淤地坝汇总ppt课件教学.pptx
本章内容本章内容第一节 淤地坝的作用、组成和分类第二节 淤地坝工程规划第三节 淤地坝调洪演算第四节 土坝设计第五节 溢洪道设计第六节 放水建筑物设计第1页/共32页淤地坝：指在沟道里为了拦泥、淤地所建的横向建筑物，坝内所淤成的土地称为坝地。第2页/共32页一、淤地坝的一、淤地坝的作用作用（1）稳定和抬高侵蚀基点，防止沟底下切和沟岸崩塌，控制沟头前进和沟壁扩张。（2）蓄洪、拦泥、削峰，减少入河、入库泥沙，减轻下游洪沙灾害。（3）拦泥、落淤、造地，使沟道川台化，变荒沟为良田，为山区农林牧发展创造有利条件。淤地坝主要目的在于拦泥淤地，一般不长期蓄水，其下游也无灌溉要求。随着淤积面的逐年提高，坝体与坝地连成一个整体，故坝体可看作是重力挡泥（土）墙。第一节第一节 淤地坝的作用、组成和分类淤地坝的作用、组成和分类第3页/共32页二、淤地坝的组成及其运用特性二、淤地坝的组成及其运用特性淤地坝由坝体、溢洪道、放水建筑物组成，布置形式如图6-1。坝体是挡水拦泥建筑物，以拦蓄洪水，淤积泥沙，抬高淤积面；溢洪道是排泄洪水的建筑物，当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；放水建筑物排泄沟道常流水和库内清水等，多采用竖井和卧管。反滤排水设备用来排除坝内地下水，防止坝地盐碱化，增加坝坡稳定性。淤地坝设计、施工、管理技术与水库有异同。它的构成“三大件”齐全；但由于非长期蓄水，它比水库设计洪水标准低，坝坡较陡，对地质条件要求低，坝基、岸坡处理和背水坡脚排水设施简单；设计和运用上可不考虑坝基渗漏和放水骤降等。第4页/共32页图6-1 淤地坝示意图1-坝体；2-排水体；3-溢洪道；4-竖井；5-排洪渠；6-防洪堤 第5页/共32页三、淤地坝的分类三、淤地坝的分类按筑坝材料可分为土坝、石坝、土石混合坝等；按坝的用途可分为缓洪骨干坝、拦泥生产坝等；按施工方法可分为夯碾坝、水力冲填坝、定向爆破坝、堆石坝、干砌石坝、浆砌石坝等。第6页/共32页四、淤地坝的分级标准 淤地坝一般根据库容、坝高、淤地面积、控制流域面积等因素分级。参考水库分级标准，并考虑群众习惯叫法，可分为大、中、小型三级。表6-1为水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术（GB/T16453.3-1996）所列分级标准，供参考。表6-1 淤地坝分级标准分级标准库容(104m3)坝高（m）单坝淤地面积（hm2）控制流域面积（km2）大型5050025735中型105015252713小型1105150.221第7页/共32页五、淤地坝的设计洪水标准五、淤地坝的设计洪水标准淤地坝建设中存在的突出问题是容易被洪水冲毁。毁坝原因，除有些地方淤地坝的质量不合要求外，其主要原因是淤地坝的设计洪水标准偏低，一般采用10年或20年一遇。1977年陕西绥德县韭园沟冲毁252座，主要由于溢洪道排洪能力小，洪水漫顶冲毁的达94%。但是提高设计洪水标准，必然加大建筑费用，故确定经济合理的洪水设计标准十分重要。淤地坝设计洪水标准可参考水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术（GB/T16453.3-1996）见表6-2；骨干坝等别划分及设计标准采用水土保持治沟骨干工程技术规范（SL289-2003）见表6-3。第8页/共32页项目单位淤地坝类型小型中型大（二）型大（一）型库容104m310105050100100500洪水重现期（a）设计年1020203030503050校核年305050100100300设计淤积年限（a）年551010202030表6-2 淤地坝设计洪水标准与淤积年限 第9页/共32页总 库 容 （104m3）10050050100工程等别四五建筑物级别主要建筑物45次要建筑物55洪水重现期（a）设计30502030校核300500200300设计淤积年限（a）20301020表6-3 拦洪（骨干）坝等别划分及设计标准 第10页/共32页第二节第二节 淤地坝工程规划淤地坝工程规划一、坝系规划一、坝系规划一个小流域内修有多种坝，有拦泥淤地的生产坝、拦蓄洪水的防洪坝、蓄水灌溉的蓄水坝，形成以生产坝为主，拦泥生产、防洪、灌溉相结合的坝库工程体系，称为坝系。坝系可分为干系、支系、系组。干沟上的则为干系；某级支沟中的坝系称为支系；在一条沟道中，视沟的长短可分为一个或几个系组。合理坝系布设方案，应满足投资少、多拦泥、淤好地，使拦泥、防洪、灌溉三者紧密结合为完整的体系，达到综合利用水沙资源的目的，尽快实现沟壑川台化。为此，首先必须做好坝系规划。第11页/共32页（一）坝系规划原则一）坝系规划原则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。第12页/共32页（二）建坝密度建坝密度根据降雨情况、沟道比降、沟壑密度、淤地条件等，按梯级开发利用原则，因地制宜地规划确定。据各地经验：在沟壑密度5-7km/km2，沟道比降2%-3%，适宜建坝的黄土丘陵沟壑区，可建坝3-5座/km2；在沟壑密度3-5km/km2，适宜建坝的残垣沟壑区，建坝2-4座/km2；沟道比降大的土石山区，建坝5-8座/km2比较适宜。第13页/共32页（三）坝系形成顺序（三）坝系形成顺序1 先支后干。优点：工程安全，见效快，先易后难，节节拦蓄。缺点：控制面积小，淤地少2 先干后支。优点：控制面积大，淤地多。缺点：设计标准高，投资大。3 以干分段，按支分片，片段分治。流域面积大，乡村多时，可分段划片包干治理。第14页/共32页二、坝址选择二、坝址选择 满足拦洪或淤地效益大、工程量小和工程安全三个基本要求。在地形上，要求河谷狭窄、坝轴线短，库区宽阔容量大，沟底比较平缓。坝址附近应有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件。最好有鞍形岩石山凹或红粘土山坡。还应注意到大坝分期加高时，放、泄水建筑物的布设位置。坝址附近应有良好的筑坝材料(土、砂、石料)，取用容易，施工方便。采用水坠坝时应有足够的水源，施工期间所能提供的水源应大于坝体土方量；且坝址尽量向阳，以利延长施工期和蒸发脱水。第15页/共32页坝址地质构造稳定，两岸无疏松的坍土、滑坡体，断面完整，岸坡小于60。坝基均匀性好，压缩性较小。岩层要避免活断层和较大裂隙，尤其要避免可能造成坝基滑动的软弱层。应避开沟岔、弯道、泉眼，遇有跌水应选在跌水上方。坝肩不能有冲沟，以免洪水冲刷坝身。库区淹没损失要小，应尽量避免村庄、大片耕地、交通要道和矿井等被淹没。坝址还必须结合坝系规划统一考虑。有时单从坝址本身考虑比较优越，但从整体衔接、梯级开发上看不一定有利，这种情况需要注意。第16页/共32页 工程规划时，一般需收集和实测如下资料：1 1 地形、地貌资料包括：所在流域位置、面积、水系、所属行政、水土保持类型区、地形和地貌特点。坝系平面布置图：在1:10000地形图标出坝系位置。库区地形图：一般采用1:5000或1:2000的地形图。等高线间距用2-5m，测至淹没范围10m以上。它可以用来计算淤地面积、库容和淹没范围，绘制高程与淤地面积曲线和高程与库容曲线。三、资料收集和地形测量三、资料收集和地形测量第17页/共32页坝址地形图：一般采用1:1000或1:500的实测现状地形图，等高线间距0.5-1m，测至坝顶以上10m。用此图规划坝体、溢洪道和泄水洞，估算大坝工程量，安排施工期土石场、施工导流、交通运输等。溢洪道、泄水洞等建筑物所在位置的纵横断面图：横断面图用1:100-1:200比例尺；纵断面图可用不同比例尺。这两种图可用来设计建筑物和估算挖填土石方量。上述各图在特殊情况下，可以适当放大和缩小。规划设计所用图表，一般均应统一采用黄海高程系和国家颁布的标准图式。第18页/共32页2 流域、库区和坝址地质及水文地质资料区域或流域地质平面图。坝址地质断面图。坝址地质构造。包括河床覆盖层厚度及物质组成，有无形成地下水库条件等。沟道地下水，泉水逸出地段及其分布状况。第19页/共32页3 流域内河、沟水化学测验分析资料及在区域变化的主要特征包括：总离子含量、矿化度（ml/g）、总硬度、总碱度及pH值的区域变化规律，为预防坝地盐碱化提供资料。4 4 水文气象资料：包括降水、暴雨、洪水、径流、泥沙情况，气温变化和冻结深度等。5 5 天然建筑材料的调查：包括土、砂、石、砂砾料的分布，结构、性质和储量等。6 6 社会经济调查资料：包括流域内人口、劳力、家畜、土地利用现状、水土流失情况、治理现状及治理经验。7 7 其他条件：包括交通运输、电力、施工机械、居民点、淹没损失、当地建筑材料的单价等。第20页/共32页四、集水面积测算及库容曲线绘制四、集水面积测算及库容曲线绘制1 1 集水面积计算法集水面积计算法 计算集水面积的方法很多，一般淤地坝的控制集水面积可用求积仪法、几何法、经验公式法。求积仪法：采用求积仪时，要注意校核仪器本身的精度和比例，一般将量出图上的面积乘以地形图比例尺的平方值，即得集水面积。第21页/共32页几何法几何法方格法：用透明的方格纸铺在划好的集水面积平面图上，数一下流域内有多少方格，根据每一个方格代表的实际面积，乘以总的方格数，就得出集水总面积。梯形计算法：将集水面积划分成若干梯形，然后求各梯形面积之和。第22页/共32页经验公式法：F=fL2 式中：F集水面积，m2；L流域长度，m；f流域形状系数。狭长者0.25,条叶形0.33，椭圆形0.4，扇形0.50。第23页/共32页2 2 淤地坝坝高H与库容V、面积A关系曲线（HA和HV）绘制法 淤地面积和库容的大小是淤地坝工程设计与方案选择的重要依据，而它又是随着坝高而变化的。确定其值时，一般采用根据HA和HV关系曲线查算。绘制方法：等高线法和横断面法。第24页/共32页淤地坝坝高(H)、淤地面积(F)、库容(V)关系曲线 第25页/共32页等高线法：利用库区地形图，等高距按地形条件选择，一般为2-5m。首先量出各层等高线间的面积，计算各层间库容及累计库容，然后绘出HA和HV关系曲线。相邻两等高线间的体积为：式中：Vn相邻两等高线之间的体积，m3；An,An+1相邻两等高线对应的面积，m2；Hn两相邻等高线的高差，m。第26页/共32页横断面积法：没有库区地形图时，可用横断面法粗略计算。首先测出坝轴线处的横断面Bi，然后在坝区内沿沟道的主槽中心线测出沟道的纵断面Li，再在有代表性的沟槽（或沟槽形状变化较大）处测出其横断面Bi+1。量得每个横断面在同一坝高上的横断面顶部宽度,根据相邻两断面的顶部距离，则可求得两个横断面之间的水面面积，然后把同一坝高时各个横断面之间的水面面积累加起来，即为该坝高相应的淤地面积。式中：Ai同一坝高两个横断面之间的水面面积，m2；Bi，Bi+1同一坝高上，相邻两横断面顶部宽度，m；Li相邻两横断面之间的距离，m。第27页/共32页计算库容时，在各横断面图上以不同高度线为顶线，求出其相应的横断面面积，由相邻的两横断面面积平均值乘以其间距，便得出此二横断面不同高程时的容积。最后把部分容积按不同高程相加，即为各种不同坝高时的库容。最后绘出相应曲线。式中：Vi相邻两个横断面之间的部分库容，m3；Ai，Ai+1同一坝高上，相邻两横断面的面积，m2；Li相邻两横断面之间的距离，m。第28页/共32页简易计算法。在没有图件资料的情况下，可采用该法近似计算。淤地面积计算：A=2/3BL 式中：A淤地面积，m2；B相应于溢洪道底部的沟道宽度，m；L回水长度，m。第29页/共32页淤地坝库容计算：由于沟道横断面形状不同，库容计算公式不同。当沟道断面为近似三角形时，V=1/6BHL当沟道断面为近似弧形时，V=1/4.5BHL当沟道断面为近似梯形时，V=1/6(B+b)HL式中：b沟底宽度，m；H坝高，m；B相应于溢洪道底部的沟道宽度，m；L回水长度，m。第30页/共32页五、淤地坝水文计算五、淤地坝水文计算设计暴雨量、设计洪峰流量、设计洪水总量以及洪水过程线推算等淤地坝水文计算内容，参见流域水文学原理有关章节。第31页/共32页感谢您的欣赏第32页/共32页
