果显著。
( 4) 风是沙区的宝贵能源之一。
三、风力治沙
(一)风力治沙的意义及原理
3.风力治沙原理
( 1) 辩证统一规律是风力治沙的理论基础。
( 2) 非堆积搬运和饱和路径学说是风力治沙的
理论依据。
( 3) 伯努力方程的应用。
伯努力方程
(二)风力治沙的技术措施
风力治沙的基本措施是以输为主,兼有固。
固输结合,则效果更佳。
1.以固促输,断源输沙
用可行的治沙方法固定流沙、切断沙源,
使流经防护区的风沙流成为非饱和气流,使积
沙被气流带走或以非堆积搬运形式超过防护区,
使被保护物免受积沙危害。
(二)风力治沙的技术措施
2.集流输导
集流输导是聚集风力、加大风速、输
导防护区的积沙,防止沙埋危害。
最常见的集中风力法有聚风板。采用
聚风法常用如 图 所示三种方法:
(二)风力治沙的技术措施
3.反折侧导
( 1) 反折侧导的原理
( 2) 反折侧导的设置
( 3) 改变地表状况,促进流沙输导
1 创造平滑的环境条件
2 加大上升力进行输沙
3 附面层风速变化规律的应用
(三)风力治沙措施的应用
1.渠道防沙
( 1) 渠道防沙的基本要求
( 2) 渠道本身是非堆积搬运
( 3) 防沙堤和护道
( 4) 我国沙区的渠道防护
(三)风力治沙措施的应用
2.拉沙修渠筑堤
沙障距中心线的距离
利用风力修渠筑堤的方法是设置高立式紧密沙障。
修渠可按渠道设计的中心线设置沙障。
(三)风力治沙措施的应用
3.拉沙改土
拉沙改土是利用风力拉平沙丘,使丘间低地
掺沙,改良土壤。
风力拉沙改土必须掌握 2个技术环节:
1 要有一定的沙源,保证较短时间内供给
足够的沙子;
2 要造成很有效的积沙条件。
三、水力治沙
(一)水力拉沙的意义及原理
1.水力拉沙的概念
水力拉沙 是以水为动力,按照需要使沙子
进行输移,消除沙害,以改造利用沙漠的一种方
法。其实质是利用水力定向控制蚀积搬运,达到
除害兴利的目的。
三、水力治沙
(一)水力拉沙的意义及原理
2.水力拉沙的意义
( 1) 增加沙地水分
( 2) 改变沙地地形
( 3) 改良土壤
( 4) 改善沙区小气候
( 5) 促进沙地综合利用
三、水力治沙
(一)水力拉沙的意义及原理
3.水力拉沙的原理
沙粒的重量与流速的关系
水力拉沙是运用水土流失的基本规律,以水力为
动力,通过人为的控制影响流速的各项因子,使水流
集成股流,造成水的流速大于土体的抵抗力。同时,
水量超出渗透速度,形成径流,水和泥沙顺坡流走。
特点:
(二)引水拉沙修渠
1.特点及作用
拉沙修渠是利用沙区水源,引水开渠,以水冲沙,
疏通和延伸引水渠道。
适应地形、灵活定线、弯曲前进、逐步改直;
沙粒松散、容易冲淤、比度宜小、断面易大;
引水拉沙、冲高填低、水落淤实、不动不夯;
引水开渠、以水攻沙、循序渐进、水到渠成。
(二)引水拉沙修渠
拉沙修渠是利用沙区水源,引水开渠,以水冲沙,
疏通和延伸引水渠道。
开发利用和改造治理沙漠和沙地。
拉沙造田,扩大土地;
拉沙压碱,改良土壤;
引水润沙,加速绿化;
拉沙筑坝,建库蓄水。
1.特点及作用
根本目的:
直接目的:
(二)引水拉沙修渠
2.规划设计
3.施工和养护
修渠之前要勘查水源、计算水量、了解水位
和地形地势条件,确定灌溉范围和引水方式,选
择渠线,布设渠系。
施工过程是边修渠边引水,以水冲沙,引水开渠,
由上而下,循序渐进。
作法是开挖冲沙壕,引水入壕,将沙丘拉低,沙湾
填高,变成平台,引水拉沙开渠或人工开挖渠道。
渠道修成之后,必须做好防风、防渗、防冲、防淤
等防护设施。
(三)引水拉沙造田
引水拉沙造田是利用水的冲力,把起伏不平、
不断移动的沙丘,改变为地面平坦、风蚀较轻的
固定农田。
1.拉沙造田的规划设计
拉沙造田必须与拉沙修渠统一规划,分期实
施。造田地段应规划在有水源的地方。造田次序
应先远后近、先高后底,保证水沙有出路,以便
拉平高沙丘、淤填低洼地。
2.拉沙造田的田间工程
包括引水渠、蓄水池、冲沙壕、
围埂、排水口等。
3.拉沙造田的具体方法
( 1) 抓沙顶
( 2) 野马分鬃
( 3) 旋沙腰
( 4) 劈沙畔
( 5) 梅花瓣
( 6) 羊麻肠
( 7) 麻雀战
一般按拉沙的冲沙壕开挖部位划分,有顶
部拉、腰部拉和底部拉 3种基本方式,施工中因
沙丘形态的变化又有下列多种综合法:
(四)引水拉沙筑坝
引水拉沙筑坝是利用水力冲击沙土,形成沙
浆输入坝面,经过脱水固结,逐层淤填,形成均
质坝体。俗称水坠筑坝。
1.沙坝的设计
2.沙坝的施工
拉沙筑坝材料以沙为主,设计的关键是确定
合理的坝坡坡比,设置反滤体和进行护坡。
使工前要准备好有关的材料物资,在坝址上游
要有充足的水源;自流水源要设置田间工程,机械
抽水要少设田间工程。采取抓沙顶等方法,引水拉
沙输入坝面。提水或引水拉沙,将水流变为沙浆送
至坝面,待沙浆沉淀、脱水、固结后填筑第二层。
第二节 水蚀工程防治技术
一、概 述
(一)水蚀工程防治技术概念
水蚀工程防治技术 即水土保持工程,指
应用工程的原理,防治山区、丘陵区、风沙
区水土流失,保护、改良与合理利用水土资
源,以利于充分发挥水土资源经济效益和社
会效益,建立良好生态环境的一项重要措施。
(二)水蚀工程防治技术的研究内容
水蚀工程防治技术的的研究对象是斜坡
及沟道中的水土流失机理。
第二节 水蚀工程防治技术
一、概 述
水蚀工程防治技术可分为以下四种类型:
山坡防护工程用改变小地形的方法防止水土流失,
将雨水及融雪水就地拦蓄在坡面,并加以利用,增
加作物、牧草及林地可利用的土壤水分。
1
山洪排导工程防止山洪或泥石流造成的经济损失。3
小型蓄水用水工程将坡地径流及地下潜流拦蓄起来,
减少水土流失,灌溉农田,提高用水率和作物产量。
4
山沟治理工程防止沟头前进、沟床下切、沟岸扩张,
减缓洪峰流量,减少固体含量,使山洪安全排泄。
2
二、山坡防护工程
(一)斜坡固定工程
斜坡固定工程 是指为防止斜坡岩土体(组
成斜坡的岩体和土体)的运动、保证斜坡稳定
而布设的工程措施,包括挡墙、抗滑桩、排水
工程、护坡工程、植物固坡措施等。
二、山坡防护工程
(二)山坡截流沟
山坡截流沟 是为拦截径流而在斜坡上每
隔一定距离横坡修筑的水平的或具有一定坡
度的沟道。
二、山坡防护工程
(三)沟头防护工程
沟头防护工程分为 2类:
( 1) 蓄水式沟头防护工程:当沟头上部来
水较少时采用。
( 2) 泄水式沟头防护工程:当沟头集水面
积大且来水量多或当受侵蚀的沟头临近村镇,
威胁交通时,需修筑泄水式沟头防护工程。
三、田 间 工 程
(一)梯田
梯田是山区、丘陵区常见的一种基本农田,
它是在坡地上沿等高线修成台阶式或坡式断面
的田地。
阶台式梯田
波浪式梯田
水平梯田
坡式梯田
反坡梯田
隔坡梯田
按
断
面
形
式
1.梯田的分类
1.梯田的分类
按
田
坎
建
筑
材
料
土坎梯田
石坎梯田
植物田坎梯田
1.梯田的分类
按
土
地
利
用
方
向
农用梯田
水稻梯田
果园梯田
林水梯田
以灌溉与否
分为旱地梯田、
灌溉梯田 。
按
施
工
方
法
人工梯田
机修梯田
1.梯田的分类
2.梯田的规划
梯田的耕作区应以一个经济单位农
业生产和水土保持全面规划为基础,在
每个耕作区内,根据地面坡度、坡向等
因素进行具体的地块规划。
3.梯田的断面设计
基本任务是确定在不同条件下梯田的
最优断面。所谓“最优”断面就是同时达
到适应机耕和灌溉要求、保证安全与稳定、
最大限度地省工 3个要求。最优断面的关键
是确定适当的田面宽度和埂坎坡度。
3.梯田的断面设计
( 1)梯田的断面要素
3.梯田的断面设计
( 1)梯田的断面要素
3.梯田的断面设计
( 2)梯田田面宽度的设计
梯田最优断面的关键是最优的田面宽度。所
谓“最优”田优宽度,是保证在机耕和灌溉的条
件下,田面宽度为最小。
( 3)埂坎外坡的设计
梯田埂坎外坡基本要求是,在一定的土质和
坎高条件下,要保证埂坎的安全稳定,并尽可能
地少占农地,少用工。
(二)坡面蓄水工程
用来拦截坡面径流,常见的坡面蓄
水工程有水窖(又名旱井)、涝池(又
名蓄水池)。
1、水窖 按其形式可分为井窖、窑窖 2种。
( 1)井窑
主要分布在黄河中游地区,由窖筒、旱窖、散
盘、水窖、窖底等部分组成。
( 2)窑窖
特点是:容积大,占地少,施工安全,取土方
便,省工省料。分为挖掘式、屋顶式两种。
( 3)水窑窖址选择
有足够的水源。1
应便于人畜用水和灌溉农田。4
利用现有地形。3
有深厚而坚硬的土层。2
2、涝池 又叫蓄水池或堰塘,可以拦蓄地表径流。
( 1)涝池位置的选择
有足够的来水量;1
( 2)涝池的布置形式
( 3)涝池的修筑方法
一般有平地涝池、结合沟头防护、开挖小渠将
地下水引入涝池、结合山地灌溉,开挖涝池和连环
涝池几种形式。
涝池池底稍高于农田地面;2
不能离沟头、沟边太近。3
挖土培岸埂1
设置溢水口2
安设支架3
夯实池底4
四、沟床固定工程
沟床固定工程 是为固定沟床,拦蓄泥
沙,防止或减轻山洪及泥石流灾害而在山
区沟道中修筑的各种工程措施,包括沟头
防护、谷坊、拦沙坝、淤地坝、小型水库、
护岸工程等。
(一)谷坊
谷坊是山区沟道内为防止沟床冲刷及
泥沙灾害而修筑在侵蚀沟道上游的横向拦
水拦沙建筑物,又名防冲坝、沙土坝等。
高度一般小于 3m。
1、谷防的作用
( 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;
( 4) 使沟道逐渐淤平,形成坝阶地,为发展
农林业生产创造条件。
( 3) 减缓沟道纵坡,减小山洪流速,减轻山
洪或泥石流灾害;
2、谷防的种类
根据所用建筑材料可分为:土谷坊、
石谷坊、枝梢谷坊、插柳谷坊、浆
砌石谷坊、竹笼装石谷坊、木材谷
坊、混凝土谷坊、钢筋混凝土谷坊
和浆砌石谷坊均为永久性谷坊,其
余基本上属于临时性谷坊。
按谷坊的透水性质可分为透水性谷
坊和不透水性谷坊。
3、谷防的位置选择
( 1) 谷口狭窄;
( 5) 不应设在天然跌水附近的上下游,但可
设在有崩塌危险的山脚下。
( 4) 有支流汇合的情形下,应在汇合点的下
游修建谷坊;
( 3) 上游有宽阔平坦的贮沙地方;
( 2) 沟床基岩外露;
(二)拦沙坝
拦沙坝是布置在沟道中游,以拦截山洪及泥石流
中的固体物质的拦挡建筑物。
1、拦沙坝的作用
( 1) 拦蓄泥沙;
( 4) 拦沙坝在减少泥沙来源和拦蓄泥沙方面
能起重大作用。
( 3) 淤积物淤埋上游两岸坡脚;
( 2) 提高坝址处的侵蚀基准;
2、坝址选择
( 1) 小流域沟道内的泥沙形成区,沟道断面狭窄处;
( 4) 荒溪泥沙流过区与支沟汇合处下游的狭窄处;
( 3) 荒溪泥沙流过区开阔段下游狭窄处;
( 2) 泥沙形成区与流过区交接段的狭窄处;
( 5) 泥沙流过区与沉积区连接段的狭窄处。
3、坝高确定
确定坝高应考虑以下因素:
拦沙效益
工程量和工期
坝下消能设施
坝址所处的地质条件和地形条件
投资和技术条件
4、坝型选择
拦沙坝的坝型主要根据山洪或泥石流的规模和
当地的建筑材料来选择。
( 1) 砌石坝
( 4) 格栅坝
( 3) 铁丝石笼坝
( 2) 混合坝
浆砌石坝
干砌石坝
砌石拱坝
土石混合坝
木石混合坝
5、重力坝的断面设计
拦沙坝断面设计的内容和步骤为:
1 断面轮廓的初步尺寸拟定
3 溢流口设计
2 坝的稳定计算和应力计算
4 坝下消能与冲刷深度的计算
6、拱坝
拱坝在平面上是圆弧形,可由混凝土和浆砌
石筑成。拱坝要求坝址沟谷较窄,岩石坚硬完整,
两岸山头有一定厚度。拱坝的布置主要是确定拱
坝的垂直断面图和平面图。
(三)淤地坝
淤地坝 是修在沟道中下游地段,以拦泥淤地发
展生产为目的的拦挡建筑。
1、淤地坝的分类和分级标准
( 1)淤地坝的分类
按
筑
坝
材
料
土坝
石坝
土石混合坝
按
坝
的
用
途
缓洪骨干坝
拦泥生产坝
夯碾坝按
建
筑
材
料
和
施
工
方
法
水力冲填坝
定向爆破坝
堆石坝
干砌石坝
浆砌石坝
(三)淤地坝
淤地坝 是修在沟道中下游地段,以拦泥淤地发
展生产为目的的拦挡建筑。
1、淤地坝的分类和分级标准
( 2)淤地坝的分级
根据库容、坝高、淤地面积、控制流域面积等因素,
参考水库分级标准,可分为大、中、小 3级。
2、坝系规则
坝系是指在一个流域中,建多个淤地坝,各坝位
置不同,功能不尽相同,形成拦泥、生产、防洪、灌
溉相结合的功能单位。
坝系规划的原则:
( 1) 全面规划,统筹安排,种治结合,综合治理;
( 4) 布设控制性骨干坝;
( 3) 自成体系,相互配合,调节蓄泄,确保安全;
( 2) 发挥坝系调洪拦沙、淤地增产的作用;
( 5) 要提出交通道路规划。
3、淤地坝工程规划
( 1)坝址选择
1 地形上要河谷狭窄,坝轴线短,库区宽阔容量大,
沟底比较平缓;
2 坝址附近应有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件;
3 要有良好的筑坝材料,取用容易,施工方便;
4 地质构造稳定,两岸无疏松的坍土、滑坡体,断面
完整,岸坡不大于 60。 ;
5 坝址应避开沟岔、弯道、泉眼,遇跌水选在其上方;
6 库区淹没损失要小;
7 坝址还必须结合坝系规划统一考虑。
3、淤地坝工程规划
( 2)资料收集和地形测量
需要的资料有:
地形、地貌资料;
流域、库区和坝址地质及水文地质资料;
流域内河、沟水化学测验分析资料以及流域
变化的主要特征;
水文气象资料、天然建材的调查、社会经济
资料等。
3、淤地坝工程规划
( 3)积水面积测算及库容曲线绘制
常采用的方法有:求积仪法、方格法、梯形计算
法以及经验公式法。
经验公式法
4、淤地坝坝高的确定及其调洪演算
拦泥坝高主要受淤地面积、淤满年限、工程
量和施工方法的影响。
5、土坝设计
土坝是由土料填筑而成的挡水建筑物,是淤
地坝和小型水库采用最多的一种坝型。
(四)护岸工程
1、护岸工程
护岸工程一般分为护坡工程与护基(护脚)工程。
2、整治建筑物
按性能和外形分为丁坝、顺坝等。
丁坝是由坝头、坝身和坝根 3个部分组成的一种
建筑物。
顺坝是一种纵向整治建筑物,由坝头、坝身和坝
根 3部分组成。
(五)治滩造田工程
1、治滩造田的类型
2、河滩造田的方法
( 1)修筑格坝
根据滩地园田化规划,设置与顺河坝垂直的横坝。
( 2)引洪漫淤造地
将洪水引进河滩,使泥沙沉积再排走清水的造田方法。
束河造田 改河造田 裁弯造田
堵叉造田 箍洞造田
五、山洪排导工程
山洪排导工程是指在荒溪冲积扇上,为防止山
洪及泥石流冲刷与淤积灾害而修筑的排洪沟或导洪
堤等建筑物。
1、山洪及泥石流排导沟
( 1)排导沟的平面布置
( 2)排导沟的类型
( 3)排导沟的防淤措施和断面设计
防淤措施1 排导沟横断面设计2 纵断面设计3
五、山洪排导工程
山洪排导工程是指在荒溪冲积扇上,为防止山
洪及泥石流冲刷与淤积灾害而修筑的排洪沟或导洪
堤等建筑物。
2、沉沙场
( 1)沉沙场规划布置
( 2)沉沙容量的确定
( 3)沉沙场的结构
六、小型蓄水用水工程
(一)小型水库
1、库址选择
库址选择应从经济、安全、合理几方面考虑。
2、水库的特征曲线
3、水库的特征水位
水库的特征曲线即水库面积曲线和水库容积曲线。
表示水库工作状况的水位有 4个:设计低水位
(死水位,H低 );设计蓄水位( H设 );设计洪水
位( H洪 );校核洪水位( H校 )。
(二)山地灌溉及灌溉技术
( 1)灌溉渠系规则
( 2)灌溉渠道设计
( 3)小型渠道设计物
1 引水枢纽规划 2 渠系规划 3 渠系建筑物规划
1 跌水 2 陡坡 3 渡槽 4 水闸
1、山区灌溉
2、灌溉技术
一般有地面灌溉、地下灌溉、喷滴灌和扬水灌等。
第三节 盐渍荒漠化的工程防治技术
一、盐渍荒漠化防治原则
(一)必须根据不同条件采用因时因地制宜的原则
(二)多种措施综合防治的原则
1、利用与改良相结合
2、水利工程与农业生物措施相配套,排除
土壤盐分和提高土壤肥力相结合
3、灌溉和排水相结合
4、近期目标和长期规划相结合
二、盐渍荒漠化的主要防治措施
(一)水利工程技术措施
( 1)排水在防治土壤盐渍化中的作用
( 2)排水措施类型及其适用条件
( 3)排水系统规划
1、排水防治土壤盐渍化
1 明沟排水 2 暗管排水 3 竖井排水
1 排水排盐
2 控制地下水位
3 调节土壤和地下
水的水盐动态
2、冲洗改良盐碱地
( 1)冲洗对改良盐碱地的作用和冲洗的基本条件
( 2)冲洗脱盐标准
两个基本条件:
两个指标:
要具有充足的淡水资源。
要有良好的排水系统和通畅的出路。
土壤允许含盐量。
脱盐土层厚度。
( 3)冲洗定额及冲洗定额的水量分配
冲洗定额
2、冲洗改良盐碱地
2、冲洗改良盐碱地
( 3)冲洗定额及冲洗定额的水量分配
2、冲洗改良盐碱地
( 3)冲洗定额及冲洗定额的水量分配
( 4)冲洗技术
2、冲洗改良盐碱地
1 田间工程 2 冲洗地的处理 3 冲洗管理
( 5)冲洗季节
1 早春冲洗
2 夏季冲洗
3 秋季冲洗
4 临冬冲洗
3、灌溉淋盐
( 1)灌溉淋盐的作用及其适用条件
( 2)灌溉淋盐需水量的确定
(二)农业生物措施
( 1)种稻改良盐碱地的作用
1、种稻改良盐碱
( 2)种稻对地下水状况的改良作用
1 种稻对盐碱地的脱盐作用。
2 种稻对土壤理化性质的改良作用。
1 稻区水质及地下水位的变化。
2 稻区附近地下水状况的变化。
(二)农业生物措施
2、水旱轮作
可利用水资源扩大改良盐碱地的面积,
提高土壤肥力和作物产量,调节劳力,有
助于消灭杂草和病虫害。水旱轮作区域,
水旱田的布局必须合理。水旱轮作周期立
足于盐碱地的改良速度。
(二)农业生物措施
3、培肥抑盐改土
( 1)耕层熟化对土壤水盐运动的影响
( 2)绿肥改土培肥作用
1 减少地面蒸发,减少返盐。
2 增加土壤有机质,改善土壤结构。
3 中和土壤碱度。
(二)农业生物措施
4、平整土地
5、深翻(耕)晒垄
平整土地是消灭盐斑的最有效的措施之一,
也是实行“水改”“农改”的基础。
深翻的方法可分为人工深翻和机具深翻。
深翻晒垄的时间、深度要根据土壤质地、
土体结构、盐碱轻重来决定。
第四节 道路矿区荒漠化防治技术
一、道路、矿区荒漠化概述
(一)道路荒漠化
1、路基风蚀、磨蚀
2、路基积沙
形
式
舌状积沙
片状积沙
堆状积沙
分
为
四
级
特级沙害
一级沙害
二级沙害
三级沙害
第四节 道路矿区荒漠化防治技术
一、道路、矿区荒漠化概述
(一)道路荒漠化
3、雪害
4、水害
5、对行车作业的干扰和影响
1 路面或道轨积雪;
2 雪埋道路的附属建设;
3 雪水积于路堑,使路基变软下沉;
4 能见度低,运行环境差。
(二)矿区荒漠化
( 1)土地的风蚀沙化
( 2)水地变旱地
( 3)土地污染
( 4)土地生产力水平降低
( 5)空气污染
矿区荒漠化主要表现在:
二、铁路荒漠化防治技术
(一)防治的原则
( 1)因地制宜,综合防治;
( 2)生物措施与工程措施相结合;
( 3)临时措施与永久性防护工程相结合;
( 4)灾害防治与环境美化相结合;
( 5)工程建设与保护管理相结合。
(二)铁路选择、路基设计与灾害预防
1、铁路选择
2、路基设计
( 1)延长不多费用不大时,绕过有流沙威胁地段;
( 2)线路与主害风方向平行或成锐角;
( 3)尽量避免弯道;
( 4)建筑物应建在铁路背风一侧。
基本要求是保证路基稳定,避免受到风蚀和沙埋。
(三)封育措施
(四)工程措施
适用于原来有一定数量植被存在的地区。
铁路封育应沿路线两侧呈带状分布,分主带和副带。
1.沙障
2.防雪墙
3.半隐蔽式草方格沙障
4.护坡措施
5.保护措施
(五)生物措施
1.防护林带
2.生物活沙障
3.防风固沙带
(六)化学固沙措施
原理是利用被稀释了的具有一定胶结性的化
学物质,喷洒在沙表面,形成一层保护壳,隔绝
风与沙面的接触,从而起到防止风蚀的作用。
三、公路荒漠化防治技术
(一)公路选线原则
( 1)最短距离原则;
( 2)绕避严重沙害地段原则;
( 3)线路与主导起沙风向平行或成锐角相交原则;
( 4)顺应自然地形原则;
( 5)接近筑路材料和水源地原则;
( 6)最佳生态经济效益原则。
(二)路线设计
(三)封育措施
主要是防风蚀,应多设低填方或零断面。
三、公路荒漠化防治技术
(四)路线防护措施
(五)化学措施
( 1)平铺或叠铺草皮 ( 2)粘性土包坡 ( 3)砾卵石防护
三、公路荒漠化防治技术
1、路基防护
2、路基两侧综合防治
( 1)设立各种沙障
( 2)挡风墙
( 3)铺设整平带
( 4)下导风栅板输沙
( 5)设浅槽与风力堤输沙
( 6)防护林带
四、矿区荒漠化防治技术
(一)矿区荒漠化防治原则
( 1)以预防为主;
( 2)协调好整体与局部的关系;
( 3)应满足综合性和层次性要求;
( 4)以生物措施为主,生物和工程措施相结合;
( 5)利用当地自然、社会、经济条件以及企业自身
的经济承受能力;
( 6)注重治理和管理相结合。
四、矿区荒漠化防治技术
(二)封育措施
(三)工程固沙措施
无论是水蚀还是风蚀,采用风育措施都是
一种比较有效的防治方法。
高大的流动沙丘应首先采用沙障进行固定。
四、矿区荒漠化防治技术
(四)生物固沙措施
1、营造防风阻沙林带
2、营造水土保持林
半干旱地区,考虑乔灌混交林,且以灌木为主。
( 1)在沟埂内或坑内沿斜坡栽树;
( 2)营造防洪淤澄植物带。
水土流失造成环境恶化,应考虑营造水土保持林。
四、矿区荒漠化防治技术
(四)生物固沙措施
3、植被恢复与重建工程
四、矿区荒漠化防治技术
(五)土地整治及田间工程
( 1)对挖损地貌采用回填推平或垫高;
( 2)对堆垫地貌采用整形、放坡以及固加等方法;
( 3)对塌陷地貌可改造成人工湖、水体、丘陵地、
河床、滩地等;
( 4)对地表进行其他定形和整治,如梯田、道路、
灌溉网等。
1、土地整治
2、田间工程
主要包括坡式梯田、阶式梯田、非充填塌陷
地貌的梯田及其他梯田工程。
四、矿区荒漠化防治技术
(六)排蓄水工程
( 1)山丘区新垦土地排水毛沟、排水沟;
( 2)低洼地采用条田、台田排水;
( 3)盐渍地采用无排水设施冲洗;
( 4)道路边,饰物侧沟(边沟)、排水沟、截水沟、
吊沟、跌水槽、排水槽、倒虹吸和渡槽。
1、排水工程
2、蓄水工程
主要有坡面蓄水池、蓄水池、蓄水防冲工程等。
四、矿区荒漠化防治技术
(七)防洪拦洪工程
( 1)防洪建筑物;
( 2)排洪渠道;
( 3)拦洪坝;
( 4)尾矿库;
( 5)贮灰场;
( 6)改河工程。
四、矿区荒漠化防治技术
(八)边坡固定工程
主要包括:拦墙、抗滑桩、削坡和反压填土、
排水工程、护坡工程、滑动带加固工程、植物固坡
工程等。
(九)泥石流防治工程
( 1)泥石流排导工程;
( 2)拦挡工程和滞流建筑物;
( 3)停淤场工程。