CN100577918C - 一种治理水土流失的流域堰系及其构筑方法 - Google Patents

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本发明公开了一种用于治理水土流失的流域堰系及其构筑方法,是治理水蚀性水土流失的工程类措施。本发明提出利用雨后水流的天然能量和泥沙资源,以土工布作为包装材料灌装模袋,构筑模袋体,吹填、淤积土体。在河道沟谷及其支流中构筑单堰、梯堰,淤积多层次的河谷平原和河岸阶地,构成河道沟谷堰系;在坡面上构筑首堰蓄集坡面径流泥水,通过组织首堰溢流和铺设管道自流灌装模袋,构筑沟堰和坡堰,淤积、吹填下坡面的沟谷和梯田,构成坡面堰系;在塬和梁的边缘地带构筑沟堰、坡堰和圈闭堰,恢复和保持塬梁边缘的完整平坦形态,构成塬梁边缘堰系;河道沟谷堰系、坡面堰系和塬梁边缘堰系构成流域堰系,实现以工程措施全面治理流域水土流失的目的。

Description

一种治理水土流失的流域堰系及其构筑方法 技术领域
本发明涉及水土保持技术领域治理水蚀性水土流失的流域堰系及其构筑方法。
背景技术
水土流失是我国的头号生态环境问题。造成水土流失的自然原因主要是水、风、重力和 冻融侵蚀。水土流失的含义主要是指土壤侵蚀,对于水土流失的治理也主要是针对土壤流失 的治理。对于水蚀性水土流失主要是采用植物措施、耕作措施和工程措施来进行治理。
在各种类型的水土流失中,能同时造成水和土壤大规模流失的只有水蚀,其发生的范围 也最为广泛。甚至在某些干旱地区由于植被欠缺,暴雨集中等原因,水土流失的情况反而更 甚。在我国东北平原的黑土流失地区,北方土石山区,南方红壤丘陵区,西南石灰岩地区及 其他地形起伏较大的地区,其广泛分布的河道沟谷和坡面都存在不同程度的水土流失。在我 国的黄土高原,除存在河道沟谷和坡面水土流失之外,还存在塬和梁的边缘侵蚀这类独特的 地貌形态,从而构成了最为复杂的水土流失系统,成为最严重的水土流失地区。无论对于哪 种水土流失系统,单一的治理措施都不能达成全面有效的治理。
治理河道沟谷中的水土流失以黄河流域建设淤地坝所发挥的作用最为突出。黄河上中游 管理局编著的《淤地坝系列丛书》(中国计划出版社2005年6月第一版)对淤地坝建设作了 详细介绍。建设游地坝是一种行之有效的河道沟谷水土保持方法,已得到广泛的应用。但也 存在一些不足之处,主要是在拦蓄泥沙的同时也阻断了下游水源。由于地下水位提高和盐碱 沉积,使越来越多的淤积平原出现沼泽化和盐碱化,从而产生新的环境问题。淤地坝淤沙造 地是利用水坝淤积的原理,需要若干年时间才能淤满。在整个淤积过程中坝体所直接发挥的 是水坝的功能,是按照水坝的技术要求设计、建造和管护的,因而存在形体庞大,技术标准 高,投资规模大,管护困难多的情况,并承受溃坝等重大风险。在水土流失严重而急需重点 治理的多粗沙流失地区,却由于存在坝体渗透和稳定等技术问题而难于得到应用。
在河道沟谷中建设淤地坝普遍把非雨季作为有利季节,加紧施工,连续建造完成。水坝 只要蓄水都会使上游来水减缓并趋于平静。根据水力学理论,水流对泥沙的输送能力与其流 速的高次方成正比,泥沙呈现近源沉积形态。绝大多数淤地坝与其它水坝不同,除溢洪之外 无其他排水,对水下泥沙淤积不施加任何主动的人工影响,因此,淤地坝淤积属于三角洲淤 积。蓄水水面相当于湖海平面,淤积体呈现台地形态发展,表面较平缓,下游边缘形成陡坎 并逐渐向坝体推进。陡坎与坝体之间始终保持较完整的水体,水体随陡坎的不断推进而向坝 体退缩。这就是淤地坝需要几年甚至几十年才能淤满,而作为水坝长期承受诸多风险和管护 困难的原因。
各类坡面以及塬和梁的边缘地带也是主要的水土流失地区,而且其广阔的降水区域又为下游河道沟谷的更剧烈侵蚀提供主要能量。在坡面上采取的常见工程措施是修筑梯田。传统 的梯田修筑一般是以人力将坡面修成阶梯状,并采用干砌毛石或夯土作为护坡。普遍存在劳 动强度大,效率低等问题,大多坡面尚未得到治理。坡面和塬梁边缘的支毛沟谷是河道沟谷 形成的初期形态,其向源侵蚀发展迅速,危害尤甚。对支毛沟谷的治理主要是采用砌石、竹 柳编篱和混凝土等材料构筑谷坊,虽然具有比较好的治理效果,但仍然存在劳动强度大和材 料来源等方面的问题而应用不多。
塬和梁的边缘地带至今还是普遍没有设防的一种水土流失地貌,还普遍任由径流冲刷, 沟头发展,岸壁崩坍,边缘退缩。
由于现有技术还不能形成全面的流域工程治理体系,对流域范围内的河道沟谷、坡面、 塬梁边缘水土流失还未能进行协同、统筹和全面的工程治理,所以,各种单一工程措施的治 理效能都存在很大的局限。游地坝虽然能够有效治理河道沟谷的水土流失,但对于流域水土 流失系统来说,在坡面和塬梁边缘的水土流失未得到有效和全面治理的情况下,单纯对河道 沟谷所采取的任何工程措施都将是无休止的。
发明内容
本发明提出一种治理水蚀性水土流失的流域堰系及其构筑方法,属于治理水土流失的工
程类措施。所要解决的技术问题是:对应构成最完整流域水土流失系统的河道沟谷、坡面和 塬梁边缘这三种典型水土流失地貌及其流失特点,利用径流泥水灌装以土工布作为包装材料 的模袋构筑模袋体,吹填、淤积土体,蓄积水源;在河道沟谷中构筑多座单堰、梯堰,以竖 井和水平井调控蓄水,淤积多层次河谷平原和河岸阶地构成河道沟谷堰系;在坡面沟谷中构 筑多座沟堰淤积泥沙,恢复坡面完整,构筑多道坡堰淤积坡面梯田构成坡面堰系;在嫘和梁 的边缘地带构筑沟堰、坡堰和圃闭堰保持水土构成塬梁边缘堰系;河道沟谷堰系、坡面堰系 和塬梁边缘堰系构成流域堰系。克服现有技术存在的缺点,实现以工程措施全面治理流域水 土流失的目的。
这里所称的流域是指能够构成一个单独的水蚀性水土流失系统的天然汇水区域。流域堰 系作为治理流域水土流失的工程体系,既包括所构筑的各类堰体,也包括由堰体淤积的各类 土体及其蕴涵的水资源。流域堰系的各种堰体采用多种相近的方法构筑,但总体上都是利用 河道沟谷和坡面径流的天然能量灌装和构筑各种模袋体,吹填和淤积土体。模袋体包括采用 土工布袋灌装泥沙所构筑河道沟谷堰系的消力池、护底堰、模堰、河岸护坡、溢流堰、护岸 堰,以及坡面堰系和塬梁边缘堰系的沟堰、坡堰、圏闭堰等。土体包括土堰、坪土层、以及 河谷平原和河岸阶地等。水资源则蕴涵于各类土体之中。
1、河道沟谷水土流失治理
本发明根据河道沟谷的水土流失特点、泥沙淤积规律并针对现有技术存在的问题,采取 雨季筑堰,就地取材,充分利用雨后径流的天然能量和泥沙资源,少蓄水,低筑堰,科学整 流,充分消能和堰体与淤积平原持续交替加高的技术路线。梯堰构筑的越高,就能使河谷平原淤积的越髙,使河道沟谷的侵蚀基准面抬升的越髙, 淤积面积就越大,泥沙淤积量和地下水蓄集量就越多。堰体构筑与淤积平原持续地交替加髙, 除受上游沿河道路、桥梁和村落等条件影响外,所能形成的髙度在河岸及其两岸山体范围内 不受限制,最终都可以超过相同地点建造的坝体高度。
在河道沟谷中筑堰,应构筑尽可能高的梯堰,虽然在某些河道沟谷环境条件下,构筑单 堰也可达到治理目的,但是其技术经济性比高大的梯堰还是相差很多。例如,对于坡降为10 %。的河道沟谷,构筑5 m髙的单堰可以向上游淤积出长度500 m的河谷平原。每10m长的单 堰可以淤积12500ni3泥沙,在水饱和状态下蓄积近5000ra3的水资源,齡积面积5000m2。但是 如果在同样条件下构筑10m高的梯堰,则可以向上游淤积出长度lOOOm的河谷平原。每10m 长的梯堰可以淤积50000«13泥沙,在水饱和状态下蓄积近20000m'的水资源。而且,泥沙淤积 量、水源蓄积量和淤积面积随梯堰高度的增长呈非线性快速增长。堰体构筑的越髙其技术经 济性就越突出。
土壤流失主要是由天然降水形成的地表径流冲蚀造成的,因此水蚀性水土流失与降水直 接相关。在无天然降水时,坡面和塬梁边缘不存在水蚀性水土流失,河道沟谷径流所含的泥 沙量也很少,而降水后的河道沟谷径流特别是洪水所携带的泥沙量则很大,个别情况下的单 位体积洪水所含泥沙的重量可以接近甚至超过水的重量。 一次降水产生的数小时洪水所携带 的泥沙,可能比两次洪水之间数日径流所携带的泥沙总量还要多。本发明把河道沟谷雨后径 流和洪水能量及其所携带的泥沙都作为筑堰,淤积河谷平原和河岸阶地的资源,解决在径流 及洪水条件下筑堰、疏导水流和拦蓄泥沙等相关技术问题,堵疏兼施,蓄排结合,疏导径流 和洪水有组织的漫堰,人工调控泥沙的均衡和充分淤积,实现堰体与淤积平原的持续交替加 高,保证堰体的稳定安全。
在几种典型的水土流失系统中,河道沟谷治理的效能最为突出,但其复杂性和难度也最 大。组织径流漫堰,特别洪水漫堰是梯堰构筑所面临的技术关键和最大风险。针对河道沟谷 复杂的地貌和水文特点,单堰和梯堰构筑以洪水漫堰作为基本控制条件,釆取完备的整流和 消能措施,按照固本(体)、保(堰)底、护(河)岸的技术方案构筑,以满足洪水漫堰的苛 刻条件。
单堰是构成梯堰的基本单元。梯堰是以单堰为单元,以堰坪为分界,在河道沟谷中逐级 向上构筑的呈阶梯状堰体;梯堰与其淤积的河谷平原在交替加高过程中始终保持纵断面大致
呈三角形的整体;单堰由模堰、土堰、河岸护坡、堰坪或护底坪构成;模堰作为吹填、淤积 土堰的模和挡墙;堰坪由坪底层、坪土层、模堰、散水、土工网格植被层、溢流堰和护岸堰 构成;护底坪由坪底层、护底堰、散水、坪土层和消力池构成;模堰、溢流堰、河岸护坡、 护岸堰、护底堰、消力池用模袋构筑,并在其表面覆盖水泥防护层。
由于河床存在坡降,而河谷平原在淤升过程中的表面对于河床来说则是相对水平的。因 此,堰体与淤积平原构成的是纵剖面大致呈三角形的整体并保持始终。堰体即成为淤积平原 下游边缘的陡坎,模堰连同其它模袋体即成为为陡坎的护坡。实质意义上的堰体只是在与淤积平原交替抬升的过程中持续地高出淤积平原和蓄水水面的那一部分模堰和土堰。反过来说, 梯堰的构筑过程就是在淤积平原边缘持续地构筑堰体,与淤积平原交替升高。因此,无论是 就其构造还是构筑过程来说,模堰、土堰和淤积平原始终都是相辅相成的。在持续交替加高 过程中,模堰总是先于土堰构筑而作为吹填和淤积土堰的模和挡墙,在水流漫堰条件下作为 护坡。同时,模堰又以在加高过程中强化固结和持续固结的土堰为依托,承受较小的侧压力。 模堰与土堰的持续加高又为河谷平原的持续淤升提供条件。上述三者形成的过程和机理使其 构成稳定的整体结构,使梯堰能够持续地构筑到河谷内的任意高度。而且,由于堰体的构筑 依淤积平原的边缘顺势而上,单面放坡,因而工程量小,造价低廉。
有些河段的河谷平坦宽阔,常年径流量不均。由于汛期洪水漫延,其宽阔的河滩难于得 到开发利用。另有一些河岸的一侧分布着村镇和沿河道路等等,使得这些河段不能采用梯 堰将整个河谷淤积成河谷平原。而更适于通过三堰协同构筑的方法在河谷的一侧淤积人工 河岸阶地。另外,某些河段齡积的河谷平原及其河床、河岸渗透还不足以吸收全部径流水 量,尤其是汛期水量,依然会存在水流,需要在於积的河谷平原中部或一侧构筑人工河道, 为其提供通道。大量存在的这类河谷平原表面最终还是要构筑成河岸阶地的形态,作为耕 作平原或建设用地使用。人工河道可以为下游的河谷平原或河岸阶地提供自流灌溉用水, 改善植物治理措施和耕作治理措施的实施环境条件。所以,人工河岸阶地具有更好的技术 经济性和更广泛的用途。 2、坡面水土流失治理
就水蚀性水土流失最典型、最严重的黄土高原来说,许多地域的河道沟谷面积还不到总 面积的四成,但其泥沙流失却占到流失总量的六成以上。这主要是因为不到四成的河道沟谷 面积汇集了流域内近乎全部的泥水及其冲蚀能量。上游各类坡面以及塬和梁的表面占有流域 的大部分降水面积,既是重要的水土流失源,又是造成河道沟谷强烈水土流失的主要能量来 源。控制河道沟谷上游坡面和塬梁边缘的水土流失,阻滞和阻止上游泥水直接下泄,能取得 全流域的统筹治理效果。因此本发明在提出河道沟谷治理方案的同时,提出坡面和塬梁边缘 这两种典型水土流失地貌的治理方案,以构成完整的流域治理工程体系。由于塬和梁只分布 在部分地域,因此大多数的流域堰系只由河道沟谷堰系和坡面堰系构成。
坡面是最常见的水土流失地貌。不仅存在于山地、丘陵等地带,也存在于表面起伏比较 大的平原地区,以及塬和梁的部分边缘地带。在凹坡面的合水线上被冲刷出坡面支毛沟谷(简 称坡面沟谷),是一种常见现象。 一旦出现就会通过沟底下切、沟岸扩张和向上坡延伸而形成 向源侵蚀,并快速扩展,将完整的坡面及塬梁表面分割成为块状。从而改变其流失形态,加大 径流坡降和流速、急剧的缩短流程、加快径流汇集,促发下游洪峰的快速形成。而坡面及坡 面沟谷径流泥水同样是可以利用的天然资源。所以本发明提出利用坡面径流泥水灌装模袋, 在坡面沟谷中构筑沟堰,在坡面上构筑坡堰。用以淤平坡面沟谷,恢复坡面完整,利用坡堰 淤积泥沙成为梯田。提高坡面集水率,增加入渗量,在就地治理水土流失的同时阻止和阻滞 坡面径流泥水直接下泄。3、塬、梁边缘水土流失治理
塬和梁的边缘地带水土流失是黄土高原特有的一种流失地貌形态,构成更髙层次的水土 流失源,使黄土髙原形成了最为完整和最为复杂的大小流域水土流失系统。梁是塬受沟谷切 割形成的次生地貌。梁继续受沟谷切割和坡面侵蚀则发展成为峁或丘陵。塬梁表面平坦,边 缘漫无边际,即使局部的少量边缘侵蚀后退,也会在总量上形成大规模的水土流失,并且促 发下游地区更大规模的水土流失。塬梁边缘是其周边与沟谷的交界,其边缘特征十分明显, 一线边缘之外便是陡峭的沟谷岸壁。边缘径流的直接下泄冲蚀还会促发岸壁的大规模崩坍等 重力侵蚀。有些边缘地段因受不均衡地表径流的冲蚀,向边缘呈现出倾斜起伏的坡面形态, 使水土流失加剧。沟谷切割使塬梁边缘呈现支离破碎的形态,延长塬梁边缘的总长度,增大 侵蚀表面,并恶化风蚀和重力侵蚀环境,使水土流失同时发生量和质的变化,加速边缘后退。
塬梁表面平坦,降水大都只在塬梁内部产生比较小范围的流动,水土流失都集中发生在 其边缘地带。根据塬梁地貌特点,只要通过填沟淤坡,恢复和保持边缘的平坦表面,构筑边 缘堰系圈闭塬梁边缘,就能把天然降水拦蓄在塬梁的边缘钱以内,提高边缘地带土壤的含水 量,协同植物治理措施,形成水土保持的良性循环。使沟谷切割不再发生和发展,使边缘后 退得到有效控制。塬梁边缘总体上呈现平坦状态,构筑边缘堰系特别是构筑平坦地段的夯土 圈闭堰简单易行,比相同工程量坡面堰体的影响范围和综合治理效能要大得多。坡面堰系和 塬梁边缘堰系共同与河道沟谷堰系上下呼应,标本兼治,实现流域的全面工程治理目的。
河道沟谷堰系、坡面堰系和塬梁边缘堰系沿流域自下而上地呈阶梯状展开,所以流域堰 系也可以统称为梯堰。当流域内各级河段堰系、坡面堰系和塬梁边缘堰系不断完善,与工程 措施配套的植物措施、耕作措施发挥出相应的治理作用,呈现全流域不再出现灾害性水土流 失特征时,即表明流域水土流失得到了有效治理。但无论何种堰体,只要泥沙淤满,水土流 失就会继续发生,所以就局部来说各种堰体均须持续地保持高于淤积表面的状态。
与现有技术相比本发明具有如下优点:
1、 能釆用同类材料和方法构筑各种流失地貌和流失系统的堰体,构成流域水土流失治理 的完整工程体系,达成流域治理的整体效果。
2、 各类堰体充分利用雨季和雨后径流的天然能量和泥沙资源构筑,工程量小,造价低廉。
3、 由于河道沟谷堰系的堰体与淤积平原作为一个整体交替加高,始终保持稳定的构造形 态和蓄水少,不会发生溃坝那样的严重灾害。
4、 梯堰具备淤积泥沙和蓄积水源的能力,但不阻断下游水源,避免造成淤积平原盐碱化 和沼泽化等新的环境问题。
5、 在不适于建设淤地坝的多粗沙流失地区的河道沟谷,由于粗沙的快速固结特性'恰恰 为本发明提供了更适宜的实施条件。
6、 构筑流域堰系简单易行,不需要如淤地坝建设所必需的严格专业化要求,当地广大民 众易于掌握和应用,从而可以加快产业化和区域治理进程。附图说明
附图表示的是一座构筑中的梯堰剖面示意图。图中显示护底评、首级梯堰及其堰评已经 构筑完成,其中护底坪由二级趺水及消力池构成。第二级单堰的模堰和土堰正在构筑中,齡 积平原也随堰体淤积到第二级单堰的高度。
具体实施方式
构筑流域堰系是利用河道沟谷径流输送的泥水灌装模袋、构筑模袋体,吹填、淤积土堰, 构筑多座单堰和梯堰,利用径流和洪水携带的泥沙游积多层次河谷平原和河岸阶地,构成河
道沟谷堰系;在坡面上构筑首堰蓄集坡面径流泥水,通过首堰溢流和管道自流灌装模袋,构 筑多道沟堰和坡堰,吹填、淤积坡面沟谷和坡面梯田,构成坡面堰系;在塬和梁的边缘地带 构筑沟堰和坡堰,恢复和保持塬梁边缘的完整平坦形态,构筑圈闭堰圏闭塬梁边缘,拦蓄塬 梁表面泥水,构成塬梁边缘堰系;通过在流域内统筹构筑河道沟谷堰系、坡面堰系和塬梁边 缘堰系构成治理水土流失的流域堰系。 1、构筑河道沟谷堰系
在流域范围较大的河道沟谷构筑堰系时,还宜把主干河道划分为若干河段作为治理单元。 在河段最下游构筑骨干梯堰,并在河段内的河道沟谷及支流中构筑多级梯堰和单堰,淤积河 谷平原和河岸阶地,构成河段堰系。由各河段堰系构成整体的河道沟谷堰系。
1、 l构筑单堰和梯堰
构筑梯堰是先从河床开始构筑首级单堰;铺设石料和涵管作为渗水垫层,用机泵就近抽 取径流泥水灌装或以协同筑堰输送的泥水自流灌装模袋,构筑模堰、河岸护坡、堰坪或护底 坪;以模堰为模和挡墙吹填和淤积土堰;构筑竖井和水平井排放和调控蓄水;采用振冲或真 空排水方法加速和强化堰体固结;在堰坪上种植植物构成生态加筋土;通过堰体整备和堰内 整备组织洪水漫堰;利用径流漫堰和洪水漫堰齡积土堰、河谷平原或河岸阶地;在与河谷平 原交替淤积加髙的过程中,以堰坪为分界呈阶梯状逐级向上构筑多级单堰抅成梯堰。
构筑首级单堰的初始阶段(有些堰体构筑的始终)都是以机泵抽取泥水灌装模袋和吹填 土堰。此类方法类似于水工、海工和堤防工程中的模袋法和吹填法。《中国提防工程施工丛书》 (中国水利电力出版社2006年第一版)对此类方法作了详细介绍。不同的是提防工程灌装模 袋的材料大都是采用用混凝土,而海工吹填工程则是从海底抽取和大距离的从下向上输送泥 水灌装模袋,并全部釆用吹填方法来吹沙造地,消耗动力很多。
用于梯堰构筑的泥水一部分用于灌装模袋,构筑模袋体。其余部分则用来吹填土堰,以 土堰蓄集筑堰所需泥水,淤积河谷平原或河岸阶地。首级单堰在开始构筑的一段时间内,大 多是采用机泵抽取径流送达的泥水来灌装模袋和吹填土堰。但是,随着淤积平原的不断升高, 其表面坡降会逐渐缩小,径流泥水也可能会因为渗透量越来越大而消失。从而无法继续利用 天然能量和泥沙资源构筑堰体,也就无法继续利用洪水漫堰淤积和提升河谷平原。另外,梯堰构筑是一个持续时间较长而且不断间歇的过程,釆用机泵灌装和吹填不但要消耗动力, 而且会造成设备和人力过多的闲置。如果把河段堰系的构筑作为一个系统工程来考虑,就可 以通过上下游二座相邻堰体的协同构筑,利用上游堰提升上游水位,形成新的人工落差。并 在二座堰体之间的河岸坡面上构筑侧堰,成为引水明渠或者在坡面上铺设管道。将提升的上 游堰泥水通过侧堰明渠或管道输送到下游堰体,自流灌装模袋和吹填土堰。然后继续利用洪 水漫堰淤积。此类方法称为三堰协同构筑或二堰协同构筑(简称协同筑堰)。
在泥土类型的河床和河岸构筑单堰和梯堰时,其模堰、土堰、护底坪和河岸护坡均不可 少。而在岩石类型的河床、河岸构筑梯堰时则仅需要构筑模堰、土堰和堰坪。以下所述的单 堰和梯堰构筑方法除另有说明外,均指泥土类型的河床和河岸。
1、 1、 l构筑模堰
模堰(ll、 20)和土堰(12、 21)构成单堰和梯堰的堰体骨架。模堰在单堰构筑过程中的 作用是确定堰体的位置和形状,作为吹填和淤积土堰的模和挡墙,并对堰体起反滤作用。
模堰用于泥土类型的河床和河岸时,要深入河床(26)和河岸形成稳定的联接构造。应用 于岩石类型的河岸和河床时,也须对河床和岩壁作必要的处理。模堰有时会在面临河道存在 水流的情况下开始构筑。在此情况下需要先清理河道,构筑渗水垫层。垫层采用石料铺垫, 再在迎水面附加无纺土工布过滤泥沙。在水量较大的情况下,还需在垫层中埋设若干条口径 较小的排水涵管,以满足排水需要。采用口径较小的排水涵管是为了便于事后封堵。待滤水 垫层加高到蓄集水面以上时,即作为构筑模堰的基础和工作平台。此后即可在保持蓄水平衡 的条件下陆续封堵涵管,转入正常筑堰程序。
土工布袋釆用高分子材料织造的土工布缝制而成,具有透水而不透泥沙的特性。作为模 袋体的包装材料能够渗出灌装于其中的水分而保留泥沙。土工布袋可以缝制成任意长度的简 状。用于构筑模堰时主要使用长达数米的长布袋,局部也可使用类似于水泥袋的短布袋人工 装填泥土。长布袋灌装从其两端和中间适当部位的上方开口,接入管道灌装泥水,冲胀布袋。 首层模袋的灌装方法、形成的外观及其漫水形态类似于充水橡胶坝。灌满泥沙的模袋比灌水 和充气的橡胶坝具有更高的密度,具有足够的稳定性,因而不需要另外采取锚固措施。模袋 可以在其固结的可塑阶段进行推挤整塑,成为所需要的任意断面形式。土工布既作为模袋体 的包装材料,又覆盖了整个堰体表面,构成堰体的整体包装和保护材料。
模堰的底层模袋是将整条土工布袋铺设在整备好的基层或滤水垫层上定位,然后将泥水 灌入其中,渗出水分充满泥沙后就地成型。以上的各层模袋则逐层向上游退槎灌装。为使模 袋土工布免受水流冲蚀和太阳紫外线辐照的降解破坏,需要待其稳定后,在受冲蚀和辐照的 外露表面覆盖水泥砂浆或混凝土等水泥防护层。
模堰承受土堰和漫堰水流的水平推力,需要有足够的厚度,并通过退槎堆砌保持适宜的 立面坡度。退槎放坡既能改善模堰的受力条件,又在其表面构成连续多级趺水的形态,对下 泄水流起消能作用。模堰与土堰交替加高, 一次构筑的高度,厚度和坡度要满足承受土堰、 漫堰水流的水平推力和模堰的自身稳定要求。另外,在构筑上级单堰时,还要顾及下级土堰的持续固结和上级堰体荷载产生加载固结引起的沉降变位影响。 1、 1、 2构筑土堰
土堰(12、 21)以模堰为模和挡墙淤积泥沙而成,是单堰和梯堰的主体,又作为护顶堰 坪和上级单堰的基础。土堰蓄积上游径流泥水,供机泵就近抽取或利用协同筑堰输送的泥水 自流吹填部分自身泥沙。土堰与模堰共同对漫堰径流和洪水进行整流和消能,淤积径流和洪 水泥沙,实现与河谷平原的交替淤升。
土堰与模堰交替升高,共同承担漫堰径流和洪水压力。其厚度要满足径流和洪水漫堰条 件以及持续构筑上级堰体的需要。
梯堰属于柔性构筑物,允许产生较大变形。但是变形过大则仍可能影响其稳定。在梯堰 构筑过程中,模袋体和土堰的固结速度和固结效果直接影响堰体的强度和变形幅度,同时又 直接影响堰体的构筑进度。垫层渗透、模堰渗透都具有对土堰的排水固结作用。上级单堰的 垂直荷载对下级土堰也具有加载固结作用。但颗粒较细泥沙的自然固结效应缓慢,会迟滞筑 堰进度。所以在需要时还需采用建筑工程地基处理常用的振冲固结或真空排水固结等方法, 加速和强化固结。
1、 1、 3构筑堰坪
设置堰坪是为了避免漫堰水流落差集中,进一步消除漫堰水流的冲蚀能量。并通过种植 堰坪植被使堰体成为生态加筋土,提高梯堰的整体强度和稳定性,进一步满足技术方案的"固 本"要求。另外,在梯堰构筑髙出河道进入两岸山体后,可以通过堰坪将漫堰泥水直接引向 山体坡面,淤积坡面梯田,协同构筑山体坡面堰系,在保持坡面水土的同时进一步巩固山体 河岸。
堰坪由模堰(11)的加高部分、溢流堰(14)、 土工网格植被层(15)、坪土层(16)、坪 底层U7)、散水(18)和护岸堰(19)构成。坪底层是满铺于土堰顶面上的土工布,四周压在 周围的模袋体下面固定。在坪土层形成和土工网格铺设之前,上下二级模堰和护岸堰围拢成 一个池子,与池中蓄水共同吸收漫堰水流能量,起临时消力池作用并淤积泥沙,坪底层作为 池底土堰的临时保护层。在坪土层淤满、生态土工网格材料铺设和形成复合植被层之后,坪 底层则作为堰体的结构加强层。
在坪底层之上加高的那一部分模堰作为淤积和吹填坪土层的挡墙。这部分加髙的髙度即 坪土层的厚度。坪土层作为种植土层,其厚度要满足种植植物生长的需要。坪土层利用径流 漫堰淤积配合管道吹填泥沙形成。经整平后在其表面铺设土工网格材料。土工网格材料的四 周压在散水和周边模袋体下面固定。散水采用混凝土浇筑,其作用是更充分地消耗下泄水流 能量,改变下泄水流方向后朝土工网格植被层的表面上泼洒或漫流。
土工网格材料是一类网状或格状的生态型高分子土工专用材料,耐水流冲刷,保护土层, 有助于植被在坪土层上生成。坪土层可以种植从乔木直到草类的各种优良固土植物。其中草 类作物宜优先选用香根草和芦苇。这两种植物的根系发达,可以穿透土工布深入到下面的土 堰和模堰中。特别是香根草,生长快,适应性强,根深可达五米。抗拉强度可达钢材强度的六分之一。植被根系与堰体土壤络合成为土工工程所应用的一种生态型加筋土,能大大提高 堰体的整体强度和稳定性。
在加高的模堰和上级模堰的二端之间灌装模袋贴附河岸构筑护岸堰。护岸堰的高度不应 低于溢流堰。
为了调控漫堰水流有组织下泄,保护下级河岸,将靠近河岸两侧的各一段模堰继续加高 成为溢流堰。两侧溢流堰的中间为溢流口,留置于下游河床的正上方,调控漫堰水流有组织 地排放。溢流堰、护岸堰的高度和溢流口的宽度根据预期漫堰水量确定,将水流控制在溢流 堰高度和下级护岸堰的防护范围以内。
1、 1、 4构筑护底评
护底坪是在首级单堰下游构筑的一段人工平台,形成与下游天然河道连接和过度的一段 人工河道。根据河床坡降的大小构筑成单级或连续多级趺水的形式,并在下游端设置消力池。 作用是将漫堰水流和水平井水流进行整流和消能,使其平缓地流入下游河道。满足技术方案 的"保底"要求。
护底坪从首级单堰的模堰下部开始,将下游的一段河床进行修整,然后满铺一段土工布 作为坪底层(9)。评底层的四周分别压在模袋体和散水下面固定。多级趺水形式的护底坪每 隔一段距离垂直于河道灌装一条单层模袋,压在评底层上作为护底堰(7)。护底堰又起到趺 水墙的作用,并在评底层上面分段淤积泥沙成为评土层(5、 8),共同构成多级趺水。各护 底堰的顶面都不应低于其上级散水(6、 IO)的顶面,以使淤积的坪土层泥沙能够充分覆盖整 个坪底层表面,并形成需要的厚度,对坪底层构成保护。散水用混凝土贴近每道护底堰的下 游面直接在坪底层上浇筑。
消力池釆用挖深式。深入河床(l、 26)构筑在护底评的下游端,避免下游一旦出现冲沟 时危及护底坪。池壁(3)灌装模袋构筑。池底(4)、池壁加强的防护层及出口散水(2)直 接用混凝土浇筑成一体。水平井向下游排放的水流具有很大的冲击能量,而且竖井构筑的越 高,出口冲击能量就越大。因此需将水平井出口对面的池壁用混凝土构筑成楔形,使水平井 出口水流分向消力池的二边,在形成淹没出流和水跃而消能的同时,冲刷和清除池内淤积的 泥沙,避免泥砂淤积降低消能能力。
消力池作为护底坪的重要组成部分,其下游出口的散水顶面应尽量平整,并与下游河床 持平。使水流平缓地与下游河道的水流衔接,避免产生水跃冲刷下游河床。
1、 1、 5构筑河岸护坡
为了避免河岸受漫堰水流的冲刷,须构筑河岸护坡U3)。河岸护坡在对坡面进行修整后 灌装模袋与护底坪协同购筑。两岸护坡之间的宽度要大于其上面堰坪溢流口的宽度, 一直构 筑到护底坪的下游。上面与各级堰坪的护岸堰相接,构成对河岸的整体保护。河岸护坡的坡 度还要满足自身稳定的要求,与堰坪的溢流堰共同满足技术方案的"护岸"要求。
1、 1、 6排放堰内蓄水及地下水
为了降低堰内蓄水(22)对堰体的水头压力,维持淤积平原表面的径流坡降,减少近源淤积,使径流泥水直达堰体近旁用于筑堰,满足"少蓄水"和"低筑堰"的需要。本发明采 用竖井和水平井以及虹吸管路向下游排放堰内蓄水和地下水。
竖井(24)与传统的农用大口井和机井井简的构造类似。不同的是,在此提出的竖井是 从河床(26)开始由下向上与淤积平原(23)交替加高构筑,蓄水在筑堰期间是从上向下通 过与其连通的水平井(25)往下游排放。竖井井简釆用无砂混凝土滤水井管,外面包裹无纺 土工布作为附加过滤层。竖井的口径和数量根据排水量确定,井口的位置应预置在预期最末 级单堰的土堰上游。竖井在加高过程中,其顶面根据需要可以略低于或者高于蓄水水面。低 于蓄水面时用以将堰内蓄水从井口直接灌入井简,通过水平井加速排出。含有微细泥土颗粒 的表层水从竖井井口排出可以改善土堰的泥沙粒径构成,有利于固结。井口提高到模堰以上 时,用于提高蓄水水位,配合径流漫堰和洪水漫堰淤积。
水平井沿河床布设,其上游端与竖井的下部连通。堰体以内的井简材料与竖井相同,堰 体及其下游的井筒材料改用普通排水管,预埋在护底坪下面。下游出口进入护底坪的消力池, 安装阀门或设置水闸,排放和调控堰内蓄水和地下水。
河谷平原最终形成后,竖井与水平井相连通的状态可以继续保持,用来排放地表水和调 控地下水。也可以将水平井顶面以下的竖井井筒填塞,就成为各自独立的竖井和水平井。竖 井可转作普通水源井使用,水平井则继续通过末端阀门或水闸来调控河谷平原的地下水位, 既能保持河谷平原的水资源,又可避免沼泽化和盐碱化的发生,还可以为下级河谷平原提供 自流灌溉用水。
除了构筑竖井和水平井排放堰内蓄水之外,还可以采用虹吸的方法排放堰内蓄水。只要 堰内蓄水和下游河道之间形成了一定的高差,具备虹吸条件即可安装虹吸管路,跨过堰体把 堰内蓄水排向下游。虹吸排水方法可以配合竖井和水平井使用,在水量不大时也可以单独使 用。由于虹吸排水管路能够多次重复使用,而且不需要消耗动力,具有很好的经济性。
1、 2、 1 径流漫堰淤积
径流漫堰淤积是一种能够更充分地利用天然能量,同时淤积土堰和河谷平原的方法。采 用此方法只需在白天构筑适当髙度的模堰,夜间停工前把竖井井口加高至模堰以上,避免堰 内蓄水从井口灌入,使堰内蓄水水位升髙直至漫堰。上游径流进入蓄水区后成为缓流,同时 为土堰和淤积平原淤积泥沙,从而坐享其成。而且,表层漫堰水流带走较微细的泥土颗粒, 能改善淤积泥沙的颗粒结构,有益于土堰固结,效果优于吹填。
组织径流漫堰还需将模堰两端加高,作为临时溢流堰保护河岸不被冲蚀。
1、 2、 2洪水漫堰淤积
洪水漫堰淤积是径流漫堰淤积方法的扩展应用,方法和道理基本相同。只是需要在预期 洪水到来之前做好更完善的堰体整备和堰内整备。
堰体整备的工作实际上在确定堰体方案和堰体构筑的过程中不断地进行。梯堰的下游一 侧表面及所形成的泄水形态,是利用渠道趺水工程的消能原理。模堰不及混凝土结构的趺水 那样坚实,所以必须进行更科学的整流和更充分的消能。模袋的横断面大致为椭圆形,模堰最上面一层模袋在堰顶形成的是曲线形实用堰过水形态,漫堰水流在重力作用下自由趺落。 梯堰通过堰坪划分为多级单堰,通过分段来消除漫堰水流落差集中。每级单堰即相当于一座 单级趺水。而模堰由于模袋的退槎放坡,又在各级单堰表面上构成诸多小落差的连续多级趺 水。整个梯堰即成为多级单级趺水和在各单级趺水上细分成连续多级细小趺水的复合趺水。 连同粗糙的模堰表面的絮流摩阻和掺气等等,达到充分消减下泄水流能量的目的。护底堰评 及其消力池能够最终消化下泄水流能量,使其与下游河道的水流平缓地衔接。
洪水来临前的堰体整备主要是将堰体,特别是模堰构筑的更髙、更厚,以适应更高蓄水
位的压力,淤积更多的泥沙;将堰顶表面构筑的更平整,以避免水流集中;将溢流堰、护岸 堰构筑的更高,以使河岸得到可靠的保护。
堰内整备是通过加高和封闭竖井井口,依靠加高的堰体来提高蓄水水位,洪水来临前将 堰内积水尽量蓄满,加大水深和蓄水量,以使与洪水衔接的水跃段尽量地推向远离堰体的上 游,使洪水尽早地由急流变为缓流,避免对堰体产生冲击,促进泥沙沉淀沉积。另外,还要 通过整平堰内河床和修整岸坡,避免和减少漩涡出现。既可减轻水流对堰体的压力,又减少 对下部水体的搅动,促进泥沙沉积。
1、 2、 3三堰协同构筑和二堰协同构筑
三堰协同构筑和二堰协同构筑的方法,是为了在上下游二座堰体之间构成更大的人工落 差继续为下游堰体输送泥水,继续利用天然能量构筑下游堰体,并配合洪水漫堰继续淤升河 谷平原。如果把河段堰系作为系统工程来安排,先行构筑适当高度的上游堰体,下游堰体就 可以从始至终地采用天然能量构筑。所谓三堰协同构筑,是通过在某一堰体的上游协同构筑上游堰体,提升上游水位,建立 人工落差。然后沿河岸坡面构筑恻堰成为引水明渠,将上游泥水引到本级梯堰继续筑堰。恻 堰明渠沿着河岸以适当的坡降采用模袋或者夯土构筑。在适当的坡段还可以直接挖掘坡面渠 道。引水明渠铺设防渗土工布,以减少泥水渗漏并避免引起河岸滑坡。在引水明渠的末端将 泥水引入管道,灌装下游堰体的模袋和吹填土堰。
上游堰如果就近在上游支流中构筑可能会收到更好的效果。所以,在划分和布置河段堰 系时,宜将其主体梯堰就近布置在经过优选的支流出口附近。
二堰协同构筑方法是三堰协同构筑方法的扩展应用。有些较陡的泥沙类河岸和岩石类河 岸不适于构筑引水明渠,或者构筑引水明渠不经济,则可以铺设管道代替侧堰明渠来输送泥 水。输送管道的进口设在上游堰内,沿适当的坡度接至下游堰体的上方,直接自流灌装下游 堰体的模袋和吹填土堰。由于输送管道可以多次重复拆装使用,许多情况下可能更为经济。
1、 3、 0构筑河岸阶地
淤积河岸阶地是三堰协同构筑方法的扩展应用。其上游堰、侧堰、下游堰可以因地制宜 地分段选用模堰、单堰或梯堰构筑。
河岸阶地一般构筑于河谷的凸岸一侧,其侧堰作为人工河道的凸岸及其河提,与凹岸之间形成人工河道,疏导水流从人工河道通过。构筑侧堰的堰体沿河床构筑,除采用机泵灌装 外还可以利用上游堰提升的泥水从模袋的上游端自流灌装。有时人工河岸的对岸也需构筑侧 堰作为河岸和河提,形成完整的人工河道。人工河道的河床参照梯堰护底坪的构筑方法,采 用多级趺水形式,从上游堰一直构筑到下游堰以下,与侧堰共同满足"护岸"和"保底"要 求。
下游堰大致垂直于人工河道构筑于侧堰的下游端与凸岸之间,封闭恻堰与凸岸之间的河 滩,与上游堰共同构成U形圏,引入上游堰提升的泥水淤积河岸阶地。通常情况下,很多天 然河岸阶地是由于河道凸岸的一侧存在支流淤积而形成的。支流具有丰富的泥水资源可以利 用,在此条件下构筑人工阶地主要是对支流淤积过程施加人工影响,淤平和提高阶地表面, 成为一种土地整理方法。
上游堰大致垂直于人工河道构筑于侧堰的上游端与凹岸之间。其作用是拦截提升和疏导 上游泥水,流向l)形圏内淤积泥沙和直接灌装侧堰模袋,并通过管道输送泥水自流灌装下游 堰模袋和吹填下游堰的土堰。
在本级河岸阶地构筑完成后,如果上游需要连续构筑河谷平原或河岸阶地,则仅需把本
级上游堰加高并延伸至凸岸,继续构筑成为上游的梯堰。否则,可对上游堰进行简单的改造, 成为河道连续多级趺水的一部分,为下游河谷平原提供自流灌溉用水。 2、 0构筑坡面堰系
构成坡面堰系的坡堰、沟堰是用于河谷平原的单堰、模堰构筑方法在坡面治理上的扩展 应用。构筑坡面堰系以相邻二凸坡分水线之间的凹坡作为治理单元,分为坡面治理和坡面的 沟谷治理二部分。坡面堰系的构筑利用坡面径流的天然能量和泥沙资源,淤平坡面沟谷,恢 复坡面完整,吹填、淤积坡面梯田。
2、 1构筑坡堰
各类坡面形态千差万别,坡降、坡长差别很大。在坡面较长和土壤侵蚀模数较大时,将 坡面在垂直方向上划分成由若干条坡堰组成的坡段组,自下而上地逐段构筑。
坡面上划分坡段组要先确定各坡段的高程区段,以坡段组的首堰作为各坡段组的分界。 首堰贴近坡面等髙线构筑于各坡段组的最上坡,汇集首堰以上坡面的径流泥水,对径流泥水 进行组织和利用。首堰的作用仅是临时汇集泥水并经管道和溢流及时向下坡输送,而并不积 存泥水。因此只要适当髙于管道进口,满足汇集和組织泥水输送的需要即可。首堰难于利用 坡面径流灌装模袋,可以利用坡面乱石和夯土配合坡面挖掘构筑。首堰以上的坡面需要具备 足够的汇水面积,以保证能在雨天形成坡面径流,汇集足够的泥水。
同一坡段组的其他坡堰沿各自的坡面等高线事先整备基底,在预报降雨来临之前铺设和 固定土工布袋,安装管道。参照河道沟谷模堰的灌装方法,利用管道从首堰输送泥水灌装模 袋,构筑坡面模堰。并作为模和挡墙吹填、淤积坡面梯田。除首堰溢流段外,坡堰不必考虑 消能,因此不需要退槎构筑。通过对模袋在排水固结的可塑阶段进行推挤整塑,成为所需的 截面形式,构成较小的横向截面和所需的梯田立面坡度。通常一次降水过程只能灌装一层坡堰模袋,所以坡面模堰构筑需要利用多次降水过程持续加高,
坡面上的水滴和水流都是沿着垂直于坡面等高线的方向向下流淌的,凹坡合水线附近汇 集的天然水量最多。因此,首堰不应严格地沿着坡面等高线构筑,而应贴近等髙线向凹坡设 置适当的坡降,便于组织泥水在首堰的坡面合水线附近汇集和组织输送。管道也主要顺着坡 面安装在凹坡合水线附近。同时,还可以利用合水线附近的一段坡堰组织泥水漫堰,直接淤 积下坡沟谷和梯田。但此段首堰需采取固本和保底措施。另外,下坡的部分坡堰也可以贴近 其坡面等高线反方向地向凸坡放坡,利用坡降将泥水引向凸坡,自流灌装模袋和淤积坡面梯 田。
2、 2构筑沟堰
沟堰相当于传统谷坊。沟堰构筑根据各段坡面沟谷的不同宽度、深度采用单堰或者只构 筑模堰淤积沟谷泥沙。较大沟堰的模袋利用管道从首堰引来的泥水自流灌装。大多坡面沟谷 呈现坡降很大而宽度和深度都不大的干枯形态,而坡面径流又几乎与降雨同时出现和同时结 東,灌装模袋不易把握和利用。而且,在此类支毛沟谷中构筑的沟堰工程量都比较小,安装 管道灌装模袋可能并不经济。对此可因地制宜地在降雨之前用夯土分层夯堰,并以土工布分 层包敷,逐层加髙,避免漫堰水流冲蚀。
坡面沟谷的坡降一般都比较大,因此沟堰布置的间距也就比较小。各道沟堰的具体位置 还要考虑最后能与沟谷两边的坡堰连通,最终在坡面上淤积成为多道完整的坡面梯田。坡面 沟谷总是出现在靠近凹坡下游的合水线上,沟堰可与首堰及沟谷两边的坡堰协同构筑,优先 淤平沟谷。
另外,在河道沟谷两岸广泛地分布着山体坡面。在河道沟谷构筑的梯堰升高进入两岸山 体坡面后,可以贴近梯堰堰坪所在的坡面等髙线构筑坡堰,协同构筑两岸山体坡面堰系。坡 堰向离开堰坪的方向预置适当的坡降,将漫堰泥水经堰坪引向山体坡面,自流淤积坡面梯田。 坡堰的模袋可以利用堰坪疏导的泥水从一端自流灌装,也可以利用梯堰水头通过管道自流灌 装,并吹填整平梯田。
沟堰和坡堰模袋所受的损害主要来自太阳紫外线辐照造成的土工布降解。釆用改性石灰 浆作为防护层更为简省,而且可以满足防护需要。改性石灰浆通过在石灰浆中添加胶粘剂和 无机颜料,以增加与土工布的粘接效果,实现与环境色彩的协调友好。改性石灰浆与空气中 的二氧化碳反应生成碳酸钙硬壳,构成对模袋和夯土堰体表面的防护。
3、 0构筑塬梁边缘堰系
在塬、梁边缘未受沟谷切割的平坦完整地段,可以分段直接构筑最终圈闭塬梁边缘的圈闭 堰。圈闭堰难于利用天然能量灌装模袋构筑,又由于平坦地段的积水深度都比较小。圈闭堰 构筑的比较低矮,采用夯土构筑既可满足需要。在比较低洼的地段分期加髙,直到与周边堰 体取平。夯土堰体易受雨水冲蚀,可在对其表面进行修整后喷涂改性石灰浆作为防护层。
塬梁边缘支毛沟谷的出现和发展危害最大。但只要淤平支毛沟谷,恢复和保持边缘平坦和完整的表面,后期治理就会变的简单。在存在坡面和坡面支毛沟谷的部分边缘地段'参照 坡面堰系的方法进行治理。在众多并无明显坡面起伏的塬梁边缘地带'其支毛沟谷也大量存 在。只是由于无坡面汇集成集中的水流冲蚀,沟谷发育都较为缓慢。但其边缘线的总长度和 所暴露的侵蚀总面积十分巨大。由于呈现千枯和陡峭的形态,风力和重力侵蚀占有较大的比 例。对于此类支毛沟谷,可在其沟口采用夯土构筑沟堰并持续加高'然后任由沟谷淤积和岸 壁崩坍缓慢地淤升。沟堰升出地面后与两侧的圈闭堰连通。
塬梁边缘各地段平坦和完整的边缘表面恢复后,随即将围绕其边缘的各段夯土堰联接贯 通,最终圏闭整个塬梁边缘,将水土保持在塬梁表面上。
另外,其他地域也广泛存在表面比较平坦,呈现类似于塬梁边缘地貌和水土流失特点的 平原、台地和谷地等等,也可以采用上述方法进行治理。

Claims (6)

1、一种治理水土流失的流域堰系,其特征在于,利用径流泥水灌装以土工布作为包装材料的模袋,构筑模袋体,吹填、淤积土体,蓄积水源;在河道沟谷中构筑多座单堰、梯堰,以竖井和水平井调控蓄水,淤积多层次河谷平原和河岸阶地构成的河道沟谷堰系;在坡面沟谷中构筑多道沟堰淤积泥沙,恢复坡面完整,构筑多道坡堰淤积坡面梯田构成的坡面堰系;在塬和梁的边缘地带构筑沟堰、坡堰和圈闭堰保持水土构成的塬梁边缘堰系;河道沟谷堰系、坡面堰系和塬梁边缘堰系构成流域堰系,以工程措施全面治理流域水土流失。
2、 由权利要求l所述的治理水土流失的流域堰系,其特征在于,梯堰是以单堰为单元, 以堰坪为分界,在河道沟谷中逐级向上构筑的呈阶梯状堰体;梯堰与其淤积的河谷平原在交 替加高过程中始终保持纵断面大致呈三角形的整体;单堰由模堰、土堰、河岸护坡、堰坪或 护底评构成;模堰作为吹填、淤积土堰的模和挡墙;堰坪由坪底层、坪土层、模堰、散水、 土工网格植被层、溢流堰和护岸堰构成;护底坪由坪底层、护底堰、散水、坪土层和消力池 构成;模堰、溢流堰、河岸护坡、护岸堰、护底堰、消力池用模袋构筑,并在其表面覆盖水 泥防护层。
3、 由权利要求l所述的治理水土流失的流域堰系,其特征在于,竖井和水平井是由从河 床开始向上构筑的竖井和上游端与竖井的下部连通的水平井构成,水平井自竖井下部接至堰 体以外向下游排放蓄水;水平井顶面以下的竖井井简经填塞后,竖井就成为独立的普通水源 井,水平井则独立调控河谷平原的地下水。
4、 由权利要求l所述的治理水土流失的流域堰系,其特征在于,河岸阶地是由上游堰、 侧堰、下游堰和河岸在河谷的一侧围拢成u形圈,i)形圈内淤满由上游堰提升疏导和河道支 流输入的泥沙;侧堰之外是以侧堰为河岸,护底坪为河床的人工河道。
5、 一种构筑流域堰系的方法,其特征在于利用河道沟谷径流输送的泥水灌装模袋、构筑 模袋体,吹填、淤积土堰,构筑多座单堰和梯堰,利用径流和洪水携带的泥沙淤积多层次河 谷平原和河岸阶地,构成河道沟谷堰系;在坡面上构筑首堰蓄集坡面径流泥水,通过首堰溢 流和管道自流灌装模袋,构筑多道沟堰和坡堰,吹填、淤积坡面沟谷和坡面梯田,构成坡面 堰系;在塬和梁的边缘地带构筑沟堰和坡堰,恢复和保持塬梁边缘的完整平坦形态,构筑圈 闭堰圈闭塬梁边缘,拦蓄塬梁表面泥水,构成塬梁边缘堰系;通过在流域内统筹构筑河道沟 谷堰系、坡面堰系和塬梁边缘堰系构成治理水土流失的流域堰系。
6、 由权利要求5所述的构筑流域堰系的方法,其特征在于,梯堰是先从河床开始构筑首 级单堰;铺设石料和涵管作为渗水垫层,用机泵就近抽取径流泥水灌装或以协同筑堰输送的 泥水自流灌装模袋,构筑模堰、河岸护坡、堰坪或护底坪;以模堰为模和挡墙吹填和淤积土 堰;从河床开始随淤积平原的淤升自下而上构筑竖井和水平井排放和调控蓄水;采用振冲或 真空排水方法加速和强化堰体固结;在堰坪上种植植物构成生态加筋土;通过堰体整备和堰 内整备组织洪水漫堰;利用径流漫堰和洪水漫堰淤积土堰、河谷平原或河岸阶地;在与河谷 平原交替淤积加高的过程中,以堰坪为分界呈阶梯状逐级向上构筑多级单堰构成梯堰。
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吹填围堰技术的应用研究. 宋建锋,张水根,周理武,陈雪仙.《城市道桥与防洪》全国高峰论坛专辑,第4期. 2006
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土工织物袋筑堤工艺研究. 王伟,陈法兴.广东水利水电,第1期. 2004
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新时期淤地坝规划设计中的若干技术问题探讨. 高季章,曹文洪,汪小刚.中国水利水电科学研究院学报,第1卷第1期. 2003
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