1、排水沟设计规范之欧阳术创编GB/T 16453.41996 时间:2021.02.02创作:欧阳术前言 本标准系列共分四项:第一项水土保持综合治理 规划通则,第二项 水土保持综合治理 技术规范,第三项水土保持综合治理 验收规范,第四项水土保持综合治理 效益计算方法。本标准是上述系列中的第二项。本项标准包括6个标准:GB/T 16453.11996 水土保持综合治理 技术规范 坡耕地治理技术 GB/T 16453.21996 水土保持综合治理 技术规范 荒地治理技术 GB/T 16453.31996 水土保持综合治理 技术规范 沟壑治理技术 GB/T 16453.41996 水土保持综合治理 技
2、术规范 小型蓄排引水工程GB/T 16453.51996 水土保持综合治理 技术规范 风沙治理技术 GB/T 16453.61996 水土保持综合治理 技术规范 崩岗治理技术 本标准是GB/T 16453.4,包括坡面小型蓄排工程、路旁、沟底小型蓄引工 程和引洪漫地工程三篇内容。 本标准系列的四项出版后,将全部代替1988年出版的中华人民共和国水利 电力部部颁标准SD 23887水土保持技术规范。本标准由中华人民共和国水利部提出并归口。本标准负责起草单位:水利部水土保持司。参加起草单位:黄河水利委员会黄河上中游管理局、黄河水利委员会农村水利水土保持局、长江水利委员会水土保持局、松辽水利委员会农
3、田水利处、珠江水利委员会农田水利处、海河水利委员会农田水利处 淮河水利委员会农田水利处。本标准主要起草人:郭廷辅、刘万铨、廖纯艳、胡玉法、苏仲仁、宁堆虎、徐传早、佟伟力、鲁胜力。第一篇坡面小型蓄排工程 1 范围 本篇规定了防治坡面水土流失的截水沟、排水沟、沉沙池、 蓄水池等坡 面小型蓄排工程的规划、设计、施工、管理的技术要求。本篇适用于南方多雨地区。北方部分雨量较多、坡面径流较大的土石山区和 丘陵区,也可参照使用。2 基本规定 2.1 坡面小型蓄水工程,应与坡耕地治理中的梯田、保水保土耕作等措施、荒地治理中造林育林、种草育草等措施紧密结合,配套实施。2.2 在坡耕地治理的规划中,应将坡面小型蓄
4、排工程与梯田、保水保土耕作法等措施统一规划,同步施工,达到出现设计暴雨时能保护梯田区和保土耕作区的安全。同时,小型蓄排工程的暴雨径流和建筑物设计,也应考虑梯田和保水保土耕作减少径流泥沙的作用。2.3 在荒地治理的规划中,应将坡面小型蓄排工程与造林育林、种草育草统 一规划,同步施工,达到出现设计暴雨中保护林草措施的安全。同时,小型蓄排工程的暴雨径流和建筑物设计,也应考虑造林育林和种草育草减少径流泥沙的作用。2.4 坡面小型蓄排工程还应考虑蓄水利用。3 规划 3.1 总体布局在进行坡耕地或荒地治理规划的基础上,坡面小型蓄排工程应进行专项总体布局,合理地布设截水沟、排水沟、沉沙池、蓄水池等四项主要建
5、筑物,构成完整的防御体系。3.2 截水沟的布设原则3.2.1 当坡面下部是梯田或林草,上部是坡耕地或荒坡时,应在其交界处布设截水沟。3.2.2 当无措施坡面的坡长太大时,应在此坡面增设几道截水沟。增设截水沟的间距一般2030m,应根据地面坡度、土质和暴雨径流情况,通过设计计算具体确定。 3.2.3 蓄水型截水沟基本上沿等高线布设,排水型截水沟应与等高线取12的比降。3.2.4 当截水沟不水平时,应在沟中每510m修一高2030cm的小土 ,防止冲刷。3.2.5 排水型截水沟的排水一端应与坡面排水沟相接,并在连接外作好防冲措施。3.3 排水沟的布设原则3.3.1 排水沟一般布设在坡面截水沟的两端
6、或较低一端,用以排除截水沟不 能容纳的地表径流。排水沟的终端连接蓄水池或天然排水道。3.3.2 排水沟在坡面上的比降,根据其排水去处(蓄水池或天然排水道)的位置而定,当排水出口的位置在坡脚时,排水沟大致与坡面等高线正交布设;当排水去处的位置在坡面时,排水沟可基本沿等高线或与等高线斜交布设。各种布设都必须 作好防冲措施(铺草皮或石方衬砌)。3.3.3 梯田区两端的排水沟,一般与坡面等高线正交布设,大致与梯田两端的道路同向。一般土质排水沟应分段设置跌水。排水沟纵断面可采取与梯田区大断面一致,以每台田面宽为一水平段,以每台田坎高为一跌水,在跌水处做好防冲措施(铺草皮或石方衬砌)。3.4 蓄水池与沉沙
7、池的布设原则3.4.1 蓄水池一般布设在坡脚或坡面局部低凹处,与排水沟(或排水型截水沟)的终端相连,以容蓄坡面排水。3.4.2 蓄水池的分布与容量,根据坡面径流总量、蓄排关系和修建省工、使用方便等原则,因地制宜具体确定。一个坡面的蓄排工程系统可集中布设一个蓄水池,也可分散布设若干蓄水池。单池容量从数百立方米到数万立方米不等。3.4.3 蓄水池的位置,应根据地形有利、岩性良好(无裂缝暗穴、砂砾层等)、蓄水容量大、工程量小,施工方便等条件具体确定。3.4.4 沉沙池一般布设在蓄水池进水口的上游附近。排水沟(或排水型截水沟)排出的水量,先进入沉沙池,泥沙沉淀后,再将清水排入池中。3.4.5 沉沙池的
8、具体位置,根据当地地形和工程条件确定,可以紧靠蓄水池,也可以与蓄水池保持一定距离。4 设计 4.1 截水沟设计4.1.1 暴雨径流设计4.1.1.1 防御暴雨标准,按10年一遇24h最大降雨量。4.1.1.2 坡面径流量与土壤侵蚀量的确定。根据水土保持试验站的小区径流观测资料,或查阅当地水文手册。在上述设计频率暴雨下,不同坡度、不同土质、不同植被的坡面,应采用不同的暴雨径流量与土壤侵蚀量。以一次暴雨径流模数Wm(m3/hm2)和年均土壤侵蚀模数Ms(t/hm2)表示。4.1.2 截水沟断面设计4.1.2.1 蓄水型截水沟断面设计。4.1.2.1.1 每道截水沟的容量(V)按式(1)计算:V=V
9、w+Vs(1)式中:V截水沟容量,m3; Vw一次暴雨径流量,m3; Vs13年土壤侵蚀量,m3。Vs的计量单位,根据各地土壤的容重,由吨折算为立方米(下同)。4.1.2.1.2 Vw和Vs值按式(2)计算:Vw=MwF(2)Vs=3MsF(3)式中:F截水沟的集水面积,hm2; Mw一次暴雨径流模数,m3/hm2;ms一年土壤侵蚀模数,m3/hm2。4.1.2.1.3 根据V值计算截水沟断面面积(A1):A1=V/L(4)式中:A1截水沟断面面积,m2; L截水沟长度,m。4.1.2.1.4 截水沟断面要素的确定:截水沟由半挖半填作成梯形断面,其断面要素、符号、常用数值,如表1所示。表 1截
10、水沟断面要素常用数值 沟底宽Bdm沟深Hm内坡比m1外坡比m00.30.50.4 0.61111.54.1.2.2 排水型截水沟断面设计有两种情况,分别采取不同断面。4.1.2.2.1 多蓄少排型。暴雨产生的坡面径流大部蓄于沟中,只排除不能容蓄的小部。断面尺寸基本上参照蓄水型截水沟,沟底应取1左右的比降。4.1.2.2.2 少蓄多排型。暴雨产生的坡面径流小部蓄于沟中,大部排入蓄水池。断面尺寸基本上参照排水沟的断面设计(见4.1.3),同时应取2左右的比降。 4.1.3 排水沟断面设计4.1.3.1 排水沟断面A2。根据设计频率暴雨坡面最大径流量,按明渠均匀流公式计算:(5)式中:A2排水沟断面
11、面积,m2; Q设计坡面最大径流量,m3/s; C谢才系数; R水力半径,m; i排水沟比降。4.1.3.2 Q值的计算:Q=F/6(Lr-Lp)(6)式中:Q设计最大流量,m3/s;Ir设计频率10min最大降雨强度,mm/min; Ip相应时段土壤平均入渗强度,mm/min; F坡面汇水面积,hm2。4.1.3.3 R值的计算:R=A2/x(7)式中:R水力半径,m; A2排水沟断面面积,m2; x排水沟断面湿周,m。4.1.3.4 C值的计算:(8)式中:n糙度,土质排水沟一般取0.025左右。4.1.3.5 上述设计中应考虑排水沟的不冲不淤流速,尽量减少沟道冲淤(参见17.3.1与17
12、.3.2)。4.1.4 蓄水池设计4.1.4.1 蓄水池容量设计4.1.4.1.1 蓄水池总容量按式(9)计算:V=K(Vw+Vs)(9)式中:V蓄水池容量,m3; Vw设计频率暴雨径流量,m3; Vs设计清淤年(n年)累计泥沙淤积量,m3; K安全系数,取1.21.3。4.1.4.1.2 Vw值与Vs值的计算分两种情况:a)蓄水池在坡面小型蓄排工程系统之中,与坡面排水沟终端相连,并以沟中排水为其主要水源时,其Vw值与Vs值根据排水沟的设计排水量和淤积量计算。 b)蓄水池不在坡面小型蓄排工程系统中,需独立计算暴雨径流量时,采用式(10)、式(11)计算Vw与Vs值。Vw=MwF(10)Vs=3
13、MsF(11)式中:Mw设计频率一次暴雨径流模数,m3/hm2; Ms一年的侵蚀模数,m3/hm2; F蓄水池的集水面积,hm2。4.1.4.2 蓄水池主要建筑物设计4.1.4.2.1 池体设计。根据当地地形和总容量V,因地制宜地分别确定池的形状、面积、深度和周边角度。4.1.4.2.2 进水口和溢洪口设计。石料衬砌的蓄水池,衬砌中应专设进水口与溢洪口;土质蓄水池的进水口和溢洪口,应进行石料衬砌。一般口宽4060cm,深3040cm。并用矩形宽顶堰流量公式校核过水断面。(12)式中:Q进水(或溢洪)最大流量,m3/s; M流量系数,采用0.35; g重力加速度,9.81,m/s2; b堰顶宽(
14、口宽),m; h堰顶水深,m。4.1.4.2.3 引水渠设计。当蓄水池进口不是直接与坡面排水渠终端相连时,应布设引水渠,其断面与比降设计,可参照坡面排水沟的要求执行。4.1.5 沉沙池设计4.1.5.1 池体尺寸设计。沉沙池为矩形,宽12m,长24m,深1.52.0m。要求其宽度为排水沟宽度的2倍,长度为池体宽度的2倍,并有适当深度,以利于水流入池后能缓流沉沙。4.1.5.2 沉沙池的进水口和出水口,参照蓄水池进水口尺寸设计,并应作好石料(或沙浆砌砖或混凝土板)衬砌。5 施工 5.1 截水沟与排水沟的施工5.1.1 根据规划截水沟与排水沟的布置路线进行施工放样,定好施工线。5.1.2 根据截水
15、沟与排水沟的设计断面尺寸,沿施工线进行挖沟和筑埂。筑埂填方部分应将地面清理耙毛后均匀铺土,每层厚约20cm,用杵夯实后厚约15cm,沟底或沟埂薄弱环节处应加固处理。5.1.3 在截水沟和排水沟的出口衔接处,铺草皮或作石料衬砌防冲。在每一道跌水处,应按设计要求进行专项施工。石料衬砌的跌水其施工要求参照5.2执行。 5.1.4 竣工后,及时检查断面尺寸与沟底比降,是否符合规划设计要求。 5.2 蓄水池与沉沙池的施工5.2.1 根据规划的位置和设计的尺寸进行开挖,及时检查开挖尺寸是否符合设计要求。对于需作石料衬砌部位,开挖尺寸应预留石方衬砌位置。5.2.2 池底如有裂缝或其他漏水隐患等问题,应及时处
16、理,并作好清基夯实,然后进行石方衬砌。5.2.3 石方衬砌要求料石(或较平整块石)厚度不小于30cm,接缝宽度不大于2.5cm,同时应做到砌石顶部要平,每层铺砌要稳,相邻石料要靠得紧,缝间沙浆要灌饱满;上层石块必须压住其下一层石块的接缝。6 管理 6.1 每年汛后和每次较大暴雨后,对坡面小型蓄排工程应进行全面检查,如有冲毁现象,应及时进行衬修。6.2 根据设计要求和坡面侵蚀量大小,每13年应对各类蓄排工程进行一次清淤,遇到淤积严重的大沙年,应及时清除。6.3 截水沟和排水沟的填方土埂外坡,可种植经济价值较高的浅根性植物护埂。 6.4 蓄水池四周可种植经济价值较高的树木,减少水面蒸发。但应选好树
17、种和种植位置,防止树根破坏衬砌体和引起池底漏水。第二篇路旁、沟底小型蓄引工程 7 范围 本篇规定了水土流失地区的水窖(旱井)、涝池以及山丘间泉水利用等路旁、沟底小型蓄引工程的规划、设计、施工和管理的技术要求。本篇适用于我国北方干旱、半干旱地区。我国南方局部有干旱、半干旱现象的地区,也可以参照使用。8 引用标准 下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T 16453.11996 水土保持综合治理 技术规范 坡耕地治理技术 9 基本规定 9.1 路旁、沟底小型蓄引工程
18、的规划布局应纳入小流域综合治理规划,与流域内坡耕地治理、荒地治理,沟壑治理结合进行。9.2 在干旱、半干旱的水土流失地区,应将路旁、沟底小型蓄引工程作为解决人畜饮水和抗旱点浇的主要水源,将水窖、涝池、泉水利用三者统一规划,协调实施。9.3 在实施规划中,以小流域为单元,全面调查了解流域内的道路网及其汇集地表径流的运行规律。根据水土保持试验站的观测资料,分别确定各类道路的径流模数与土壤侵蚀模数(包括多年平均数值和设计频率下一次暴雨中的数值),作为水窖、涝池规划设计的基础数据。9.4 以小流域为单元,全面调查流域内居民点的分布情况和山丘间泉水的分布情况(包括坡面泉水与沟中泉水的分布位置和数量),作
19、为山丘间泉水利用规划、设计的依据。9.5 水窖、涝池和山丘间泉水利用三项措施的布局,在满足人畜饮水、抗旱点浇和其他需要的同时,应最大限度地发挥其减轻水土流失的作用。特别是通过涝池蓄水,控制水不下沟,减轻沟蚀,更应作为重点任务。9.6 路旁、沟底各项小型蓄引工程的设计标准为1020年一遇36h最大降雨量;根据各地不同降雨情况,分别采用不同频率和历时的设计暴雨。9.7 有关配套工程9.7.1 作为汇水水源的道路,路面应修成中间高、两侧低的鱼背形,地表径流由路面两侧排水沟引入涝池或水窖,不能在路面中间汇流,以防止冲刷。9.7.2 在干旱、半干旱地区,可在房顶、窑顶、场院和汇流路面等地方,铺设混凝土或
20、三合土集流场,加大降雨流量。10 水窖 10.1 水窖的规划10.1.1 水窖的位置。一般布设在村旁、路旁、有足够地表径流来源的地方。窖址应有深厚坚实的土层,距沟头、沟边20m以上,距大树根10m以上。石质山区的水窖,应修在不透水的基岩上。10.1.2 水窖类型与单窖容量水窖分井式水窖和窑式水窖两类。10.1.2.1 一般来水量不大的路旁,修井式水窖,单窖容量3050m3。10.1.2.2 在路旁有土质坚实的崖坎、且要求蓄水量较大的地方,修窑式水窖,单窖容量100200m3以上。10.1.3 水窖数量10.1.3.1 根据规划区人口数量、每年人均需水量、总需水量,扣除其他水源(如山丘间泉水利用
21、等)可供水量,取当地有代表性的单窖容量,算出规划区需修水窖数量。10.1.3.2在降雨量年际变化很大的地区,适当增加水窖数量,以备多雨年蓄水供少雨年使用。10.2 水窖的设计10.2.1 井式水窖设计(见图1)图 1井式水窖断面示意图10.2.1.1 窖体由窖筒、旱窖、水窖三部分组成,各部尺寸如下:10.2.1.1.1 窖筒(上接地面窖口,供取水用):直径0.60.7m,深1.52m。 10.2.1.1.2 旱窖(不蓄水部分):上部与窖筒相连,深23m。直径向下逐步 放大,到散盘处直径34m。10.2.1.1.3 水窖(蓄水部分):深35m,从散盘处向下,直径逐步缩小,到底部直径23m。10.
22、2.1.2 地面建筑物由窖口、沉沙池、进水管三部分组成,各部尺寸如下 :10.2.1.2.1 窖口:直径0.60.7m,用砖或石砌成,高出地面0.30.5m 。 10.2.1.2.2 沉沙池:位于来水方向路旁,距窖口46m。池体成矩形,长23m,宽12m,深1.01.5m。四周坡比11。10.2.1.2.3 进水管:圆形,直径0.20.3m,在沉沙池从地表向下深约2/3处,以11坡度向下与旱窖相连。10.2.2 窑式水窖设计(见图2)图 2 窑式水窑断面示意图10.2.2.1 窖体由水窑、窑顶、窑门三部分组成,各部尺寸如下:10.2.2.1.1 水窑(蓄水部分):深34m,长810m,断面为上
23、宽下窄的梯形,上部宽34m,两侧坡比为81。10.2.2.1.2 窑顶(不蓄水部分):长度与水窑一致,半圆拱形断面,直径34m,与水窑上部宽度一致(有的窑式水窖在窑顶中部留圆形取水井筒,直径0.60.7m,深度随崖坎高度而异,从窑顶上通地面取水口)。10.2.2.1.3 窑门:下部梯形断面,尺寸与水窑部分一致,由浆砌料石制成,厚0.60.8m,密封不漏水。在离地面约0.5m处埋一水管,外装龙头,可自由放水。上部半圆形断面,尺寸与窑顶部分一致,由木板(或其他材料)作成。木板中部有可以开关的1.0m1.5m的小门。10.2.2.2 地面部分由取水口、沉沙池、进水管三部组成,可参照井式水窖的设计,沉
24、沙池的尺寸应根据来水量适当放大。10.3 水窖的施工10.3.1 窖体开挖10.3.1.1 井式水窖开挖。从窖口开始,按照各部设计尺寸垂直向下挖,在窖口处吊一中心线,每向下挖深1m,校核一次直径。10.3.1.2 窑式水窖开挖。从窑门开始,先刷齐窑面,根据设计尺寸挖好标准断面,并逐层向里挖进,挖至设计的长度为止。在窑门顶部吊一中心线,并做一个半圆形标准尺寸木架,每向里挖进1m,校核一次断面尺寸。10.3.1.3 对需用胶泥防渗的水窖和水窑,在窖体开挖完成后,还需开挖供钉胶泥用的码眼。码眼在窖壁呈现“品”字形分布,上下左右眼距各约20cm,口径58cm,深1015cm,眼深略向下方倾斜。10.3
25、.1.4 地面部分的沉沙池、取水管、取水井筒都按设计要求开挖,及时校核断面尺寸。10.3.2 窖体防渗10.3.2.1 胶泥捶壁防渗10.3.2.1.1 取胶泥与黄土拌合均匀(沙粒粉粒粘粒的体积比为121),制成长约18cm,直径约58cm的胶泥钉和直径约20cm、厚25cm的胶泥饼。10.3.2.1.2 将胶泥钉用力塞入码眼,外留3cm,将胶泥饼用力摔到胶泥钉上,使之连成整体。10.3.2.1.3 用木棒连续捶打胶泥饼,使之与窖壁紧密结合,直到窖壁上全部胶泥坚实光滑为止。10.3.2.1.4 窖壁胶泥厚度,从上到下依次为2,3,4和5cm。10.3.2.2 水泥抹面防渗10.3.2.2.1
26、调好水泥沙浆与白灰沙浆。水泥沙浆中水泥沙子水的体积比为1.02.02.5;白灰沙浆中白灰沙子水的体积比为1.01.52.0。10.3.2.2.2 先在窖壁上抹一层白灰沙浆“打底”,再用水泥沙浆抹面,抹面厚度不小于23cm。10.3.2.2.3 有条件的地方,可先用铆钉将铅丝网铆固在窖壁上;或先在窖壁上均匀地打入钢钎,再用铅丝连接成网,然后用水泥沙浆抹面;随着水泥的固结,进行抹实,直到牢固光滑为止。10.3.2.3 其他防渗措施10.3.2.3.1 在石料方便地方,窖底、窖壁可用13水泥沙浆砌粗料石,并用 13水泥沙浆勾缝。10.3.2.3.2 窖底、窖壁用116水泥、石灰、沙浆砌砖,13水泥沙
27、浆抹面。10.3.2.3.3 有条件的可采用混凝土或钢筋混凝土防渗。10.3.3 地面部分的施工10.3.3.1 窖口处用砖或块石砌台,高出地面3050cm,并设置能上锁的木板盖;有条件的可在窖口设手压式抽水泵。10.3.3.2 沉沙池与进水管连接处设置铅丝网拦污栅,防止杂物流入。10.3.3.3 进水管应伸进窖内,离窖壁3050cm,管口出水处设铅丝蓬头,防止水流冲坏窖壁。10.4 水窖的管理10.4.1 水窖修成后应及时放入适当水量;正式蓄水取水时,不能将水取尽,防止窖壁窑底干涸裂缝。10.4.2 暴雨中收集地表径流时,应有专人现场看管,窖中水位不能超过设计的蓄水高度(水窖、水窑部分),防
28、止旱窖与窑顶部蓄水泡塌。10.4.3 窖口盖板应经常盖好锁牢,防止杂物掉入或人畜跌进,以保证安全与卫生。11 涝池 主要修于路旁(或道路附近,或改建的道路胡同之中),用于拦蓄道路径流,防止道路冲刷与沟头前进;同时可供饮牲口和洗涤之用。11.1 涝池的规划11.1.1 涝池蓄水总量11.1.1.1 满足牲畜饮用水量。11.1.1.2 满足居民非饮用水量。11.1.1.3 减轻道路与沟壑的水土流失。11.1.1.4 对来水量与需水量进行水量供需平衡分析。11.1.2 涝池类型与单池容量11.1.2.1 一般涝池。一个道路系统,沿途多处分散布设, 单池容量 100500m3。11.1.2.2 大型涝
29、池。容蓄城镇、村庄大量来水, 单池容量数千到数万立方米。11.1.2.3 路壕蓄水堰。在路面低于两侧地面,形成深12m的路壕处,应将道路改在一侧地面上,而在路壕中分段修筑小土坝,作成路壕蓄水堰,拦蓄暴雨径流。单堰容量随路壕的宽度、深度和土坝的高度与道路的坡度而定,一般5001000m3。 11.1.3涝池的位置11.1.3.1涝池应选在路旁低于路面、土质较好(无裂缝),暴雨中有足够地表径流的地方,距沟头、沟边10m以上。11.1.3.2大型涝池池址应着重考虑能修建足够容量的池体和足够的径流来源。 11.2 涝池的设计11.2.1 一般涝池多为土质,深1.01.5m,形状依地形而异,圆形直径一般1015m。方形、矩形边长各1020m至2030m。四周边坡一般11。11.2.2 大型涝池深23m
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