水土保持專業(yè)案例考前培訓-工程技術(shù)措施

考前培訓中國水土保持學會2010年7月注冊土木工程師（水利水電工程）水土保持執(zhí)業(yè)資格專業(yè)考試說明:1、本次講課并不是考試合格的充分條件,2、考試通過需要理解教材中內(nèi)容，并且相對熟練掌握（看大綱）；3、講課順序：為便記憶，按課本順序講第五章水土保持生態(tài)建設工程設計第二節(jié)工程措施設計一、梯田工程設計概念及關(guān)注點:梯田規(guī)劃是小流域綜合治理規(guī)劃的組成部分；實際工作中梯田布置應考慮其它措施以保護梯田安全(主要是排水措施);

梯田設計標準：一般采人用10年一遇3~6小時最大降雨，在干旱、半干旱或其它少雨地區(qū)，可采用20年一遇3~6小時最大降雨。（本身為題點）

南、北方在相同地面坡度情況下，田面凈寬B、田坎高度H、田坎坡度取值不同表5-2-1。（注意適用條件）教材中P125倒2行至P126正1行與國標有沖突，應與國標為準例題二題干：黃土高原地區(qū)某行政村附近有坡降為17%，坡長為100m(干擾項)的一塊坡耕地，現(xiàn)欲將該坡耕地改造為水平梯田。

1、如果要滿足機械耕作要求，下列斷面尺寸最合理的是。

2、假定設計田面凈寬為2m，田坎坡度為73°，則新修梯田田坎高度最接近____m。。

3、假定設計田坎坡度為75°，田坎高2.5m，則每公頃土方運移量為最接近是多少?。

南方某地擬在一坡度為19°、坡面長120m地塊修水平梯田，田坎高度為2.3m，則最適宜的人工保留表土方法為？例題四：當坡面平順，挖填方量相等，田坎高度為3.5m時，則修成0.8hm2梯田的挖填方總量最接近？例題五：華北某土石山區(qū)修建石坎梯田，原地面坡度為13°，修筑前坡面土層厚度為70cm，修平后挖方處后緣保留的土層厚度為25cm，則修成后田面凈寬最接近多少？

例題六：黃土高原某地區(qū)，擬修建水平梯田?，F(xiàn)某村莊附近有坡降為16%，坡長為150m的一塊坡耕地，欲改造為水平梯田。

1假定田坎高度3m，可修多少臺梯田。二、淤地壩設計

（一）概念及關(guān)注點

1、淤地壩等級劃分及設計標準（表5-2-4），按庫容分小型、中型、骨干壩

2、壩系工程布設

1）布設原則全面規(guī)劃，統(tǒng)籌安排，利用水沙，淤地灌溉；大中小聯(lián)合運用，充分發(fā)揮整體功能骨干壩一次設計，分期加高，經(jīng)濟合理

2）合理性判斷建壩密度：壩地面積/流域面積=1/10——1/20；建壩順序（開發(fā)順序）：匯流面積小于1km2；先下后上，其它先上后下；根據(jù)地形地質(zhì)條件先建控制性工程。實際工作中依具體情況調(diào)整3、壩系工程布設方式⑴骨干壩控制,水沙資源綜合利用⑵分批建壩,分期加高,蓄種相間⑶一次成壩,先淤后排,逐壩利用⑷壩體持續(xù)加高,增大庫容,全攔全蓄⑸上壩攔洪攔泥,下壩蓄清水,庫壩結(jié)合⑹清洪分治,排洪蓄清,蓄排結(jié)合⑺引洪漫地,漫排兼顧4、建筑物組成及壩型選擇組成：三大件、兩大件、一大件壩型：土壩為主（淤地壩主要在北方且以黃土高原地區(qū)為主）5水文計算⑴洪水頻率和重現(xiàn)期式中

p—經(jīng)驗頻率（%）；

m—序位或序號（一般是由大到小的排位n—某一樣本的總項數(shù)洪水頻率——是指多年中的平均出現(xiàn)機會

重現(xiàn)期------是指多年平均中平均若干年出現(xiàn)一次，但并非一定要出現(xiàn)，也可能在較集中的時間內(nèi)出現(xiàn)兩次以上

教材中N=100/P,計算時正確,但物理意義不清晰,應該是互為倒數(shù)

N=1/P；

⑵推理公式式中——設計頻率洪峰流量，m3/s；——凈雨深，mm，在全面匯流時代表相應于時段的最大凈雨，在部分匯流時代表單一洪峰對應的面平均凈雨；——流域面積，km2；——流域匯流歷時，h；——沿主溝道從出口斷面至分水嶺的最長距離，km；——匯流參數(shù)，無資料條件下m值確實可參考表5-2-6，表中J——沿流程L的平均比降（以小數(shù)計）。類別雨洪特性、溝道特性、土壤植被條件推理公式洪水匯流參數(shù)m值Ⅰ植被條件較差，以荒坡、梯田或少量的稀疏林為主的黃土丘陵溝壑區(qū)，旱作物較多，溝道呈寬淺型，間歇性水流，洪水都陡漲陡落1.00~1.301.30~1.601.60~1.80Ⅱ植被條件一般，以稀疏林、針葉林、幼林為主的黃土丘陵溝壑區(qū)或流域內(nèi)耕地較多0.60~0.700.70~0.800.80~0.95Ⅲ植被條件良好，以灌木林、喬木林為主的黃土丘陵溝壑區(qū)，治理度達40%~50%，溝床多礫石、卵石、兩岸灘地雜草叢生，大洪水多為尖瘦型，中小洪水多為矮胖型0.30~0.400.40~0.500.50~0.60表5-2-6匯流參數(shù)m值6、調(diào)洪演算

單壩調(diào)洪qp=Qp(1-VZ/WP)VZ≤WP

qp=Mbh01.5式中：

——頻率為p的洪水時溢洪道最大下泄流量，m3/s；

——設計洪峰流量，m3/s；

——滯洪庫容，萬m3；M——流量系數(shù)；b——溢洪道寬，m；

——包含行近流速的溢洪道堰上水頭，m。

上述兩個公式中，有7個參數(shù)，我們知道Qp、WP、M，理論上有無數(shù)解，實際工作中先根據(jù)地形地質(zhì)條件假定b、h0，然后再定Vz，一次計算不可能各參數(shù)都合適，要經(jīng)過多次試算調(diào)整?？荚嚂r會給出五個參數(shù)參數(shù)，求另兩個參數(shù)；也可能給出一組計算值，叫考生判斷哪一組更優(yōu)；

多壩調(diào)洪(略)7、滲流及穩(wěn)定計算（了解）能夠估算滲流量即可（請看P144圖5-2-12）

達西定率：水的滲透速度與水力坡降成正比。

即V=Ki;q=AV=AKiq=K(H2-h2)/(2L1)=K(H+h)(H-h)/(2L1)A=(H+h)/2;i=(H-h)/L1目前設計院都是用程序計算，實際運用中中小型淤地壩形不成穩(wěn)定的浸潤線8、壩體構(gòu)造1）壩高：總壩高=攔泥壩高+滯洪壩高+安全超高注意這里所說滯洪壩高是淤地壩的特有名詞，實際操作時：淤積庫容——攔泥壩高——滯洪庫容——再求總庫容（攔泥壩高+滯洪壩高）——查庫容曲線找出洪水位——減去計劃淤積面高程（死水位）；當溢洪道堰頂高程和計劃淤積高程相等時滯洪壩高約等到于h0，或者等于h-V2/2g,此處V為行近流速2）壩頂寬度：注意有無交通要求、無特殊情況查表5-2-93）壩坡和馬道：壩坡查表5-2-10；馬道一般每隔10—15米設一條，寬1-1.5米；4）護坡和壩坡排水：豎向排水50—100米一條；縱向排水與與馬道一致；排水標準無規(guī)定，但過去有人用10年一遇標準5）壩體排水：了解棱體排水、貼坡排水、褥墊式排水優(yōu)缺點9、放水建筑物1）臥管開啟一孔：(5-2-27)同時開啟兩孔：(5-2-28)同時開啟三孔：(5-2-29)式中d——放水孔直徑，m；

Q——放水流量，m3/s；

H1、H2、H3——各級孔上水深，m。

放水流量計算涉及到農(nóng)水的知識，續(xù)灌、輪灌等；

熟練掌握開啟一、二、三孔的孔徑計算；

實際工作中注意臥管和放水孔流量計算相協(xié)調(diào)，即考慮加大流量時加大量相同；2)豎井單孔放水時

(5-2-31)若采用上、下兩對放水孔同時放水時：

(5-2-32)

式中ω——孔口面積，m2；

Q——要求放水流量，m3/s；

μ——流量系數(shù)，一般取μ=0.65；

H1、H2、——孔口中心至水面深度，m；

g——重力加速度，m/s2。

豎井底布設的消力井，可按下式計算：

(5-2-33)

式中H——作用水頭，m，可近似采用正常蓄水位與豎井底部高程的差值；

V——消力井的最小容積，m3；

E——水流的能量，KW/m3；實驗數(shù)據(jù)：每立米容積可消耗8千瓦能量例題一題干：黃土區(qū)某小流域面積2.5km2，多年平均侵蝕模數(shù)12000t/(km2.a)，淤積泥沙的干容重為1.3t/m3。流域出口斷面土質(zhì)堅實，地質(zhì)地形條件良好，適宜筑壩。溝口上游2km有數(shù)量充足且能滿足筑壩要求的土料，水源缺乏。下游10km處有一村莊，下游30km有已在開采的石料廠。現(xiàn)擬建淤地壩一座。壩高與庫容關(guān)系見下表：壩高—庫容關(guān)系表壩高—庫容關(guān)系表壩高—庫容關(guān)系表1、根據(jù)以上條件，最適宜壩型應為？

2、已知校核洪水總量為16萬m3,設計淤積年限10年，最接近正確的壩高和總庫容特征值是?

3、假定溢洪道最大過水流量為22.5m3/s，溢流水深2.8m，流量系數(shù)為1.6。行近流速1.2m/s，矩形斷面溢流堰寬最接近的值是

。主要解答過程：

B=Q/(m×H03/2)=22.5/(1.6×2.873/2)=2.89(m)，

例題二題干：某小流域建設淤地壩，擬采用臥管或豎井作為放水建筑物。1、采用臥管，已知放水流量為1.2m3/s，臥管臺階高差為1m，如果同時開啟三臺放水孔，第一孔孔上水深為1（可能有變）m，則放水孔直徑最接近多少？

2、如果用豎井放水，已知放水流量為2.5m3/s，采用上下兩孔同時放水，第一孔孔口中心以上水深為1m，兩孔之間高差為1m，則放水孔直徑最接近多少?=3、如果采用混凝土涵管輸水，已知管上垂直土壓力為8t/m，涵管內(nèi)徑為1.2m，混凝土彎曲時允許拉應力為100t/m2，則涵管的管壁厚最接近?三、溝頭防護工程（一）概念及關(guān)注點1、工程類型有兩種：蓄水型、排水型蓄水型工程形式①圍埂式②圍埂加蓄水池式③圍埂加其它工程排水型:①跌水式②懸臂式2、布設原則（1）與谷坊、淤地壩等配合使用，以達到全面控制作用（2）溝頭以上集水面積較大時（10公傾），應布設治坡措施與小型蓄水工程,以減少溝頭處徑流（3）設計標準:10-20年一遇3-6小時最大暴雨（4）計算式①W=10KRF②V=LH2[m+1/i]/2≈LH2/(2i)（二）例題略V=LH2[m+1/i]/2≈LH2/(2i)V=LH2[m+1/i]/2=LH2[m+ctg]/2誤差：m/(m+1/i)=m/(m+ctg)若m=1.5;坡度為15度，誤差為28%；10度時誤差為20；5度時誤差為12；四谷坊:（一）概念及關(guān)注點谷坊的任務:鞏固并抬高溝床,制止溝底下切；穩(wěn)定溝坡,制止溝岸擴張；設計標準：10-20年一遇3-6小時最大暴雨工程類型：土、石、植物谷坊布設原則：①與溝頭防護工程、淤地壩等配合使用；②頂?shù)紫嗾?；③溝道比?-10%較合適；計算公式：間距:L=H/(i-i’)；流量:Q=Mbh3/2；(堰流公式)例題：某土石山區(qū)小流域，山勢陡峻，巖石裸露，植被稀疏；溝口附近及部分地段山頂黃土覆蓋較厚。流域由三條支溝組成，其中1號流域面積150hm2，溝長2.5km，平均寬度0.56km，呈長條狀，溝壑密度為8km/km2，溝道縱降3.0%。

3條支溝溝坡均為砂頁巖覆蓋，由于頁巖風化嚴重，溝坡瀉溜物滑落到溝底，溝底有大量風化碎屑堆積。且位于城市近郊1、若進行水土保持總體布局，哪一項是最適宜的措施2、擬在1號溝修建高度5m的谷坊群，假定谷坊淤滿后水平，不考慮地形地質(zhì)條件的情況下，估計能建多少座

五小型排蓄引水工程（一）概念及關(guān)注點

1、小型排蓄引水工程包括：截排水工程；小型蓄水工程（蓄水池、水窖、澇池等）；蓄引工程（滾水壩、小型塘壩、引洪漫地工程）

2、實際工作中注意截水溝和排水溝防御標準不同(截水溝為10年一遇24小時最大暴雨；排水溝設計頻率10分鐘最大暴雨)

3、截水溝和蓄水池的公式是一樣的，基本上無區(qū)別，P177__

不同點是：截水溝可以考慮一年的淤積容積，而蓄水池考慮三年；截水溝不襯砌而蓄水池一般要襯砌；一個是長條型、多個，一個是方型（或長方型）、數(shù)量少；一個控制面積小，一個控制面積較大；另外蓄水池考慮進出水口，公式還是堰流公式4、小型蓄引水工程

1）滾水壩作用：蓄水、雍高水位；設計標準：10年一遇24小時最大暴雨其它：壩高一般不超過15米，死庫容計算時排沙比一般指懸移質(zhì)排沙比；泄量計算還是堰流公式；關(guān)注點：計算泥沙壓力時要用浮容重

2）小型塘壩（山塘）P188-189

適用于南方，考慮問題的思路和滾水壩相同公式:W=W0+1000KRF2+10[(h0+R)-h]F3----式5-2-67

使用中注意無水田和上游山塘壩時即為式5-2-665、引洪漫地引洪流量計算式-2-69，P190；

Q=2.78Fd/(kt)

漫淤定額計算式5-2-73，P193M=107dy/c2、若淤積年限為10年，設計頻率1小時降雨量為80mm，則死庫容應多大?設計頻率洪峰流量約多少

3、某次24h降雨觀測到壩頂最大溢流水深1m，相應泄水流量為45m3/s，則溢流壩段長度估計為多少？

例題二

題干：某地一引洪漫地工程，已測得土的干容重為1.31t/m3。1、如計劃淤漫定額為4000m3/hm2，淤漫層厚度為15cm，應要求洪水含沙量不小于多少？2、如洪水含沙量為400kg/m3，淤漫層厚度為10cm，被淤地塊的平均淤漫水深應為多少六、攔沙壩設計（一）概念及關(guān)注點作用：攔沙、調(diào)水調(diào)沙；提高侵蝕基準面，減緩河床比降，穩(wěn)定溝岸，抑制泥石流發(fā)育規(guī)模。設計標準：參照其它水工建筑物確定分類：按結(jié)構(gòu)分類分為重力壩、拱壩、格柵壩、鋼索壩（實際工作中還可能有其它壩型）按建筑材料分為砌石壩、混合壩、鉛絲石籠壩

熟練掌握攔沙壩穩(wěn)定與應力計算壩基應力計算公式為：（該公式通用，即適用于重力壩、建筑物條形基礎等）

上游、下游面應力

（二）例題例題一題干：某地一漿砌石攔沙壩，壩高20ｍ，壩前淤積泥沙高度為10ｍ，泥沙內(nèi)摩擦角為12o，泥沙飽和容重為1.8t/m3。壩基允許承載力為［σ］=40t/m2。

1、若壩內(nèi)水位比淤積面高2米，則每延米壩體上游面受到的水壓力和泥沙壓力分別為多大時，計算值與實際值最接近。

2、假設壩體與基礎的摩擦系數(shù)為0.45，壩體所受垂直力（向下）總和為400t，壩體所受水平力總和為200t，要求壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)達到1.05，請判斷其是否穩(wěn)定

3、假設壩體垂直力（向下）總和為600t，作用在壩基面中心點的合力矩為800t.m，壩底寬39m（如圖），請判別壩基上游會否產(chǎn)生拉應力,并請計算壩基下游最大壓應力

4、設壩下矩形河槽寬50m，壩頂以上水深和壩下河床水深均為4m，泄水流量為600m3/s，壩下溝床的標準粒徑為10mm，護坦消能經(jīng)驗系數(shù)σ為0.15。假設壩頂距下游水面10m，則壩下沖坑深度是多少？如用護坦消能，其厚度應為多大？七、水墜壩（一）概念及關(guān)注點1、壩址選擇①土料充足②土場位置合適，高出沖填壩面10米以上③能滿足用水④有蓄水要求時，壩基和兩岸滿足防滲要求，庫區(qū)坍岸、滑坡可以接受2、壩型選擇均質(zhì)壩；非均質(zhì)壩（二）例題題干：某溝道擬建一座有蓄水要求的淤地壩，設計壩高20m，壩基和兩岸地質(zhì)條件良好，無永久性滲漏。壩址左岸有豐富的輕粉質(zhì)壤土可供筑壩，左岸鄰溝有常流水，日來水量3000m3。1、若修建水墜壩，最合理壩型是？

2、已知抽水流量為40L/s，備用系數(shù)為1.2，日最大沖填土方量為4000m3，設計沖填泥漿的土水體積比為2.5，問日內(nèi)有效沖填時間多少?，是否需設設蓄水池?八、生態(tài)工程設計小結(jié)

1、在理解的基礎上熟練掌握水力學公式：均勻流公式；堰流公式；結(jié)構(gòu)計算：抗滑穩(wěn)定計算公式；抗傾覆穩(wěn)定計算公式；豎向應力計算公式

2、以淤地壩為中心理解設計內(nèi)容并向其它工程幅謝

3、熟悉其它公式，能夠及時查到

4、通讀教材，理解內(nèi)容，注意參數(shù)條件

第六章開發(fā)建設項目水土保持工程設計

第二節(jié)攔渣工程一、攔渣工程類型攔渣壩、擋渣墻、攔渣堤、攔渣圍堰、尾礦壩、貯灰壩、赤泥壩二、工程設計（一）原則（P316）與要求

（二）攔渣壩（P318）

1、攔渣壩一般適用于棄渣過程短，量大的工程；可以一次建成，也可以分期建設，一次性建成的工程完全可以按照淤地壩的原理來做，需要注意的是要合理確定防洪標準和工程規(guī)模

2、攔渣壩壩址選擇是關(guān)鍵，實踐中要考慮多方面因素，如棄渣數(shù)量、地形條件（口小肚大）、工程地質(zhì)條件（不發(fā)生滲透變形、不發(fā)生不均勻沉降）、水文地質(zhì)條件、施工條件、運距（經(jīng)濟與否）等綜合考慮后確定3、壩型選擇注意土壩或其它類型土石壩可以利用部分棄土棄渣。如果分期施工要先解決好排洪問題；4、攔泥庫容可以和淤地壩同樣的方面來確定；攔渣庫容就是棄渣量；滯洪庫容也可參照淤地壩方法來確定；5、建筑物設計方法同前面所講（二）擋渣墻（P318）略（三）攔渣堤略例題一題干：某地一建設項目需棄渣350萬m3?，F(xiàn)選定一溝道棄渣，溝口擬建一攔渣壩，溝口斷面以上流域面積7km2,流域長度8km，流域平均坡度6%，平均年侵蝕模數(shù)4000t/km2.a，土壤干容重1.31t/m3；攔渣壩上游棄渣尾部擬修建一攔洪壩，攔洪壩壩址斷面以上流域面積3.0km2，流域長度4.5km，流域坡度10%。攔洪壩上游洪水經(jīng)過廊道流至設在攔渣壩下游的消力池后.1、上游攔洪壩壩址處溝底和兩岸為黃土，若僅考慮地質(zhì)條件，哪種壩型最合適?請給出理由!

2、假定漿砌石攔渣壩高10m，上游面垂直且光滑，渣頂面水平且與壩頂面齊平，壩內(nèi)棄渣為無粘性土、內(nèi)摩擦角為28度、容重為1.7t/m3。壩內(nèi)無水情況下，上游壩腳處垂向土壓力強度和水平向主動土壓力強度分別是多少

3、假定漿砌石攔渣壩壩基底滑裂面（水平）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.05，作用于滑裂面以上壩體的豎向力為550t、水平力為450t，則摩擦系數(shù)是多少

4、給出有關(guān)數(shù)據(jù)，畫出洪水過線和泄水過程線，并能做簡單判斷例題二

1、某季節(jié)性河流擬修建漿砌石防洪墻，建筑物級別定為4級，正常運用條