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今天說一說:土攔沙壩、干砌石攔沙壩與漿砌石攔沙壩
01
土攔沙壩
土攔沙壩(earth check dam for sediment storage) 用土料修筑的攔沙壩。土攔沙壩施工技術(shù)比較簡單,便于就地取材。土攔沙壩可分為均質(zhì)壩、心墻壩、斜墻壩等壩型。
土攔沙壩的斷面設(shè)計(jì)要符合土方量小、施工方便、節(jié)省費(fèi)用,運(yùn)用安全的要求,即:①壩頂不漫溢洪水,需設(shè)置溢洪道。②壩的迎水坡和背水坡坡度穩(wěn)定。土攔沙壩的壩頂寬度與壩高相關(guān),一般當(dāng)壩高為6m~15m時(shí),壩頂寬為2.0m~3.0m。壩高的確定主要考慮攔沙庫容、溢洪道最大過水深度、波浪爬升高和安全超高。土壩壩坡應(yīng)根據(jù)筑壩土料、地基等情況決定?;A(chǔ)較好(如巖基),壩坡可陡;基礎(chǔ)松軟(如軟黏土),則壩坡可緩。土料較好,抗剪強(qiáng)度大,碾壓密實(shí),土壤的干密度大,壩坡可陡;反之則緩。建有心墻并加修棱柱體排水的攔沙壩浸潤線低,下游壩坡可較陡;土壩越高,壩坡應(yīng)逐段放緩。壩高小于10m的均質(zhì)壩,上游壩坡一般為1:1.5~2.0,下游壩坡一般為1:1.5,迎水坡可修建干砌塊石或大卵石護(hù)坡。在土壩背水坡可鋪種草皮以防止沖刷。壩高大于10m或重要的攔沙壩,其壩坡、溢洪道等要通過專門的計(jì)算來確定。
02
干砌石攔沙壩
干砌石攔沙壩(dry masonry check dam for sediment storage) 用塊石干砌而成的攔沙壩。干砌石攔沙壩出現(xiàn)較早,曾廣泛應(yīng)用。
干砌石攔沙壩一般用較大的塊石砌成臺階式,壩頂寬0.8m~1.0m,迎水坡1:0.2,背水坡砌筑時(shí),背水坡須從下向上逐層縮級,縮級時(shí)下一層石塊的一端壓入上一層石塊的下面,壓入部分至少為塊石長的1/3。這種攔沙壩洪水溢流時(shí),可以逐級消能,減緩水勢,護(hù)坦長度可以縮短。由于塊石之間無粘結(jié)材料,塊石易被山洪沖動(dòng),因此,選用的塊石尺寸要滿足臨界不沖流速的要求,并注意施工質(zhì)量,壩的設(shè)計(jì)與施工與干砌石谷坊基本相同。
03
漿砌石攔沙壩
漿砌石攔沙壩(masonry check dam for sediment storage) 用灰漿粘結(jié)塊石修筑的攔沙壩。漿砌石攔沙壩分拱壩和重力壩兩類。
漿砌石拱攔沙壩平面上呈圓弧形,利用拱形將作用在壩體上的泥沙壓力、水壓力的水平分力傳到兩岸,垂直分力通過壩體傳到地基。拱壩的應(yīng)力以壓力為主,斷面應(yīng)力分布比較均勻,可以充分發(fā)揮漿砌石抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn),減少壩體厚度,節(jié)省筑壩材料。當(dāng)溝谷的寬高比小于2~3時(shí),適于修建拱壩。由于拱壩兩岸和基礎(chǔ)承受很大的壓力,要求巖石堅(jiān)硬完整,沒有大裂隙和軟弱夾層,兩岸基巖有足夠的厚度。漿砌石拱壩斷面上游面多為垂直,下游面有一定斜坡。在平面上拱圈呈圓弧形,其形狀決定于半徑、中心角和厚度等參數(shù)。壩頂中心角一般為110°~130°,隨著壩體高度的降低,溝谷寬度逐漸減小,拱圈的中心角逐漸減小,拱圈的厚度隨壩體高度降低而增加。
漿砌石重力攔沙壩斷面設(shè)計(jì)需考慮經(jīng)濟(jì)、安全的要求。壩的斷面為梯形時(shí),斷面輪廓尺寸可參照下表。
上表適用于巖石基礎(chǔ)。漿砌石重力壩不允許壩體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力,因此,一般不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算,只進(jìn)行抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算及應(yīng)力驗(yàn)算。進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算和應(yīng)力驗(yàn)算時(shí),應(yīng)當(dāng)計(jì)算的作用力有壩體自重、水壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力、地震力、泥石流沖擊力。漿砌塊石具有抗水流沖刷的能力,可以與泄洪建筑物結(jié)合起來,溢流攔沙壩段多布置在壩體中間,避免高速水流淘刷河岸。溢流壩的泄洪能力決定于溢流水深、溢流口寬度和實(shí)用堰流量系數(shù)。溢流口斷面一般為梯形,邊坡為1:0.75~1:1.00。對于泥石流溝道,溢流口斷面可為弧形。溢流口的高度包括溢流深和安全超高。山洪及泥石流從壩頂溢流具有很大的能量,對壩下游基礎(chǔ)和溝床產(chǎn)生強(qiáng)烈沖刷并使之變形,需要設(shè)置消能設(shè)施。常用的消能設(shè)施有副壩和護(hù)坦兩種。副壩高度決定于攔沙主壩的埋深、副壩埋深及溝道比降。護(hù)坦的長度決定于山洪平均流速、攔沙壩高度、溢流水深和攔沙壩背水坡的坡比。護(hù)坦長度一般為壩高的2倍~3倍。護(hù)坦的厚度根據(jù)單寬流量、上下游水位差確定。為了有足夠庫容攔蓄泥沙,攔沙壩壩體上需要設(shè)置放水孔。
來源:《中國水利百科全書水土保持分冊》
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