引洪漫地工程

如题所述

第1个回答  2020-01-19

一、标准条款

1 基本规定

1.1 引坡洪漫地

1.1.1 漫地条件

当坡地的中下部是水平梯田,其上部与中部是荒坡、坡耕地或林草地,暴雨中大量地表径流形成坡洪,可引入水平梯田进行漫灌。

1.1.2 措施组成与技术要求

1.1.2.1 梯田区上部的截水沟,可拦截上部坡洪,防止冲坏梯田。

1.1.2.2 与截水沟相连的排水沟,将坡洪从梯田两端逐台下排时,可用锄、锨就近取土,在排水沟中作成临时小土垱,有控制地将坡洪全部或一部分逐台引入梯田漫灌。

1.1.3 技术要求

截水沟与排水沟的规划、设计、施工技术参照2.2与2.3执行。

1.2 引路洪漫地

1.2.1 漫地条件

暴雨期间从坡地和农田中排出的大量地表径流,汇集于道路网形成路洪。可引入漫洪道路两旁低于路面的水平梯田或其他平整农田。

1.2.2 措施组成与技术要求

1.2.2.1 一般不需专修建筑物,只需在暴雨期间用锨、锄等小型农具,就近取土,在路边做临时小土垱将路洪引入地中。

1.2.2.2 对每一处漫地面积与路洪的水量、引用量等,应进行必要的调查、分析和计算。

1.3 引沟洪漫地

1.3.1 漫地条件

在沟道的中下游两岸有位置较低的成片沟台地,或在沟口以外附近有成片的川台地或涧滩地,当沟中洪水含沙量较高而且可以控制引用的(一般是集水面积1km2以下),来洪量又较小,可引沟洪漫地。

1.3.2 工程结构

1.3.2.1 拦洪、引洪工程。在沟中修5~10m高的拦洪土坝,抬高洪水水位。坝的一端或两端修建排量较大的溢洪道,下接引洪输水渠系,暴雨期间能将沟中洪水大部引入农地漫灌。

1.3.2.2 渠系工程设干渠、支渠两级。引洪干渠上接溢洪道,下设支渠,将洪水引入农地。

1.3.2.3 田间工程。作为漫灌区的沟台地与川台地,均应事先进行平整,将缓坡地修成宽面低坎的水平梯田,田边有蓄水埂,并做好进水口与出水口。

1.3.3 技术要求

1.3.3.1 沟中拦洪土坝及其溢洪道的规划,设计与施工技术参照GB/T16453.3第三篇规定执行。

1.3.3.2 渠系工程的规划、设计和施工技术可参照本标准2、3和4各章中“引河洪漫地”的要求执行。

1.4 引河洪漫地

1.4.1 漫地条件

暴雨期间有高含沙量洪水的中小河流,两岸有大片平整农地或荒滩地,位置较低,经工程控制,可引河洪漫灌农地,提高产量,可淤漫荒滩,改造为农田。

1.4.2 工程布局

1.4.2.1 引洪渠首工程。分有坝引洪与无坝引洪两类,根据不同的地形条件,分别采取不同的工程结构。

1.4.2.2 引洪渠系工程。一般由干渠、支渠和斗渠组成,干渠上接渠首,下设若干支渠,支渠下设若干斗渠,由斗渠将河洪引入农田。

1.4.2.3 田间工程。以渠系为骨架,将漫灌区分为若干小区,每一小区再分若干地块。每一地块应做好蓄水埂与进出水口。

1.4.3 技术要求

1.4.3.1 引洪渠首工程、渠系工程、田间工程都可按各地小型水利工程手册进行规划、设计,编制技术文件和图纸,并严格按文件、图纸要求施工。

1.4.3.2 河洪漫地范围内应进行地形测量,以比例尺1∶1000~1∶2000的地形图,作为规划、设计的依据。对渠系比降,在设计、施工中还需另作专项测量,并根据地形和土壤不冲不淤流速确定。

1.4.3.3 本篇的二、三和四各章有关规划、设计和施工的规定,主要用于引河洪漫地的技术要求。引沟洪漫地可参照使用。

2 规划

2.1 引洪渠首规划

2.1.1 在河岸较高、河洪不能自流进入渠首的,可采取有坝引洪。在河中修建浆砌石滚水坝,抬高水位;在坝的一端或两端设引洪闸,将河洪引入渠中。

2.1.2 在河岸较低、河洪能自流进入渠首的,可采取无坝引洪。在距河岸3~5m处设导洪堤,将部分河洪导入引洪闸。

2.1.3 引洪渠首应选在河床稳定、河道凹段下游、引水条件好且高于洪漫区的位置。

2.1.4 在河中修砌石滚水坝,应选河床较窄、基岩坚实、淤泥与卵石层较浅的位置。在河岸修导洪堤,应选在岸坡坚固的凹岸、河床基岩坚实、淤泥与卵石层较浅的位置。

2.1.5 当计划洪漫区面积很大,一处渠首引洪不能满足漫地要求时,应在沿河增建几处引洪渠道,分区引洪。

2.2 引洪渠系规划

2.2.1 渠系由引洪干渠、支渠和斗渠三级组成,应能控制整个洪漫区面积,输水迅速均匀,沿途不冲不淤。

2.2.2 干渠走向大致高于洪漫区,比降为0.2%~0.3%,长度为1000m左右。

2.2.3 沿干渠每100~200m设支渠,与干渠正交,或成适当夹角,比降0.3%~0.5%,最大不超过1.0%,长500~1000m。

2.2.4 沿支渠每50~100m设斗渠,一般与支渠正交,比降0.5%~1.0%,斗渠直接控制一个洪漫小区,向地块进水口输水漫灌。

2.2.5 干渠向支渠分水处设分水闸;支渠向斗渠分水处设斗门,均需设计,或采用定型设计。

2.3 洪漫区田间工程规划

2.3.1 根据洪漫区不同地形和引洪斗渠与地块间不同的相对位置,分别采取以下三种漫灌方式,见图5-5。

2.3.1.1 串联式。斗渠在洪漫小区地块最高处,控制洪漫面积为狭长地形,地面坡度3°左右,将地面分成若干矩形小块,每块面积0.1~0.2hm2,地边围埂,形成高0.3~0.5m台阶,上一台的出水口即为下一台的进水口,相邻两台进水口应左右错开,最下一台的出水口下连排水渠。

图5-5 三种漫灌方式平面示意图

2.3.1.2 并联式。斗渠在洪漫小区地块的较高一侧,控制洪漫面积地面坡度10°左右,将地面建成若干矩形大块,每块面积3~4hm2,每块在斗渠一侧的最高处为进水口,另一侧最低处为出水口,并在洪漫小区地块较低的一侧,与斗渠平行设置排水渠,与各出水口相连。

2.3.1.3 混合式。在地形比较复杂的洪漫区内,有的斗渠控制的小区面积内采取串联式,有的斗渠控制的小区面积内采取并联式,形成混合式,以迅速、均匀地将洪水漫到各地块。

2.3.2 洪漫区地块要求

2.3.2.1 对各种漫灌形式,原为农地的均应事先将地面大致平整,保留均匀坡度不超过10°,地块中不应有明显的高凸或深凹的部位。

2.3.2.2 地块四周应有蓄水埂,埂高应能满足一次漫灌的最大水深,并有适量的超高(一般0.3m以上);如地面有倾斜时,应对较低一侧的蓄水埂进行具体设计。

2.3.2.3 如在荒滩淤漫造田,应结合地面平整,除去地中杂草和大块石砾。

2.3.2.4 矩形地块的长边沿等高线,短边与等高线正交。

3 设计

3.1 引洪量Q值按公式(5-13)计算

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:Q———引洪量,m3/s;

F———洪漫区面积,hm2;

d———漫灌深度,m;

t———漫灌历时,h;

k———渠系有效利用系数。

3.2 引洪渠首建筑物设计

3.2.1 拦河滚水坝

3.2.1.1 一般高4~5m,少数高8~10m,坝体应作稳定分析和应力分析。

3.2.1.2 设计参照各地小型水利工程手册进行。

3.2.2 导洪堤

3.2.2.1 应与河岸成200左右夹角,长10~20m(从渠首向上游河道延伸到接近主流),高1~2m,顶宽1~2m,内外坡比1∶1。

3.2.2.2 由浆砌料石作成永久性建筑物,也可用木笼块石、铅丝笼块石、沙袋等作成临时性建筑物。

3.2.3 引洪闸

3.2.3.1 引洪闸的尺寸,根据引洪水位、流量和引洪干渠断面确定,坝体设计参照各地小型水利工程手册。

3.2.3.2 引洪闸底应高出河床0.5m以上,防止推移质进入洪漫区。

3.3 引洪渠系设计

3.3.1 渠道比降

对高含沙水流,引洪渠长度一般不超过1000m,比降0.5%~1.0%,有条件的应进行试验确定,并符合下列要求:

3.3.1.1 不同流量的不淤比降见表5-3:

表5-3

3.3.1.2 不同土质渠道,允许最大流速见表5-4(干密度为1.3~1.5t/m3):

表5-4

3.3.1.3 渠道比降应与渠道断面设计紧密配合,达到不冲不淤。

3.3.2 渠道断面设计

3.3.2.1 梯形断面可按公式(5-14)进行计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:A———渠道断面面积,m2;

b———渠道底宽,m;

h———渠道水深,m;

p———渠道边坡系数。

不同土质渠道的渠道边坡系数见表5-5。

表5-5

3.3.2.2 依据不冲不淤流速,用公式(5-15)、公式(5-16)计算渠道断面:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:A———渠道断面面积,m2;

Q———引洪流量,m3/s;

v———引洪流速,m/s;

i———渠道比降,%;

R———水力半径,m;

C———谢才系数。

3.3.2.3 水力半径R按公式(5-17)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:R———水力半径,m;

A———渠道断面面积,m2;

x———渠道湿周,m。

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:h、b、p各值意义同公式(5-14)。

3.3.2.4 谢才系数C按公式(5-19)计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:C———谢才系数;

R———水力半径,m2;

n———渠道粗糙系数,一般土渠为0.025~0.03。

3.3.2.5 为保证行水安全,渠道堤顶应高出渠水位0.3~0.4m。

3.3.3 渠上建筑物设计

参照各地小型水利工程手册有关技术规定。

4 施工

4.1 建筑物施工

4.2 渠道施工

包括干渠、支渠和斗渠施工,一般均为土渠,不作衬砌。

4.3 田间工程施工

4.3.1 洪漫缓坡农田,应按缓坡区修梯田的要求进行平整,修成长边大致平等于等高线的矩形田块。进水一端应较出水一端稍高,一般可取0.5%~1.0%的比降。

4.3.2 田边蓄水埂,应高出地面0.3m以上,顶宽0.3m,内外坡比各约1∶1。应分层夯实,干容重1.3~1.4t/m3

4.3.3 当进水口或出水口高差大于0.2m时,都应用块石、卵石等做成简易消能设备,防止冲刷。

5 管理

5.1 引洪淤漫技术

5.1.1 淤漫时间。根据不同作物生长情况,分别采用不同的淤漫时间。

5.1.2 淤漫厚度。不同作物适宜不同厚度。

5.1.3 淤漫定额。按公式(5-20)进行计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:M———淤漫定额,m3/hm2;

d———计划淤漫层厚度,m;

y———淤漫层干容重,t/m3;

c———洪水含沙量,kg/m3

5.2 田间管理

5.2.1 淤漫地适于种植早熟作物和高秆作物,以利汛期深漫厚淤。

5.2.2 农地淤漫后应及时排除清水,并适时中耕、除草。

5.2.3 休闲地淤漫后,应适时耕翻,疏松表土,消灭杂草,耙耱保墒,防止板结和龟裂。

5.2.4 盐碱滩地淤漫泥层较薄时,不应立即排走清水,应让积水下渗,通过排渗渠泄走。

5.3 工程管理

5.3.1 每年汛前和汛后,应及时检查引洪渠首和渠系建筑物,发现问题应及时整修处理。

5.3.2 引洪过程中,始终应有专人管理,并按设计要求给各渠系和地块放水,防止引洪淤漫水量过多或不足。

5.3.3 全部渠系应是不冲不淤,每次淤漫后如发现有冲淤现象,应及时研究处理。

二、理解与实施

引洪漫地是水土保持工作中变害为利和农田建设的重要内容。由土壤侵蚀产生的洪水冲刷的都是表层土,含有较高的养分,将这些洪水有控制地引入荒滩,使泥沙沉淀,便可形成肥沃的良田,用洪水灌溉,还可以改良农田。本部分主要介绍了水土流失地区在暴雨期间引用坡面、道路、沟壑与河流的洪水、淤漫耕地或荒滩的工程规划、设计、施工和管理技术要求。还说明了本部分适用的范围。

与原标准相比,新标准还作了以下的修改:

(1)删除原标准15基本规定中开头部分,即:“根据洪水来源,分坡洪、路洪、沟洪、河洪四类,各有不同的漫地条件,应分别采取不同的引洪方式与技术要求。”因为下文中分别介绍了这四种洪水的漫地条件,所以删除上述文字。

(2)原标准15.3.1中括号内“一般是集水面积1~2km2以下”改为“一般是集水面积1km2以下”,使得标准更准确。

(3)删除不必要的赘述文字。如:原标准16.3.2.2括号中“一般共约0.3m以上”改为“一般0.3m以上”,17.2.1.2中“设计要求参照各地小型水利工程手册有关规定执行”改为“设计要求参照各地小型水利工程手册”,删除19.2.4中“防止土中盐分随水分蒸发而上升”等。

(4)删除原标准18.1建筑物施工中“包括渠首建筑物(拦洪坝、导洪坝、引洪闸等)与渠系建筑物(分水闸、斗门等)”,这些在下文中都有分别介绍,在此不作论述。

(5)删除原标准19.1.3中“一般情况下,y=1.25t/m3左右,每次每公顷漫灌水量1500~2250m3”。因为各地的实际情况不同,不能给出很确切的数据,所以删除原数据。

三、示例

引洪漫地是旱作基本农田中的一种重要类型,是干旱缺水山区集流抗旱、改良土壤、控制水土流失之有效的一项工程措施。其具有费省效优、增产效果明显、拦蓄水沙量大和改良土壤的特点。引洪漫地工程由渠首引洪工程、渠系工程和田间工程三大部分组成,采取干沟与支沟相结合,分散与集中结合,永久性和临时性工程相结合,分区配套,自成体系的布局原则,根据不同地形条件,因地制宜进行合理规划、设计、施工和运行管理。在干旱缺水山区应重视并大力发展引洪漫地工程,减轻干旱缺水和水土流失造成的危害,使之在山区的生态环境建设中发挥积极作用。

1.引洪漫地工程设计的自然条件

目前,宁夏山区有引洪漫地8.0万hm2,占山区旱作基本农田的25%。多年的实践证明,引洪漫地的主要特点有:①建设投资省。单位面积建设费用一般为压沙地、坡改梯工程的30%~60%。②改良土壤。据宁夏山区有关实测资料,与普通旱耕地相比,耕作层内引洪漫地的有机质高达40%~79%,氮高达25%~94%,磷高达38%~93%,钾高达4.4%~6.6%。③增产效益好。引洪取自于洪水中悬移质,漫地所淤积泥土,多为肥沃的表土,富含有机质,造地肥沃,增产效益显著;在黄土丘陵区,与水平梯田相比,可增产20%~50%;在干旱草原区,是原旱耕地单产的3~7倍。④拦蓄水沙量大。由于引洪漫地是拦蓄利用沟、河、坡面等客水,单位面积拦蓄量大,使较多的洪水泥沙就近拦淤利用,减轻了下游的水土流失危害。

2.引洪漫地工程的规划和设计

引洪洪水来源,大的有沟洪和河洪,小的有坡面洪水和路面洪水等类型。针对不同水源和不同洪漫区条件,应分别采取不同的引洪方式、技术要求和标准。宁夏山区引洪漫地水源主要为沟洪。在沟(河)道中下游一侧(或两岸)有位置较低且较平整的成片农田或可开发利用土地,或在沟口以外,附近有成片的川台地,通过在沟(河)道某处(或分段)修建拦洪工程和引洪工程控制,可满足引洪漫地要求,能发展引洪漫地时,修建引洪漫地工程。利用沟河汛期洪水资源发展引洪漫地时,引洪漫地工程由渠首引洪工程、渠系工程和田间工程三大部分组成。利用坡面、路面等洪水洪漫时,修集水渠将洪水引入洪漫区。引洪漫地工程采取干沟与支沟结合,分散与集中结合,永久性和临时性工程结合,分区配套,自成体系的布局原则。根据不同地形条件,因地制宜地进行合理规划、设计、施工和运行管理。规划、设计在大比例尺地形图上进行,并进行必要的现场勘测。

(1)渠首工程规划、设计。渠首引洪分为有坝引洪和无坝引洪两类。因沟(河)岸较高或宽浅式断面等原因,洪水不能自流进入渠道(取水口)时,采用有坝引洪,以抬高和保证引水位。渠首工程由拦河溢流坝、冲沙闸、引水闸三部分组成,在坝的一端或两端设引水闸,将全部或部分洪水有计划地引入渠中。当洪水能自流进入渠道时,采用无坝引洪,渠首工程由导流堤(及冲沙闸)和引水闸组成,简易的可由导流引墙和进水口组成,将部分洪水有计划引入渠中。渠首应建在沟(河)床相对较窄、岸坡稳定坚固、基岩坚实、淤泥与卵石层较浅的地段。沟(河)床较宽时,拦河坝由溢流滚水坝和拦洪土(副)坝组成。取水口必须满足自流洪漫对高程和引洪量的要求。引洪渠首工程的固定建筑物按20年一遇洪水设计,100年一遇洪水标准校核,简易工程可按10年一遇洪水标准设计,50年一遇洪水校核。根据引洪漫地的面积和形式,通过调洪计算确定引水流量和泄洪量。溢流坝高和溢流段长度的确定应满足设计水位的要求,以保证渠道引取所需流量,且使上游洪水位不超过允许值,坝顶溢流单宽流量应小于下游沟(河)道允许的数值。溢流坝宜采用重力式浆砌石结构,坝高一般不低于2m,当设计标准内的一次来洪量全部引用时,坝高应满足短时的滞洪要求,此时坝高一般不低于4m。无坝引洪的导流堤从渠首向上游沟道延伸到接近主流,导流堤与沟岸成20°夹角,长度视沟道断面与引水量大小确定,一般长10~25m,高1~2m,顶宽1~2m,内外坡比采用1∶1。可以用浆砌石或混凝土做成永久性建筑物,也可以用石笼或沙袋等做成临时性建筑物。冲沙闸用于冲沙或洪水超标时泄洪,以保证安全引水。冲沙闸与引水闸的具体设计可参照有关水利工程手册,其孔口尺寸应与定型的闸门相符。引水闸的尺寸根据引洪水位、流量、干渠断面设计,闸底应高出沟床或冲沙闸底0.5m,防止推移质泥沙进入洪漫区。洪漫区规模根据上游多年平均径流量按75%的保证率考虑,再按60%和80%的洪水量计算。漫灌定额按2400~4500m3/hm2设计。宁夏山区年降水量一般为200~400mm,集流区与洪漫区的面积比的参考值为(20~50)∶1。引水闸流量采用下式计算:

水土保持综合治理系列标准宣贯教材

式中:Q———引洪流量,m3/s;

S———洪漫区面积,hm2;

d———漫灌深度,m;

k———渠系水利用系数,取0.5~0.7;

t———漫灌历时,h。

(2)渠系工程规划、设计。引洪渠系应能控制全部洪漫区面积,输水迅速均匀,沿途不冲不淤。为适应山区洪水汇流快、历时短的特点,保证引洪漫灌,引洪渠系规划、设计遵循短渠线、大比降、级数少的原则,根据洪漫区面积大小,可设干渠、支渠两级或干、支、斗渠三级渠道。当洪漫区面积<33hm2时,一般只设二级渠道。引洪干渠长度一般不超过1km,沿干渠每100~200m设一支渠与干渠正交,沿支渠每50~100m设一斗渠与支渠相交,支渠直接控制一个洪漫小区;干渠比降为1/300~1/500,支渠为1/100~1/200,斗渠为1/50~1/100,有条件时比降应由试验确定。在干渠和支渠分水处,应设立分水闸和斗门,以控制支、斗渠引水流量。渠道断面一般采用梯形,渠堤应高出最高渠水位0.3m。渠道边坡比根据不同土质取1∶1.0~1∶2.0,渠道土质干密度应>1.3t/m3。一般按低于引洪渠流量50%的标准设计退水渠,将退水引入下游蓄水工程或洪漫区利用。

(3)田间工程。以渠系为骨架,将洪漫区分为若干小区,每一小区再分若干地块。对洪漫区进行平田整地,使洪漫地块田面坡度≤1°,洪漫田块面积0.2~0.4hm2,最大不超过0.6hm2为宜。当面积较大时,应修格埂,以利均匀洪漫。洪漫田块四周的蓄水埂,高度应满足漫灌最大水深,并有一定超高,一般高度为0.4~0.6m,顶宽0.3m,内外坡比1∶1。每个田块必须左右错开设置进、退水口,退水口底部高程应满足田间漫灌的设计最小蓄水深度。田块漫灌方式根据洪漫区的地形特点可分为串联、并联和混合三种形式。

1)串联式。供水渠在洪漫小区地块最高处,或沟壑洪水集中于沟头,控制漫灌区为狭长地形。地面总体坡度3°,将洪漫小区分成若干矩形小块,每块面积0.2hm2,田边修土埂,使上下游田块形成高度≤1.5m的台阶,上一台田块的退水口即为下一台田块的进水口,最下一台田块的退水口下连退水渠,进、退水口均应作防冲刷处理。串联式适合于上游汇流面积较小,水流集中,供水流量少,漫灌面积小的地形。

2)并联式。供水渠在漫灌小区地块相对较高一侧,控制漫灌田面平整,将小区建若干矩形大块,每块在供水渠一侧的最高处为进水口,另一侧最低处为退水口,并在漫灌小区地块较低一侧与供水渠平行设置退水渠与退水口相接。并联式适合上游汇流面积较大,或引水渠流量较大、漫灌面积大的情况,根据引水流量可同时漫灌数块田块。

3)混合式。在地形比较复杂的洪漫区内,有的斗渠控制的漫灌小区内采用串联式,有的斗渠控制的小区内采用并联式,此种漫灌形式称为混合式,可快速均匀地将洪水漫灌到各地块。

3.管理

引洪漫地工程建设利用要贯彻谁受益、谁保护、谁维护的原则,保证工程的正常、长期发挥效益。引洪漫地宜种植高秆作物。特别要加强中耕管理,注意除草;在作物苗期和成熟期要低定额小水漫灌,防止作物被淤埋和倒伏。

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