排水沟设计规范.docx
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排水沟设计规范
GB/T16453.4─1996
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/T16453.1─1996水土保持综合治理技术规范坡耕地治理技术
GB/T16453.2─1996水土保持综合治理技术规范荒地治理技术
GB/T16453.3─1996水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术
GB/T16453.4─1996水土保持综合治理技术规范小型蓄排引水工程
GB/T16453.5─1996水土保持综合治理技术规范风沙治理技术
GB/T16453.6─1996水土保持综合治理技术规范崩岗治理技术
本标准是GB/T16453.4,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SD238─87《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20~30m,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1%~2%的比降。
3.2.4当截水沟不水平时,应在沟中每5~10m修一高20~30cm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=Vw+Vs
………………………………………………
(1)
式中:
V──
截水沟容量,m3;
Vw──
一次暴雨径流量,m3;
Vs──
1~3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)。
4.1.2.1.2Vw和Vs值按式
(2)计算:
Vw=Mw×F
…………………………………………
(2)
Vs=3Ms×F
…………………………………………(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 截水沟断面要素常用数值
沟底宽Bd
m
沟深H
m
内坡比m1
外坡比m0
0.3~0.5
0.4~0.6
1∶1
1∶1.5
4.1.2.2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。
4.1.3.2Q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。
4.1.3.3R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。
4.1.3.4C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17.3.2)。
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1.2~1.3。
4.1.4.1.2Vw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=3MsF
…………………………………………(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40~60cm,深30~40cm。
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(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1~2m,长2~4m,深1.5~2.0m。
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