1、2018年12月14日,水土保持方案措施设计,王治国 教授/博士,水利部水利水电规划设计总院,主要内容,1.前言2.设计基本要求3.水土保持措施设计4.其它设计要求和注意的问题,2018年12月14日,2,1 前言,水土保持方案编制的关键是防治措施设计符合可行性研究的深度要求，做到工程量符合可研深度的要求，使投资估算相对准确，不致在初步设计阶段有较大的变化。因此，首先应分析水土保持防治措施规模大量、数量和分散程度。对于点式工程而言，有条件的应采用全面设计；线性工程则因水土保持措施分散，多数情况下应采取典型设计的方案，通过分类的典型设计推求工程量、推算投资，但规模较大涉及安全等问题的工程则应逐一
2、设计。,2018年12月14日,3,1 前言,目前方案编制中措施设计存在的主要问题是：1）措施设计何种类型需要典型设计，何种情况，不能采用典型设计，可研深要达到何种深度，规范并无明确规定,各行业间差别很大。2）典型设计应抽取的数量与精度要求不明确。3）典型选取的不合理、代表性较差、内容不完整，或者深度不够，没有计算的相关说明，如计算公式和参数选取的情况等。4）典型设计图不符合设计要求，如缺少平面位置图，平面和剖面图的尺寸标注不完全，没有工程量计算表和单位工程指标。5）调查勘测深度不够，教条照搬，不符合实际情况。以下就可研阶段的水土保持措施设计，做一些说明，具体工作中， 不同行业有自身的特点和需
3、求，还应根据行业要求做出相应设计。,2018年12月14日,4,开发建设项目水土保持方案编制阶段其设计深度相当于主体设计的可行性研究阶段深度，根据设计规范的规定此阶段应在做好措施总体布局的基础上，进行各项目措施的设计，通常情况下，分散的小规模的措施进行典型设计，计算出工程量单位指标，并通过单位指标估算出同类工程的工程量(要使工程量能包得住)和估算投资(要使工程投资能包得住)，较大的工程量则需进行单项设计。,2018年12月14日,5,2 设计基本要求,2.1 设计总则2.1.1 建设项目不同水土流失类型的特殊规定2.1.2 设计原则 2.1.3 不同类型建设项目的特殊规定 2.2 水土流失防治
4、措施布局 2.2.1 基本原则2.2.2 水土流失防治措施的分类2.2.3 水土保持措施布局解决的几个重要问题,2018年12月14日,6,2 设计基本要求,1、风沙区 2、东北黑土区 3、西北黄土高原区 4、北方土石山区 5、西南土石山区 6、南方红壤丘陵区 7、青藏高原冻融侵蚀区 8、平原和城市,2018年12月14日,7,2.1.1 建设项目不同水土流失类型的特殊规定,2.1 设计总则,2.1.2 设计原则,1、谁造成水土流失，谁负责治理 2、“三同时”原则 3、预防优先的原则 4、生态效益优先原则 5、综合防治，突出重点的原则,2018年12月14日,8,2.1.3 不同类型建设项目的
5、特殊规定,开发建设项目根据总体布局可分为线型和点型两种类型。线型开发建设项目是指布局跨度较大、呈线状分布的公路、铁路、管道、输电线路、渠道等建设项目；点型开发建设项目是指布局相对集中、呈点状分布的矿山、电厂、水利枢纽等建设项目。不同类型建设项目水土保持应根据其特点进行设计，需符合以下规定:,2018年12月14日,9,1、 线型建设类工程,1）应分析穿(跨)越工程的基础开挖、围堰拆除等施工组织设 计，明确弃土（石、渣）量、泥浆排放量，选择相应存放场地并布设有效防护措施。 2）对陡坡开挖地段，应在边坡上部布设截水沟、下部设置拦挡及排水设施。并遵循“先拦后弃”的原则，做好施工组织设计。 3）当隧道
6、进出口紧临江河、较大沟道时，不宜在隧道进出口布设永久渣场。 4）输变电工程位于坡面的塔基从水土保持角度应要求其位于宜采取“全方位、高低腿”型式，并布设设置拦挡和排水设施。 5）对主体工程设计中土质边坡开挖坡度超过45或高度超过30m的，应重点进行分析，提出水土保持设计坡度和高度要求以及削坡开级等方案。 6）公路、铁路等项目的取(弃)土场宜布设在沿线视线以外。,2018年12月14日,10,2、 点型建设类工程,1）堆放弃土(石、渣) 分类集中堆放，对于确不能达分类堆放要求的，应分析施工组织设计并商施工组织设计专业提出相应的方案。 2）对水利枢纽、水电站等工程，弃渣场选址应布设在大坝下游或水库回
7、水区以外。在高山峡谷地区，施工组织设计难以解决的情况下，应通过经济合理性论证，在征得水行政主管部门同意后，提出适当的解决方案。 3）对城镇及其规划区、开发区、工业园区的项目，水土保持设计应根据实际需要，提高防护标准。 4）除新疆维吾尔自治区、青海等区的干旱内陆河施工导流可根据实际情况采用自溃式围堰外，根据水土保持规定，一般不宜采用。,2018年12月14日,11,3、 点型建设生产类工程,l）应根据主体工程设计，确定需回覆表土的面积和方量，明确剥离表层土量，并布设临时集中保存场地，并采取防护措施，最终回覆利用。 2）对于露天矿山采掘场和排土场，应采取截排水和边坡防护等措施，防止滑坡、塌方和冲刷
8、，并布设土地整治、复耕或恢复林草植被恢复措施。 3）应根据主体工程水土保持分析评价，明确排土(渣、矸石等)场地并布设拦挡设施和采取植物措施，通过施工组织设计，做到弃土(石、渣)有序堆放。 4）对可能造成环境污染的废弃土(石、渣、废液)等的，应布设专门的处置场，设计符合水土保持及其它相关防治标准的要求。 5）采石场应在开采范围周边布设截排水工程，防止径流冲刷。施工过程中应控制开采作业范围，不得对周边造成影响。 6）对井工开采的矿山项目，应对主体工程设计的疏干水和地下排水进行分析评价，提出减免其对地表土壤水分和植被的影响对策或意见。对采空塌陷区（建设阶段主要是首采塌陷区）应布设保护水系、保护和恢复
9、土地生产力等方面的措施。,2018年12月14日,12,2.2 水土流失防治措施布局,1、结合工程实际和项目区水土流失现状，因地制宜、因害设防、总体设计、全面布局、科学配置。 2、在主体工程规划与总体布置上，应通过主体工程水土保持评价，对主体工程设计中的开挖、排弃、堆垫的场地，分析并布设拦挡、护坡、截排水以及其他整治措施。提出减少占用水、土资源，提高利用效率的意见，水土保持措施布局也应注重要水土资源的合理利用。同时，注重吸收当地水土保持的成功经验，借鉴国内外先进技术，注重与周边景观相协调。 3、控制和减少对原地貌、地表植被和水系的扰动与损毁，采取措施尽量保护好原地表植被。 4、在扰动区域做好表
10、土剥离、保存及回覆利用，风沙区施工过程中还应注重保护沙地表面结皮层，防治因施工扰动加剧风蚀和风沙危害，以工程、防风固沙等措施为主，辅之以必要的植物措施。,2018年12月14日,13,2.2.1 基本原则,5、应提出弃土(石、渣)综合利用的意见或措施，不能利用的应集中堆放在专门的存放地，即弃土(石、渣)场，不得在江河、湖泊、建成水库及河道管理范围内布设弃土(石、渣)场。弃土(石、渣)场应采取拦挡措施，应遵循“先拦后弃”的原则，做好施工组织设计。 6、施工迹地应采取土地整治和植被恢复等措施，恢复其利用功能。 7、项目建设过程中应注重生态环境保护，设置临时性防护措施，减少施工过程中造成的人为扰动及
11、产生的废弃土（石、渣）。,2018年12月14日,14,2.2.2 水土流失防治措施的分类,根据规范的要求常见的水土流失防治措施可分为工程措施、植 物措施和临时防护措施三大类。具体分为八类： 1、拦挡工程：包括有拦渣坝、挡渣墙、拦渣堤、围渣堰、贮灰场、尾矿库、尾沙库、赤泥库等。 2、斜坡防护工程：包括有挡墙工程、护坡工程、坡面固定工程、滑坡防治工程等。 3、土地整治工程：包括有弃土弃渣场整治、坑凹回填与利用、开挖破损面整治、整治后的土地利用等。 4、防洪排导工程：包括有拦洪坝、护岸护滩工程、堤防工程、排洪排水工程、泥石流排导工程、沟床固定与泥石流拦挡工程、清淤清障（施工过程中的淤积物）等。,2
12、018年12月14日,15,5、降水渗蓄工程：包括有坡面蓄水工程、径流拦蓄工程、专门用于植被建设的引水、蓄水、灌溉工程等。 6、防风固沙工程：包括有固沙沙障和平整沙丘等。 7、临时防护工程：大多是属于工程措施，只是保存的时间短，工程结束后地面上不再保留的措施：如拦挡措施：彩钢板、编织袋装土、草袋装土、钢支架加编织布等临时拦挡；排水和沉沙措施：临时排水沟、临时排水管、沉沙池或沉沙凼等；苫盖措施：塑料薄膜 、防尘网、防雨布等；临时植物防护：撒播草籽等。 8、植被建设工程：边坡植被建设、渣面及场地植被建设工程、护岸护滩绿化工程、道路绿化工程、生活区厂区绿化、防风林带建设、固沙造林、固沙种草等包括有拦
13、挡措施、排水、沉沙措施、苫盖措施等。,2018年12月14日,16,2.2.3 水土保持措施布局解决的几个重要问题,1、水土保持布局相当水土保持专业的规划部分，是需要认真研究的内容。应与主体工程及周边环境协调，同时要考虑水土流失防治标准的等级。 2、主体工程明显不合理，不利于水土保持措施总体布局的问题，应提出来，要求主体工程设计进行调整。 3、水土保持措施布局有条件的情况下应进行方案比选，并对较大的水土保持工程措施的规模进行分析，明确其勘测设计深度与要求。 4、水土保持生态设计理念主要是通过水土保持措施布局来实现的，因此，在不影响安全的条件下，应以植物措施为主，或植物与工程相结合，不得已的情况
14、下才采取工程措施。 5、水土保持除了保持水土以外，应通过布局解决景观建设问题或至少给其建造一个有余地的平台。 6、通过布局达到节约投资目的。,2018年12月14日,17,主体工程设计与水土保持的关系,2018年12月14日,18,主体工程水土保持评价是水土保持设计的基础，没有评价就谈不上设计。 主体工程评价的结果，并不是水土保持专业能完全解决的，通过水土保持专业提出的意见，由主体工程设计的相关专业进行修改。 水土保持设计理念应通过主体工程水土保持评价在整体设计中加以贯彻，并水土保持设计充分体现。,工程规划、布置与设计的优化作用,水土保持方案的一个重要作用就是对工程的厂址（坝址）选择、线路选取
15、、总体布置、施工组织、移民安置、专项复改建等主体工程规划设计，以及对具有水土保持功能的各子工程项目的设计进行水土保持评价，分析其是否符合水土保持的要求，并提出相应的水土保持要求、意见和建议，以便主体工程优化设计参考。同时，也是建设项目水土流失防治措施布设的前提。对于重大原则问题不能让步。,内蒙古某引调水工程设计中水土保持与环境影响对主体工程的约束作用,引水方案，水源水库隧洞调蓄水库 原规划调度方案：小流量，全年调水，水源水库库容大，隧洞洞径小，调蓄水库库容小。 调整方案 水源水库隧洞调蓄水库 原规划调度方案：大流量，汛期调水，水源水库库容小，隧洞洞径大，调蓄水库库容大。 （水土保持方案和环境影
16、响评价中提出采用后经进一步论证，采用了调整方案。,河口村水库工程水土保持评价结果,总库容亿立方米，太行山区年输沙量万立方米。死库容立方米。 在库区弃渣万立方米，占死总库容的。（强制条文及不合理性），占用良好耕地弃渣（近万立方米） 全面调整，提出新的方案。要求弃渣场全部调整到下游的荒沟。,2018年12月14日,21,对工程总投资的影响与控制作用 1、防治方案投资作为水利工程概算第二大部的的第三项，纳入主体工程投资，参与总投资控制。水土保持方案本身的投资一般仅占主体工程投资的1%4%，对工程总投资的控制影响不大，但大项目也要参与控制。 2、关于方案提出的修改要求和意见对工程设计方案比选等产生投资
17、影响对主体工程总投资控制的影响可能会更大。由于目前水土保持方案对主体工程设计尚未能起到应有控制与约束作用，因而其对投资控制的影响和作用有多大尚不清楚，这是今后应特别关注的问题。,水土保持设计理念,设计理念是概念性的，这种概念是通过设计人员的设计来体现的。 虽然行业、项目间的设计千差万别，但设计理念是相通的。 水土保持理念首应作为水土保持专业对主体评价的准则和行为，对不符合水土保持理念的内容，应提出修改的意见，并要求主体设计各专业协调贯彻。水土保持理念应融入主体工程总体设计中，要使设计人员均按这一理念完善设计 水土保持本身设计更应加以体现，并提出具体的方案。,2018年12月14日,23,水土保
18、持方案与设计是贯彻水土保持法规定的“三同时”制度的一个重要环节。可行性研究阶段水土保持方案是具有法律约束力的，经水行政主管部门批复的设计文件，既是对工程设计、施工、管理的法律约束，又是水土保持后续设计的指导性技术文件。因此，水土保持设计理念首先必须符合有关水土保持法律法规的规定与要求。,执法理念,水土保持方案应本着事前控制的原则，树立对主体工程设计的约束性理念，在可行性研究阶段起到对主体工程设计的约束性作用。 水土保持方案及设计是主体工程的重要组成部分，不能弄清主体工程设计就不可能做出好的水土保持设计文件。同时，水土保持方案及设计应对主体工程设计提出约束与优化的要求，或者说是对主体工程设计提出
19、约束条件。这不仅要求水土保持设计人员必须弄清主体工程设计中与水土保持有关的关键环节，从水土保持角度提供工程优化设计合理的建议与要求；同时也要求工程有关设计人员，特别是规划、水工、施工组织设计、移民专业的设计人员懂得水土保持基本原理并树立水土保持对工程设计的约束性理念，在设计中落实水土保持专业提出的建议与要求。水土保持专业应与有关专业充分协调，只有这样才能在设计阶段做到真正的“预防优先”。,约束性理念,拉西瓦水电站施工道路大部分采用隧洞，减少了植被破坏和渣场数量，将洞渣集中堆放，平整后用于生产加工区和生活区，节约了土地，提高了土地使用效益。,云南省公路、公路建设根据当地地形地貌情况，增加桥、隧比
20、重，采用桥、隧、堤结合的办法，大大减少了植被破坏，水土保持效果明显。,水土保持是生态建设与恢复的主体内容，方案与设计应树立生态学理念，即本着保持水土，恢复可持续发展的水土资源，改善生态和环境，提高植被覆盖率的设计理念。在设计中充分体现植物优先，植物与工程相结合，强化工程设计与生态景观建设的协调。近年来，我国高陡边坡等水土流失治理中已形成了植物与工程相结合的水土保持技术体系，特别是高速公路设计中正越来越多地体现了水土保持设计的生态学理念。,生态学理念,溪洛渡水电站在建设过程中，将淹没区需要砍伐的树木提前移植出来进行假植，为将来建设区植被恢复准备苗木，即保护了林木，又节约了绿化方面的资金。,三峡大
21、坝下游右岸施工区绿化,工程建设弃渣是造成水土流失的主要原因。因此，水土保持设计方案中经常将弃渣看成是不得以需处理和防护的废物，实际上弃渣本身也是一种资源，如何利用是一个重要问题。如工程建设中弃渣很多可以用于本工程或其它的回填利用，也可以加工程成砂石料利用，还可以回填于取土场或荒沟造地，在平原城市景观建设中用来堆山造景；实际弃渣也是一种资源，设计中加以考虑就能尽可能利用。水利工程建设中的腐殖土和表土（工程上称为无用土）、库区清理的植被等均可考虑利用。因此，水土保持设计中首先应考虑综合利用，或从综合利用的角度提出水土保持的建议，供主体工程设计参考。,资源综合利用的理念,台湾某工程的 弃渣场造景,与
22、主体工程设计协调的理念,总体规划与布置的约束与优化( 规划专业) 占地面积减少（与规划、移民、施工组织专业），与总体布置、选线选址、运距控制等有关。 土石方平衡与弃渣量减少（施工组织专业） 弃渣场与取料场选择（地质、施工组织专业） 先拦后弃（原则，施工组织） 不同行业差别很大，电厂的可研很粗，水电可研较细。主体设计专业划分也不同。应处理好之间的关系） 主体工程评价的意见、要求和建议需要各个专业落实。,弃渣场场址比选,主体工程渣场比选是否属于水土保持方案内容。（水电系统已将此部分内容纳入方案中，当然应与主体设计人员协商） 渣场比选主要水土保持问题，当然要考虑经济问题，主要是考虑运距、装运设备、运
23、渣道路、征地移民等问题，水土保持人员能否解决，这是一个认识问题，而不是一个设计问题，实际上目前除了水土保持专业重视之外，其它专业相对重视程度明显不够。 目前，多数情况主体工程提出了一个大概的渣场布置，一般不做比选，有的甚至没有地形图，弃渣容量也是一个大概数。因水土保持方案必须进分析评价，并予以比选确定。水土保持有权对弃渣场选址不合理的予以否决，也有权在与施工组织专业协调的基础上对弃渣场做重新安排。,采石场、取土场场址比选,因涉及石料和土料的质量问题，且需要钻探取样，并进行岩土力学分析。因此，一般应由主体工程设计初选确定。 水土保持方案应对石料场比选进行分析评价，采石取土场选在滑坡、泥石流易发区
24、等水土流失易发区、城市景观、自然保护区、森林公园、湿地保护区域的可能造成严重水土流失危害的，且为不可逆的情况下，应根据水土保持法和地方法规，予以否决。如深圳市在某水库建设中，水土保持方案否决采石选址，导致主体工程设计方案全面修改。 取土场与取石场一般在可行性研究阶段仅是储量与分布的概念，一般比实际开采面积大23倍，地质钻探资料不足的，储量不准确的情况下，可能更大，因此在计算防治责任范围时必须高度重视。,施工组织设计注意的问题,与主体工程进度的衔接。 远离主体工程的弃渣场、采石场、取土场水土保持的施工组织设计。 初步设计阶段应进一步明确水土保持施工进度安排。,土石方平衡问题,土石方平衡一般是由施
25、工组织设计专业（或土建、水工等专业）计算的。 各行业在同一阶段深度相差很大。 土方平衡与运距及移民征用地关系密切 主体工程土方平衡一般很少考虑水土保持的要求，如表土工程称为无用土要弃掉，水土保持则要求剥离保存。 水土保持专业学会如何进行土石方平衡，切忌闭门造车。,设计投资控制是工程建设项目前期工作的关键，水土保持工程作为工程建设的组成部分也应充分重视投资控制。方案与设计既要从水土保持方面向主体提出优化设计和投资控制的建议，同时自身也必须进行方案比选，不断优化设计，控制投资，以获取最大的生态、社会效益。,控制投资的理念,3 水土保持措施设计,3.1 水土保持措施设计任务与方法 3.2 拦渣工程设
26、计 3.3 防洪排导工程设计 3.4 斜坡防护设计 3.5 土地整治设计 3.6 降水蓄渗工程 3.7 植被建设设计 3.8 防风固沙工程设计 3.9 临时防护工程设计,2018年12月14日,41,3.1 水土保持措施设计任务与方法,水土保持防护措施投计中包括大型拦渣工程、取土场整治工程、边坡绿化工程等一般均进行单项设计。当中有很多是主体工程运行必不可少的(例如贮灰场、尾矿库、尾沙库、赤泥库等)，有的对主体工程安全运行影响巨大(例如泥石流排导工程、沟床固定与泥石流拦挡工程)，有些是主体工程的设计的内容，有些需要水土保持方案设计。单项工程设计的前提是勘测，应根据有关规定上，达到可行性研究阶段地
27、质查勘和测量的深要求。设计断面及度符合可行性研究阶段的深度，如拦渣堤在山区丘陵区根据地形条件，每50100m应有一个断面设计，平原区100200m应有一个断面设计，并应有纵横剖面图。,2018年12月14日,42,3.1.1 单项工程设计,大部分水土保持措施规模小、数量大而分散，典型设计是主要的方法。1）水土流失防治措施典型选取的原则和方法 （1）分区分类选择典型设计，针对不同地貌、地质情况、不同材料类型的措施要分别选取典型； （2）不同措施类型选择典型的数量和要求不同； （3）对措施数量大的，可在同一种措施内选择多个典型设计，采用加权平均的方法计算工程量；一般可采用算术平均值。,2018年1
28、2月14日,43,3.1.2 典型设计,（1）说明各种典型设计采用的设计标准； （2）给出各种典型外形尺寸确定的依据和相关内容； （3）给出各种措施典型稳定分析的相关内容； （4）给出各种措施典型的平面位置图； （5）给出典型措施设计的平面图和剖面图； （6）典型设计的各相关尺寸要标注完整； （7）典型设计所有相关工程量计算齐全，核算准确； （8）计算出典型设计工程量的单位指标。,2018年12月14日,44,2）水土流失防治措施典型设计的具体要求,3.1.3 案例分析,案例：某高速公路推荐线路全长70.60km，隧道及路堑开挖施工中弃渣较多，设有弃渣场8处，弃渣量为97.71万m3。全线的弃
29、渣场如下表所示，请选择防治措施的典型。,从弃渣场的水土流失防治措施来看工程措施有挡渣墙(坝)、截排水设施、土地整治、运渣道路建设等项目；植物措施有恢复林草地等项目；临时防护措施有表土剥离、临时挡护等项目。从表中我们看到这8个弃渣场，既有坡面形的又有沟道形的，既有土坡、土沟又有石坡、石沟，因其挡渣墙(坝)高度、长度相差较大，截排水设施(特别是消能设施)相差较大，因此应对其分别进行选取。1) 从坡面形的3个弃渣场来看，在风化岩上的挡渣墙(3#弃渣场)和在土地上的挡渣墙(1#和6#弃渣场)应分别选取典型；在风化岩上的挡渣墙可采用浆砌石重力式挡渣墙，在土地上的挡渣墙可采用浆砌石重力式挡渣墙，也可采用土
30、的拦渣坝。可选取3#和6#弃渣场做为挡渣墙(坝)的计算典型。2) 从坡面形的3个弃渣场来看，3#弃渣场的集水面积最大为0.18km2，可选取其做为截排水设计的计算典型。3) 从沟道形的5个弃渣场来看，在风化岩上的挡渣墙(4#和7#弃渣场)和在土地上的挡渣墙(2#、5#和8#弃渣场)应分别选取典型；在风化岩上的挡渣墙因其高为7和10m，可采用浆砌石衡重式挡渣墙或砼悬臂式、扶壁式挡渣墙，在土地上的挡渣坝宜采用土的拦渣坝。若4#和7#弃渣场的挡渣墙采用的结构形式相同，可选取7#弃渣场做为挡渣墙的计算典型；选取8 #弃渣场做为挡渣坝的计算典型。,4) 从沟道形的5个弃渣场来看， 4#弃渣场的集水面积最
31、大为0.20km2，可选取其做为周边截排水设计的计算典型。5) 从沟道形的5个弃渣场来看， 4#弃渣场的堆渣容积和占地面积最大，可选取其做为沟内排水设计的计算典型。6) 从坡面形的3个弃渣场来看，在土地上的6#弃渣场占地面积最大，其表土剥离也最多，可选取其为坡面形临时防护措施的典型。7) 从沟道形的5个弃渣场来看，在土地上的5#弃渣场占地面积最大，其表土剥离也最多，可选取其为沟道形临时防护措施的典型。8) 对以弃土为主的弃渣场和以弃渣为主的弃渣场分别选取典型进行植物措施的布设。9) 因运渣道路采用的标准相同，可直接进行典型的防治措施布设。,3.2 拦渣工程设计,2018年12月14日,48,3
32、.2 拦渣工程设计,3.2.1 拦渣工程设计的关键问题,3.2.2 设计原则与要求,3.2.3 拦渣坝设计,3.2.4 拦渣墙,3.2.5 拦渣堤,3.2.5 围渣堰等,1）拦渣工程的首要设计问题，是渣体本身的稳定性 2）不同弃渣场因堆放的位置不同采取不同的挡墙方式，但不管什么方式，挡墙是很难起到抗滑稳定作用的，拦渣工程本身是起对弃渣的拦挡作用，稳定计算是挡墙本身是否稳定的问题。这一点在设计中必须引起足够的重视。 3）现有水利工程规范对弃渣场的稳定分析及弃渣排放工艺没有明确规定，建议参考露天矿山排土场设计规范进行。,2018年12月14日,49,3.2.1 拦渣工程设计的关键问题,3.2.2
33、设计原则与要求,1）设计原则（1）拦渣工程类型应根据弃渣量及其堆放位置、形式、高度、周边地形状况与水文地条件确定。 （2）总体布局应统筹考虑上下游行洪安全，防洪标准应按国家标准及行业标准执行。 （3）拦渣工程应以少占耕地为原则，尽量选择荒沟、荒滩和荒坡等，并力求与造地结合起来。 （4）对防洪、稳定及安全有特殊要求的，可根据有关规范适当提高设计标准。,2018年12月14日,50,2）设计要求,（1）根据主体工程设计和调查核实，确定弃渣量，初步明确弃渣任务与规模，初步拟定可行的弃渣方式和场所。 （2）进行必要的水文和地质查勘，从技术、经济多方面比选分析弃渣及防护方案，包括工程类型、型式、规模、数
34、量、位址、布局及建筑材料来源等。 （3）对周边环境安全产生较大影响的特大型弃渣场，应进行专门调查与研究，水土保持设计应结合环境保护要求。,2018年12月14日,51,3.2.3 拦渣坝设计,2018年12月14日,52,2018年12月14日,53,表3-1 水土保持治沟骨干工程的防洪标准,若采用初级坝形式则坝高一般810m。,表3-2 坝高与超高关系表,3.2.4 拦渣墙,2018年12月14日,54,设计内容,渣体及上方与周边来水处理,墙址及走向选择,墙型选择,断面设计,拦渣墙设计要求,稳定性分析,悬臂式挡渣墙,扶壁式挡渣墙,重力式挡渣墙,地基承载力验算,基础处理及其它,抗倾覆稳定分析,
35、抗滑稳定分析,摩擦系数值,3.2.5 拦渣堤,2018年12月14日,55,1) 拦渣堤设计要求： (1)拦渣堤应尽量选择在河道较宽处，尽量避免在河流凹岸侧建设。尽量减少占用河床的面积。 (2)布设要求主要包括：拦渣堤建设前，应按照河道管理条例的要求，征得相应河道管理部门的批准。拦渣堤的设计应与其相应的河道的防洪标准相对应。拦渣堤(坝)的建设过程中，泥土石不得进入河道，在弃渣过程中，不能有弃渣进入河道。确保工程质量。 (3)拦渣堤堤线选择与河流治导线可参照本规范附录C中堤线选择与平面布置。,(4)拦渣堤分为沟岸拦渣堤、河岸拦渣堤两种类型。弃土、弃石、弃渣堆置于沟道边时，采用沟岸拦渣堤；弃土、弃
36、石、弃渣堆置于河道边时，采用河岸拦渣堤。 (5)防洪标准需满足以下要求：拦渣堤设计须同时满足防洪和拦渣的双重要求。拦渣堤的防洪标准与堤防工程相同，参照开发建设项目水土保持技术规范附录C规定执行。拦渣堤高度确定。堤顶高程须同时满足防洪与拦渣的双重要求，取二者的大值。防洪堤高根据设计洪水、风浪爬高、安全超高、拦渣量综合确定。,2018年12月14日,56,防洪标准：拦渣堤与拦洪坝一般可根据乡村防护区的等级确定防洪标 准。见下表。,2018年12月14日,57,表3-3 乡村防护区的等级和防洪标准,注：来自防洪标准（GB50201-94）,2) 拦渣堤的设计,（1）拦渣围堰拦渣围堰的断面设计及稳定分
37、析，可参照拦渣墙来进行。不考虑围堰整体结构的影响，因此设计出的断面尺寸和稳定性都是偏于安全的。 （2）尾矿（沙）坝、贮灰坝尾矿（沙）坝、贮灰坝一般由初期坝、堆积坝两部分组成。 贮灰坝、尾矿（沙）坝设计请参照火力发电厂灰渣筑坝设计技术规定（DL/T504595）有关国家及行业标准执行。,2018年12月14日,58,自嵌块挡土墙是重力式结构，主要依靠自嵌挡土块块体自重来抵抗动静荷载，达到稳定的作用。此结构无须砂浆施工，依靠带有后缘的块与块之间嵌锁作用和重量来防止滑动倾覆。自嵌块也可同水平放置的拉接网片共同使用来增大墙体结构的有效宽度和重量。,2018年12月14日,59,自嵌式景观挡墙,万家寨水
38、利枢纽下游拦渣堤,辽宁鞍钢某铁矿的尾矿库,3.3 防洪排导工程设计,2018年12月14日,66,3.3 防洪排导工程设计,3.3.1 护岸护滩工程,3.3.2 拦洪坝设计,3.3.3 排洪排水工程设计,3.3.4 格栅坝设计,3.3.5 停淤工程设计,3.3.6 排导工程设计,2018年12月14日,67,3.3.1 护岸护滩工程,2018年12月14日,68,3.3.2 拦洪坝设计,2018年12月14日,69,3.3.3 排洪排水工程设计,设计内容,钢筋混凝土箱形涵洞,钢筋混凝土盖板涵洞,浆砌石拱形涵洞,排洪涵洞,排水工程,排洪工程（排洪渠 ）,排洪渠设计的原则,排洪渠断面确定,坡面洪峰
39、流量确定,末级固定排水沟设计,除涝排水沟设计,排水工程布设,排水沟纵、横断面设计,2018年12月14日,70,3.3.4 格栅坝设计,格栅坝是在沟中用混凝土、钢筋混凝土或浆砌石修筑重力坝，其过水部分，用钢材或其它建筑材料做成格栅，拦截泥石流中的巨石与大漂砾而使其余泥水下泄，减小石砾冲撞。格栅坝上的过流格栅有梁式、耙式、齿状等多种形式。 1）梁式坝：在重力坝中部作溢流口，口上用钢材作横梁，形成格栅，梁的问隔应能上下调整，以便根据坝后淤积和泥石流活动情况及时将梁的间隔放大或缩小。溢流口尺寸一般为矩形断面，高为h，宽为b，则高与宽之比1.52.0。 2）耙式坝：坝和溢流口做法与梁式坝相同。不同的是
40、，在一流口处用钢材做成耙式竖梁，形成格栅。,3）齿状坝：将重力坝的顶部做成齿状溢流口，齿口采用窄深式的三角形、梯形或矩形断面。齿口尺寸，主要确定齿口的身宽比，一般要求深：宽=1：12：1。4）桩林：垂直与沟中流向，布置两排或多排桩。每两排桩上下交错成“品”字型。5）拦沙坝：拦沙坝用来与栅格坝、桩林相配合，拦蓄经筛滤后的沙砾与洪水，巩固沟床，稳定沟坡，减轻对下游的危害。有关拦沙坝设计见有关章节。,2018年12月14日,71,根据不同的地形条件，选择修建侧向停淤场、正向停淤场或凹地停淤场，将泥石流拦阻于保护区外，同时，减少泥石流的下泄量，减轻排导工程的压力。,2018年12月14日,72,3.3
41、.5 停淤工程设计,停淤工程设计,1、侧向停淤工程：,2、正向停淤场：,3、凹地停淤场：,当泥石流出沟处前方有公路或其他需保护的建筑物时，在泥石流堆积扇的扇腰处，垂直于流向修建正向停淤场。,当堆积扇和低阶地面较宽、纵坡较缓时，将堆积扇径向垄岗或宽谷一侧的山麓做成侧向围堤，在泥石流前进方向构成半封闭的侧向停淤场。,在泥石流活跃、沿主河一侧堆积扇有扇间凹地的，修建凹地停淤场。,具体设计（链接）,具体设计链接,具体设计（链接）,在需要排泄泥石流，或控制泥石流走向和堆积的地方，修建排导工程。根据不同条件分别采用排导槽或渡槽等形式。,2018年12月14日,73,3.3.6 排导工程设计,防洪排导工程设
42、计应注意的问题,1 南方北方的差异，南方排水对保持水土尤为重要，北方则应蓄排结合。 2 设计依据，防洪与排水之间的差异。 3 设计洪水或设计来水量、来水形式与排水形式之间的关系。 4 断面优化、设计尺寸与施工要求。 5 综合措施应用对排水的影响。 6、泥石流排导与排水不同。,初拟设计断面,弃渣场截流排水沟,泥石流拦挡工程,3.4 斜坡防护设计,护坡工程主要有：削坡开级、削坡反压、砌石护坡、混凝土护坡和喷锚护坡工程等。削坡开级工程的主要作用在于防止中小规模的土质滑坡和岩质斜坡崩塌。当斜坡高度较大时，削坡应分级留出平台。削坡反压工程是在滑坡体前面的阻滑部分堆土加载，以增加强抗滑力。为防止崩塌，也可
43、在坡面修筑护坡工程进行加固，这比削坡节省投工，速度快。,2018年12月14日,84,3.4 斜坡防护设计,2018年12月14日,85,2018年12月14日,86,表3-4 各种土类填土土坡的稳定坡度(高度：水平距离),2018年12月14日,87,表3-5 碎石土边坡总坡比(高度：水平距离)参考值,注：以上两表来自水工设计手册,2018年12月14日,88,表3-6 各类土的挖方边坡坡度,汾河治理中模袋混凝土,充沙管袋,护坡新工艺,混 凝 土 框 架 嵌 锁 块,框格型充沙模袋,滑坡治理措施,排水 消坡减载 抗滑桩 其它,2018年12月14日,94,预应力锚索（南昆铁路八渡车站滑坡）,
44、3.5 土地整治设计,土地整治工程包括三个方面：一是坑凹回填，一般应利用废弃土石回填整平，并覆土加以利用，也可根据实际情况，直接改造利用；二是渣场改造，即对固体废弃物存放地终止使用以后，进行整治利用；三是整治后的土地根据其土地质量、生产功能和防护要求，确定利用方向，并改造使用。,2018年12月14日,96,土地整治设计,2018年12月14日,97,土地整治,3.6 降水蓄渗工程,降水蓄渗工程是指针对建设屋顶、地面铺装、道路、广场等硬化地面导致区域内径流量增加，所采取的雨水就地收集、入渗、储存、利用等措施。该措施既可有效利用雨水，为水土保持植物措施提供水源，也可以减少地面径流，防治水土流失。
45、在干旱、半干旱地区及西南石山区的新建、改建、扩建工程更应加强雨水利用工程的设计和建设内容。北京、天津等地区已制定有关文件，规定在城市建设项目的水土保持设计文件中必须进行雨洪利用设计，要求雨水集蓄利用设施与主体建设工程同时设计、同时施工和同时投入使用。,2018年12月14日,100,2018年12月14日,101,降水蓄渗工程设计,降水蓄渗措施,北京市要求水土保持方案中必须有雨洪利用的方案。水损失在下步开发建设项目水土保持修订中将作为一个单独的章节。 水损失是指破坏自然局地水循环下的地表径流损失，这在北方尤为重要。 地面硬化了，土不流失了，水在流失。水流失了，面污染也就随这产生了，地面硬化应严
46、格控制，林草面积一定达了要求的比例。如建设部规定，新建城市绿化率30%，旧城改造25%，水土流失防治指标中的林草覆盖率就是考虑了这一点。北京市已经这样做了。 充分利用径流，用水土保持植物措施的建设，这里就涉及排蓄引用结合的问题。,水流失量主要是考虑各项建筑的修建，道路的硬化，使得流域范围内入渗能力降低，雨水在土壤内的渗入量降低，产生的水的损失，用下式计算。 Q=A(21)H/1000 式中：Q工程建成后由于建筑物的建设和地面硬化每年损失的水量（m3）A本工程建筑及地面硬化面积（m2）1地面硬化前径流系数2地面硬化后径流系数H年平均降雨量（mm）,国标中对硬化面积和绿化的规定,硬化面积宜限制在项
47、目区空闲地总面积的1/3以下，地面和人行道路的硬化结构宜采用透水形式。 3、应恢复并增加项目 区林草植被覆盖率、植被恢复面积，以达到项目区空闲地总面积的2/3以上。,如榆林-靖边高速公路在公路沿线建了几十个水窖，可大大缓解植物需水矛盾。,渗透技术的措施 这类技术措施也很多，但很多技术问题尚未完善解决 渗水方砖、框格种草,2018年12月14日,108,混凝土植草砖只有30%空隙，在夏日阳光下温度高达50度以上；混凝土植草砖每块独立，必须浇筑混凝土垫层基础，方可保持平整；混凝土植草砖很容易在温度变化及霜冻时开裂破损，混凝土植草砖每平米250千克。,混凝土植草砖,3.7 植被建设设计,2018年1
48、2月14日,110,开发建设项目水土保持中的植被建设工程包括对弃渣场、取土场、石料场及各类开挖扰动面的林草恢复工程，以及工程本身的各类边坡绿化和生活区、厂区、管理区及施工道路等区域的植被绿化。,2018年12月14日,112,图3-1 水力喷播植草护坡典型设计图,图3-2 格状框条铺草皮护坡正视图,图3-3 植生带示意图,图3-4 框架内加筋固土植草,2018年12月14日,113,图3-5 预应力锚索框架地梁植被护坡示意图,图3-6 预应力锚索地梁植被护坡图示,图3-7 厚层基材喷射植被护坡基本构造示意图,根据风化程度，可分别采取如下措施：矸石风化壳达10cm左右，可采取无覆盖方式植树造林（
49、图5）。风化壳510cm， 5mm以下碎屑颗粒达60左右，小于0.25mm的颗粒达10以上时，可直接播种豆科与禾本科牧草，或采用薄覆盖(覆土10cm左右)方式种植（图6a）。未风化或风化度很低的矸石复垦场地，必须盖土3050cm，即采用厚覆盖方式，进行植被恢复（图6b，6c）。图6c中的隔离层可以是粘土、碱性物料或其它物料。为防止漏水，可采用粘土作为隔水层，起保水保肥的作用；为防止酸害，可采用碱性物料作为隔离层，如石灰。,图3-8 不覆土种植模式,图3-9 覆土种植模式 a-薄覆盖；b-厚覆盖；c-覆盖加隔层离图,案例：矸石场造林,不覆土在石砾坡上造林,边坡植生带防护,蜂巢式网格植草护坡,深圳市在裸岩治理中，乔、灌、草结合，乔灌为主，植被恢复快，景观效果好。,3.8 防风固沙工程设计,风沙区或易遭受风蚀的地区进行开发建设，因开挖地面、破坏植被，必然加剧风蚀和风沙危害，对此危害不进行防治，项目区的开发建设也会受到影响。因此必须采取防风固沙工程来控制其危害。,2018年12月14日,121,2018年12月14日,122,防风固沙 工程设计,
