CN114991087A - 一种淤地坝永久性排水系统及其构建方法 - Google Patents
一种淤地坝永久性排水系统及其构建方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114991087A CN114991087A CN202210359139.XA CN202210359139A CN114991087A CN 114991087 A CN114991087 A CN 114991087A CN 202210359139 A CN202210359139 A CN 202210359139A CN 114991087 A CN114991087 A CN 114991087A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dam
- drainage
- ditch
- loess
- drainage ditch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title abstract description 32
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 68
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 17
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000009418 renovation Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000004162 soil erosion Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
- E02B7/02—Fixed barrages
- E02B7/04—Dams across valleys
- E02B7/06—Earth-fill dams; Rock-fill dams
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B8/00—Details of barrages or weirs ; Energy dissipating devices carried by lock or dry-dock gates
- E02B8/02—Sediment base gates; Sand sluices; Structures for retaining arresting waterborne material
- E02B8/023—Arresting devices for waterborne materials
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B8/00—Details of barrages or weirs ; Energy dissipating devices carried by lock or dry-dock gates
- E02B8/06—Spillways; Devices for dissipation of energy, e.g. for reducing eddies also for lock or dry-dock gates
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
- E02D17/18—Making embankments, e.g. dikes, dams
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
- Y02A10/11—Hard structures, e.g. dams, dykes or breakwaters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Sewage (AREA)
Abstract
本发明属于淤地坝技术领域,公开了一种淤地坝永久性排水系统及其构建方法,首先根据使用要求对石质(类石质)固体废弃物进行破碎、筛分分级预处理;利用碎石以堆叠方式在黄土沟内合适位置构筑坝体,在黄土沟底竖向构筑排水沟,排水沟下游与坝体的石质排水体相通;排水沟构筑物的两侧、石质堆积坝上游坝坡敷设反滤层。本发明利用石质(类石质)固体废弃物堆积体的强透水性及高强度构建淤地坝系统中的永久性排水沟及坝体,增加淤地坝系统的排水、泄洪能力,既增加了淤地坝系统的安全性,又利用了煤矿建设与生产、交通线建设、城市地下空间建设、旧房拆迁改造过程中产生的固体废弃物,将其作为资源再利用,减少固体废弃物排放的环境影响。
Description
技术领域
本发明属于淤地坝技术领域,尤其涉及一种淤地坝永久性排水系统及其构 建方法。
背景技术
淤地坝是黄土高原区一种行之有效的既能拦截泥沙、保持水土,又能淤地 造田、增产粮食的水土保持工程措施。在大力发展淤地坝建设中,据调查统 计,截止2019年11月,黄土高原地区共有淤地坝58776座,其中大型坝5905 座、中型坝12169座、小型坝40702座,分别占淤地坝总数的 10.05%、20.70%、69.25%。淤地坝主要分布在陕西、山西、内蒙古、甘肃、宁 夏、河南、青海7个省(自治区),其中陕西、山西两省的淤地坝最多,分别 占淤地坝总数的57.99%和30.89%。
2020年11月,水利部颁布了《淤地坝技术规范》(SL/T804-2020)。淤 地坝建筑物主要包括:坝体(多为均质土坝)、溢洪道、放水建筑物(涵洞、 卧管)。
淤地坝的建设一般就地取材,采用碾压法或水坠法构筑土坝,拦泥淤地。 该方法简单,成本低,但是由于坝体为碾压土坝,透水性差,雨季坝内积水排 泄较慢,存在一定的安全隐患,遇大雨、暴雨易造成溃坝风险,尤其是中小型 淤地坝未设置溢洪道或建设标准不高,更易发生水毁事件。
同时,近年来随着黄土高原区工业生产以及城乡建设的发展,产生大量石 质(类石质)固体废弃物,其处置存在占地、破坏生态环境、扬尘等次生环境 影响。固体废弃物的来源主要有以下几个方面:
(1)采煤:黄土高原区也是我国主要煤炭生产区之一。煤矸石是煤矿建设 生产期间产生的固体废弃物,可分为掘进矸和选矸两类。选矸是原煤洗选过程 中产生的含有较多碳质成分的矸石,因为含有一定量的热值,有可再利用价值, 其主要利用方式为矸石电厂发电、煤矸石砖厂制砖等;掘进矸(俗称白矸)是 煤矿矿井建设及井下生产期间巷道掘进产生的矸石,以岩石为主,不含或仅含 少量碳质成分,再利用价值有限,除部分用于填充采空区、填沟造地等,多数 煤矿需建造专门的排矸场处置。
(2)地下空间开发利用:黄土地层下部多有岩质地层,岩质地层埋藏较浅, 部分露出于黄土冲沟底部。近年来随着地下空间的利用,如高速公路、铁路等 交通线的建设,城市地下空间的开发利用等,在交通隧洞、城市地下空间挖掘 中会排出大量碎石,部分碎石用于填垫路基等使用,但是多余碎石则属于固体 废弃物,其处置也需要建设专门的排废场。
(3)城市改造、城乡住宅翻新改建,也产生大量的建筑垃圾,其中含有混 凝土砌块、砖头、瓦块等固体废弃物。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:
(1)现有的淤地坝透水性差,仅靠坝体溢洪道及排水建筑物排水,雨季坝 内积水排泄较慢,存在一定的安全隐患,遇大雨、暴雨易造成溃坝风险。
(2)现有的石质(类石质)固体废弃物的排放存在占地、破坏生态环境等 不良影响,且难以资源化再利用。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种淤地坝永久性排水系统及其 构建方法。
本发明是这样实现的:一种淤地坝永久性排水系统的构建方法,包括:
步骤一,固体废弃物使用前,根据使用要求进行破碎、筛分分级预处理;
步骤二,利用碎石以堆叠方式在黄土沟内合适位置构筑坝体,在黄土沟底 竖向构筑实芯排水沟,排水沟下游与坝体的石质排水体相通,形成一个快速排 水通道,使坝内积水可以排到坝外下游;
步骤三,排水沟构筑物的两侧、石质堆积坝上游坝坡敷设反滤层,防止黄 土颗粒进入石质排水体内部堵塞碎石孔隙降低排水性能。
进一步,所述步骤二中的淤地坝为新建且石料来源足够时,坝体建成全石 质坝,排水沟底面为黄土冲沟沟底自然地面。
进一步,所述排水沟的排水沟构筑物顶面高于黄土淤积区顶面高程 0.2~0.5m,且上下游高程相对一致。
进一步,所述淤地坝坝体、排水沟构筑物采用40~400mm碎石构建,所述 反滤层采用砂、碎石铺设,碎石粒径采用10~40mm。
进一步,所述步骤二中的淤地坝为新建但石料来源有限时,排水沟建成盲 沟形式,坝体底部中间部分用碎石构筑排水盲沟,排水盲沟沿沟底构筑。
进一步,排水盲沟底面为黄土冲沟沟底自然地面,顶面与底面相对平行, 根据排水量大小构筑成下游略粗于上游的管状排水体,排水体下游与坝底排水 盲沟相连且穿过坝体直至坝外坡面,使坝内积水可排至坝外下游。
进一步,当在已有坝地上新建排水沟时,排水沟在已有黄土淤积层之上构 筑,以明沟方式建设;
所述坝体为全石质坝,或仅在排水沟下游做成纵向穿过土质碾压坝的石质 充填排水通道,在坝体外坡设置竖向排水系统。
进一步,所述排水沟底面为已有黄土淤积层顶面,选择沟谷中心线上方或 黄土淤积层顶面相对低洼处构筑排水沟,排水沟构筑物顶面高于设计黄土淤积 区顶面高程0.2~0.5m,且上下游水平高程相对一致,排水构筑物两侧敷设反滤 层。
本发明的另一目的在于提供一种淤地坝永久性排水系统,所述淤地坝永久 性排水系统包括:坝体和排水沟;
所述排水沟下游与坝体的石质排水体相通;
所述坝体为全石质堆积坝或土质堆积坝,所述土质堆积坝底部设置有纵向 穿过土质堆积坝的石质充填排水通道,在土质堆积坝的坝外坡设置竖向排水系 统;
所述排水沟包括排水构筑物和反滤层,所述反滤层敷设在排水构筑物两侧;
进一步,所述排水沟为排水明沟或排水盲沟,所述排水明沟的构筑物顶面 高于黄土淤积区顶面高程0.2~0.5m。
本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为:
第一,本发明是利用碎石堆积体的高渗透性来提高淤地坝系统的排水性能。 一般情况下,淤积黄土地层的渗透系数为0.25~0.5m/d,碎石堆积体的渗透系数 可达100~500m/d,当用碎石在坝地内和坝体中构筑排水沟和石质坝体(全石坝 或坝体内排水盲沟)后,可形成一个积水快速排泄通道,迅速将坝地内黄土吸 收不了的雨水排出;同时,由于排水沟是以碎石堆叠方式构筑,构筑方法简单, 具有较强的变形性,在新沉积的坝地内,对淤积黄土变形有很好的适应能力。 排水沟与石质坝体构筑后,随着坝内黄土淤积,与其成为一套完整的坝地系统, 具有永久排水性能。对于没有蓄水要求的淤地坝系统采用本技术增强其排水性 能,可提高系统的防洪抗洪能力,提高系统整体安全性。
本发明构筑的坝体排水性能、强度、稳定性均高于土坝,可极大提高坝地 系统的安全性。这种布置形式不但整个系统排水顺畅,排水沟顶面高于黄土淤 积区,还可兼做田垄,兼具排水及交通功能。
本发明坝体可一次或分期筑成,考虑到排水沟为松散堆积的纵向管状构筑 物,且有辅助交通功能,与坝地田面高程相差不宜太大,因此一次筑高有限, 可根据地形分期构筑,后期构筑的排水沟叠置于前期排水沟之上,保证其整体 透水性。
第二,本发明利用固体废弃物堆积体的强透水性及高抗压性构建淤地坝系 统中的永久性排水沟及淤积坝,增加淤地坝系统的排水、泄洪能力,既增加了 淤地坝系统的安全性,又利用了煤矿建设与生产、交通线建设、城市地下空间 建设、旧房拆迁改造过程中产生的固体废弃物,将其作为资源再利用,减少固 体废弃物排放的环境影响。
第三,作为本发明的权利要求的创造性辅助证据,还体现在以下几个重要 方面:
(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为:
按照国家排污费征收管理办法,煤矸石排污费征收标准为5元/吨,处置成 本高昂;同时,固体废弃物在处置过程中不仅存在占地、破坏生态环境等不良 影响,其后期生态治理恢复仍需要大量资金及人力支持。将固体废弃物资源化 利用,可节省大量处置及生态治理恢复费用。
(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白:
以往淤地坝建设仅建设坝体,无坝地内排水设施,坝体防洪排水也多数依 靠坝体溢洪道和坝体内部排水涵管。本发明统筹考虑坝地内及坝体排水通道, 形成一套完整的排水系统,可快速排出坝地内积水,防止暴雨时坝地内大量积 水冲毁坝体,且构筑的排水沟及坝体内排水体均为碎石实芯充填,外围敷设反 滤层,强度高,变形能力强,建成后具有永久性排水性能,后期维护成本极低, 有效提高淤地坝系统安全性。本技术为国内首创。
(3)本发明的技术方案为无毒低价值石质(类石质)固体废弃物的综合利 用提供了一条新思路、新方法、新途径:
国家对固体废物污染环境防治始终坚持减量化、资源化和无害化的原则, 近年来,固体废物资源化再利用技术也不断发展,如煤矸石发电、制砖等技术, 建筑垃圾(主要是混凝土砌块)破碎后制人行道地砖等技术利用了不少固体废 弃物,但是还有许多固体废弃物因其可利用价值低,再利用成本高而难以综合 利用。本技术为低价值、无毒无害固体废弃物的综合利用提供了一条新思路、 新方法、新途径,利用其本身的高强度、其堆积体的高渗透性,不需要复杂的 处理,只需就近搬运至合适的位置,进行简单的筛分分级处理(一般矸石、地 下空间挖掘产生的废石,其粒度满足使用要求,仅大块的混凝土砌块需要破碎处理),就可以利用。本方法的推广利用,可以大幅提高黄土高原区工业企业、 城乡建设产生的固体废弃物的资源化利用水平。
附图说明
图1是本发明实施例提供的淤地坝永久性排水系统的构建方法流程图;
图2是本发明实施例提供的淤地坝永久性排水系统平面布置示意图;
图3是本发明实施例提供的全石质堆积坝坝体横剖面示意图;
图4是本发明实施例提供的全石质堆积坝坝体纵剖面示意图;
图5是本发明实施例提供的局部石质堆积坝坝体横剖面示意图;
图6是本发明实施例提供的局部石质堆积坝坝体纵剖面示意图;
图7是本发明实施例提供的新建淤地坝系统内排水明沟横剖面示意图;
图8是本发明实施例提供的新建淤地坝系统内排水明沟纵剖面示意图;
图9是本发明实施例提供的新建淤地坝系统内排水盲沟横剖面示意图;
图10是本发明实施例提供的新建淤地坝系统内排水盲沟纵剖面示意图;
图11是本发明实施例提供的排水盲沟分期建设示意图;
图12是本发明实施例提供的已有淤地坝系统内排水系统横剖面示意图;
图13是本发明实施例提供的已有淤地坝系统内排水系统纵剖面示意图;
图14是本发明实施例提供的分期建设的排水沟布置示意图;
图中:1、黄土沟壑;2、黄土淤积区;3、排水沟;4、坝体;5、地形线; 6、全石质坝体;7、反滤层;8、全石坝;9、地形线;10、局部石质坝体;11、 黄土坝体;12、排水构筑物;13、坝体石质部分;14、拟淤积黄土区域;15、 坝体;16、黄土淤积区;17、排水盲沟;18、土质堆积坝;19、已有黄土淤积 区;20、新建石质排水体;21、坝外坡排水系统;22、原有土质堆积坝。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例, 对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明,并不用于限定本发明。
一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实 现,该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
1、技术方法
如图1所示,本发明实施例提供的淤地坝永久性排水系统的构建方法包括:
S101,固体废弃物使用前,根据使用要求进行破碎、筛分分级预处理;
S102,利用碎石以堆叠方式在黄土沟内合适位置构筑坝体,在黄土沟底竖 向构筑排水沟,排水沟下游与坝体的石质排水体相通,使坝内积水可以排到坝 外下游;
S103,排水沟构筑物的两侧、石质堆积坝上游坝坡敷设反滤层。
淤地坝的坝体及排水沟(渗水排水构筑物)利用碎石(包括煤矸石等碎块 状固体废弃物以及自然碎石等)构筑。具体方法如图2所示,利用碎石以堆叠 方式在黄土沟内合适位置构筑坝体,在沟底竖向构筑排水沟,排水沟下游与坝 体的石质排水体相通,使坝内积水可以排到坝外下游。排水沟两侧、石质堆积 坝上游坝坡敷设反滤层,起到拦土透水的作用,防止石质排水沟、坝体被泥土 充填堵塞降低渗水透水性。
当降雨量不超过淤积区黄土持水量时,降雨被坝地内淤积黄土吸收,用于 农作物耕种、植被生长等生产、生态用途;当降雨量较大,超出淤积黄土的吸 收、持有能力时,则通过反滤层进入排水沟,被快速排出,防止坝地内大量积 水造成溃坝风险。
该方法构筑的排水沟与石质坝体构筑后,随着坝内黄土淤积,与其成为一 套完整的坝地系统,具有永久排水性能。由于排水沟是以碎石堆叠方式构筑, 构筑方法简单,具有较强的变形性,在新沉积的坝地内,对淤积黄土变形有很 好的适应能力。对于没有蓄水要求的淤积坝系统采用本技术增强其排水性能, 可提高系统的防洪抗洪能力,提高系统整体安全性。
2、技术要求
(1)由于坝地主要作为农田使用,用于构筑排水沟、堆积坝的固体废弃物 应属于Ⅰ类一般固体废弃物,对坝地不产生有毒有害影响。当固体废弃物性质 不明时,需采样委托有资质单位进行毒性浸出试验以确定固体废弃物性质。
(2)构筑排水沟、坝体宜采用40~400mm碎石,反滤层参照《淤地坝技术 规范》(SL/T804-2020)的要求采用砂、碎石铺设,碎石粒径宜采用10~40mm。 固体废弃物使用前,应根据使用要求进行必要的破碎、筛分分级等预处理。
(3)建设前应根据当地降雨量、地形地貌、库容等级、防洪标准等情况计 算排水沟的规格区间,结合碎石来源在满足防洪要求前提下确定排水沟的规格。
二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值,该部 分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
本发明设置有淤地坝永久性排水系统的淤地坝。
1、根据碎石来源量的多少,坝体构筑可分为以下几种方式。
(1)碎石来源充足
当碎石来源充足,如靠近煤矿、交通线隧洞开挖地段或城市周边时,坝体 可全部采用碎石构筑,如图3和图4所示。
该形式是按照《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2020)和《淤地坝技术 规范》(SL/T804-2020)的要求构筑坝体,但是筑坝材料全部用碎石,坝体上游 坝坡敷设反滤层,反滤层可用砂、碎石铺设。
此种方式构筑的坝体排水性能、强度、稳定性均高于土坝,可极大提高坝 地系统的安全性。
(2)碎石来源一般
当碎石来源一般,如附近的煤矿、交通线、城市产生的废石有限,或距离 煤矿、交通线隧洞开挖地段或城市有一定距离,有一定的交通运输成本时,在 经济可行情况下,坝体可部分采用碎石构筑,其碎石构筑部分主要起到排水作 用,碎石构筑部分与上游的排水构筑物相连。如图5和图6所示。
(3)碎石来源较少
当碎石来源较少,如附近的煤矿、交通线、城市产生的固体废弃物少,或 距离煤矿、交通线隧洞开挖地段或城市较远,交通运输成本较高时,可仅利用 碎石按照《淤地坝技术规范》(SL/T804-2020)构筑坝体排水构筑物,如用于构 筑水坠坝中的排水棱体或填充沙井,替代坝下排水管构筑碎石充填的实心排水 盲沟等,提高排水盲沟的强度。
2、排水沟构筑方式
黄土地区水土流失防治是长期工程,目前已经建有很多淤地坝系统,未来 也会不断新建淤地坝系统,根据淤地坝系统是否已建和碎石来源量多少,排水 沟可设计成以下几种形式。
(1)新建淤地坝系统内排水沟形式
当淤地坝系统为新建且石料来源足够时,坝体可建成全石质坝,排水沟可 沿沟底构筑,其底面为黄土冲沟沟底自然地面,顶面高于设计黄土淤积区顶面 高程0.2~0.5m,且上下游高程相对一致,排水构筑物两侧敷设反滤层。此时不 但整个系统排水顺畅,排水构筑物顶面高于黄土淤积区,还可兼做田垄,兼具 排水及交通功能,如图7和图8所示。
这种方式坝体可一次筑成,考虑到排水沟为松散堆积的纵向管状构筑物, 且有辅助交通功能,与坝地田面高程相差不宜太大,因此一次筑高有限,可根 据地形分期构筑,后期构筑的排水沟叠放于前期排水沟之上,保证其整体透水 性。
当淤地坝系统为新建但石料来源有限时,排水系统可建成盲沟形式,如图9 和图10所示。坝体底部中间部分用碎石构筑排水盲沟,排水沟可沿沟底构筑, 其底面为黄土冲沟沟底自然地面,顶面与底面相对平行,根据排水量大小构筑 成下游略粗于上游的管状排水体,排水体下游与坝底排水盲沟相连且穿过淤积 坝体直至坝外坡面,使坝内积水可排至坝外下游。排水盲沟顶面及两侧敷设反 滤层,防止黄土渗入排水沟内堵塞排水通道。随着黄土不断淤积,坝内排水沟 自下游至上游逐渐被淹没而成为盲沟。
坝地内排水盲沟可一次建成,也可分期次建设,如图11所示。
排水盲沟下游段被淹没后,由于上覆黄土淤积层透水性相对较弱,会降低 盲沟排水性能,此时可采用两种措施提高盲沟排水系统排水性能,一是在盲沟 上分段构筑碎石充填的竖井,坝地内积水可通过竖井快速进入盲沟排出;二是 在整治坝地时,将坝地平整为上游略低于下游的缓坡状,使坝地内积水可自留 到上游盲沟出露与浅埋处,进入盲沟快速排出。
(2)已有淤地坝系统内排水沟形式
当在已有淤地坝系统上新建排水系统时,排水沟可在已有黄土淤积层之上 构筑,主要以明沟方式建设。排水沟底面为已有黄土淤积层顶面,选择沟谷中 心线上方或黄土淤积层顶面相对低洼处构筑排水沟,顶面高于设计黄土淤积区 顶面高程0.2~0.5m,且上下游水平高程相对一致,排水构筑物两侧及底面敷设 反滤层。坝体可建成全石质坝,也可仅在排水沟下游做成纵向穿过土质碾压坝 的石质充填排水通道,在坝外坡设置竖向排水系统,防止已有土质堆积坝被流 水冲蚀破坏,如图12和图13所示。这种布置形式不但整个系统排水顺畅,排 水构筑物顶面高于黄土淤积区,还可兼做田垄,兼具排水及交通功能。
坝地内排水沟可一次建成,也可分期次建设,如图14所示。
三、实施例相关效果的证据。本发明实施例和现有技术相比具备很大的优 势,下面通过对采用本技术和现有技术的淤地坝排水效果的理论计算值对比举 例说明。
以延安地区中型淤地坝为例,中型淤地坝库容50~100万方,设计淤积年限 5~10年,按土壤侵蚀模数5000t/km2估算,流域汇水面积约20km2;设计洪水重 现期20~30年。
按照延安地区暴雨强度计算公式计算淤地坝一次降雨积水量:
Q=1.667×10-2×q×α×F
q=(12.1+14.4×lgP)/(t+14.4)0.8
式中:Q-积水量,m3;
α-径流系数,黄土丘陵区取0.25;
F-流域面积,m2;
P-洪水重现期,取30年;
t-一次降雨时长,按6小时,即360分种计算。
经计算,一次降雨库内积水量约为24300m3。
依据《淤地坝设计规范》,以10~20m坝高为例,碾压坝设计上游坝坡坡率 为1.75~2.0,下游坝坡坡率为1.5~1.75,坝顶宽度3~4m,土坝安全超高1.0~1.5m, 计算坝体内水力坡度最大为0.5。
若不考虑溢洪道排水,库内积存的雨水全部依靠坝体的内部渗透排出,其 渗流量可按照达西定律公式计算。
计算公式:q=kAI
式中:q-单位时间渗流量,m3/d;
k-渗透系数,m/d;
A-渗流截面积,m2;
I-水力坡度。
在不同坝体形式下,理论计算的积水排出时间见下表。
从上表估算结果可见,在同样降水、库容条件下,以全石坝替代土坝,可 迅速排出库区内积水,使库内积水时间由48天降低为0.05天;当坝体中部分由 石质替代,也可大幅缩减库内积水时间,即便只在坝体下设置截面积约10m2的 排渗盲沟,也可将库内积水时间缩减一半。因此采用本发明的技术方法后可有 效提高淤地坝系统的排水性能,提高系统安全性。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于 此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,凡在本发明 的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,都应涵盖在本发明的 保护范围之内。
Claims (10)
1.一种淤地坝永久性排水系统的构建方法,其特征在于,所述淤地坝永久性排水系统的构建方法包括:
步骤一,固体废弃物使用前,根据使用要求进行破碎、筛分分级预处理;
步骤二,利用碎石以堆叠方式在黄土沟内合适位置构筑坝体,在黄土沟底竖向构筑排水沟,排水沟下游与坝体的石质排水体相通,使坝内积水可以排到坝外下游;
步骤三,排水沟构筑物的两侧、石质堆积坝上游坝坡敷设反滤层。
2.如权利要求1所述的淤地坝永久性排水系统的构建方法,其特征在于,所述步骤二中的坝体建成全石质坝,排水沟底面为黄土冲沟沟底自然地面。
3.如权利要求2所述的淤地坝永久性排水系统的构建方法,其特征在于,所述排水沟的排水沟构筑物顶面高于黄土淤积区顶面高程0.2~0.5m,且上下游高程相对一致。
4.如权利要求1所述的淤地坝永久性排水系统的构建方法,其特征在于,所述坝体、排水沟构筑物采用40~400mm碎石构建,所述反滤层采用砂、碎石铺设,碎石粒径采用10~40mm。
5.如权利要求1所述的淤地坝永久性排水系统的构建方法,其特征在于,所述步骤二中的排水沟建成盲沟形式,坝体底部中间部分用碎石构筑排水盲沟,排水盲沟沿沟底构筑。
6.如权利要求5所述的淤地坝永久性排水系统的构建方法,其特征在于,排水盲沟底面为黄土冲沟沟底自然地面,顶面与底面相对平行,根据排水量大小构筑成下游略粗于上游的管状排水体,排水体下游与坝底排水盲沟相连且穿过坝体直至坝外坡面,使坝内积水可排至坝外下游。
7.如权利要求1所述的淤地坝永久性排水系统的构建方法,其特征在于,当在已有坝地上新建排水沟时,排水沟在已有黄土淤积层之上构筑,以明沟方式建设;
所述坝体为全石质坝,或仅在排水沟下游做成纵向穿过土质碾压坝的石质充填排水通道,在已有土质坝外坡设置竖向排水系统。
8.如权利要求7所述的淤地坝永久性排水系统的构建方法,其特征在于,所述排水沟底面为已有黄土淤积层顶面,选择沟谷中心线上方或黄土淤积层顶面相对低洼处构筑排水沟,排水沟构筑物顶面高于设计黄土淤积区顶面高程0.2~0.5m,且上下游水平高程相对一致,排水构筑物两侧敷设反滤层。
9.一种利用权利要求1~8任意一项所述的淤地坝永久性排水系统的构建方法构建的淤地坝永久性排水系统,其特征在于,所述淤地坝永久性排水系统包括:坝体和排水沟;
所述排水沟下游与坝体的石质排水体相通;
所述坝体为全石质堆积坝或土质堆积坝,所述土质堆积坝底部设置有纵向穿过土质堆积坝的石质充填排水通道,在土质堆积坝的坝外坡设置竖向排水系统;
所述排水沟包括排水构筑物和反滤层,所述反滤层敷设在排水构筑物两侧。
10.如权利要求9所述的淤地坝永久性排水系统,其特征在于,所述排水沟为排水明沟或排水盲沟,所述排水明沟的构筑物顶面高于黄土淤积区顶面高程0.2~0.5m。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210359139.XA CN114991087A (zh) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 一种淤地坝永久性排水系统及其构建方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210359139.XA CN114991087A (zh) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 一种淤地坝永久性排水系统及其构建方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114991087A true CN114991087A (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=83024213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210359139.XA Pending CN114991087A (zh) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 一种淤地坝永久性排水系统及其构建方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114991087A (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102626011A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-08-08 | 北京林业大学 | 一种用于坝地地下水位调节的方法 |
CN103243684A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-08-14 | 黄河勘测规划设计有限公司 | 透水式砌石拦渣坝结构 |
US20170370062A1 (en) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | PoweChina Huadong Engineering Coporation Limited | Economical debris flow blocking dam structure and construction method thereof |
CN109610435A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-12 | 中国机械设备工程股份有限公司 | 一种黄土高填方沟谷地基排水结构及其铺设方法 |
-
2022
- 2022-04-07 CN CN202210359139.XA patent/CN114991087A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102626011A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-08-08 | 北京林业大学 | 一种用于坝地地下水位调节的方法 |
CN103243684A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-08-14 | 黄河勘测规划设计有限公司 | 透水式砌石拦渣坝结构 |
US20170370062A1 (en) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | PoweChina Huadong Engineering Coporation Limited | Economical debris flow blocking dam structure and construction method thereof |
CN109610435A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-12 | 中国机械设备工程股份有限公司 | 一种黄土高填方沟谷地基排水结构及其铺设方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
刘光复: "安徽节能减排博士科技论坛论文集", 合肥工业大学出版社, pages: 84 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103953008B (zh) | 一种适用于尾矿库的改进型混合坝 | |
CN105297872A (zh) | 一种lid型城市雨水渗蓄净排水暗渠 | |
CN113107061A (zh) | 一种近城市废弃露天矿地层重构方法 | |
CN112709233A (zh) | 矿山废石与浓缩尾砂协同处置系统及施工方法 | |
CN113605492A (zh) | 一种露天矿水资源立体式保护利用方法 | |
CN110541420B (zh) | 一种山谷型生活垃圾填埋场安全开采方法及开采结构 | |
CN114319455A (zh) | 一种大型垃圾填埋场全覆盖封场、环境处理及复绿工艺 | |
CN112281912A (zh) | 一种陡峭山区河滩弃土场防护体系及其施工方法 | |
CN114991087A (zh) | 一种淤地坝永久性排水系统及其构建方法 | |
CN212052138U (zh) | 一种应用于湿陷性黄土山区的城市道路结构 | |
CN110565578A (zh) | 一种适用于山地海绵城市建设的双层生态河道结构 | |
CN114508078B (zh) | 就地采用天然淤积级配不良细砂构筑均质砂坝的施工方法 | |
CN217104953U (zh) | 就地采用天然淤积级配不良细砂构筑的砂坝 | |
CN214657200U (zh) | 一种陡峭山区河滩弃土场防护体系 | |
CN116876280B (zh) | 一种高路堤的施工方法 | |
CN108570998A (zh) | 一种路基施工过程中降低地下水位的施工方法 | |
CN109403451B (zh) | 一种溶丘洼地人畜饮用水的大型蓄水系统及其实施方法 | |
CN114632814B (zh) | 一种采用粉煤灰的流域生态修复结构及方法 | |
Carter | Geology of Port Elizabeth, Republic of South Africa | |
Milanović | Water Resources Projects | |
Ren et al. | Study on reinforcement crossing in dry season and anti-floating scheme of drainage in wet season: A case study in Guiyang, southwest China | |
Karnieli et al. | The effect of urbanization in an arid region: Formation of a perched water table that causes environmental damages | |
TW201739991A (zh) | 深層調蓄水道系統及施工方法 | |
CN116025360A (zh) | 一种尾矿库干式回采方法 | |
GALKIN et al. | BULLETIN OF THE TOMSK POLYTECHNIC UNIVERSITY. GEO ASSETS ENGINEERING |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |