丘陵区冲刷沟内谷坊工程设计实例

1　基本情况

拟建谷坊工程位于密山市白泡子乡齐心村。本区属寒温带大陆性气候,属兴凯湖湖积平原北部山前丘陵区。项目区内有较大的冲刷沟1条。从北至南贯穿整个项目区,为自然河流。区内还有大小不等的小冲刷沟6处,由于冲沟缺乏治理,在雨季,对项目区的耕地及农民生活带来很大的危害,致使区内大部分基本农田被雨水冲毁,植物被稀疏。因此,需要通过生态措施、工程措施及田、林、路的综合布局,对项目区进行综合治理,有效改善项目区的耕作环境及生态环境,降低冲刷沟内的水流流速,减小冲刷沟对项目区造成的危害,使项目区现有耕地及未利用地得到充分利用,提高耕地的质量,增加有效耕地面积,并改善农民的生产、生活水平。

2　谷坊工程设计

2．1　谷坊防治原理

固定与抬高侵蚀基准面,防止沟床下切;拦蓄泥沙,抬高沟床,稳定坡脚,防止沟岸扩张及滑坡;减缓沟道纵坡,减小山洪流速,减轻山洪或泥石流灾害;使沟道逐渐淤平,形成坝阶地,为发展农林业生产创造条件。

2．2　谷坊类型的选择

本区属丘陵漫岗,地势北高南低,坡度i = 1 /8 ～1 /11。地势相对较高,地层岩性主要由高液限黏土构成,分布较连续,一般厚度在10m左右。含水层一般在40m以下,承载力为15～20 t/m2 ,满足建筑物地基要求。工程防护目标为降低冲沟内洪水流速,防止沟岸的坍塌、扩张。由于当地块石、钢筋等材料距项目区较远,造价较高,因此,谷坊的型式采用经济且施工较方便的柳桩编篱型谷坊。

2．3　谷坊位置与高度的确定

区内地表水经6条小冲沟汇入大冲沟,各小冲沟流量相对较小,大冲沟流量和流速均较大,因此谷坊应设在大的冲沟内沟底比降较大的沟段及各小冲沟入汇处的下游。本项目谷坊类型为柳桩编篱型谷坊,谷坊高度设计为110m。

2．4　谷坊间距的确定

2．4．1　谷坊间距确定的原则

下一座谷坊的回淤面与上一座谷坊的底部齐平。实际调查资料表明,在谷坊淤满之后,其回淤面表面并非水平,而是具有一定比降的斜面,且斜面比降与淤积物土质有关。本区的淤积物为黏壤土,坝后淤积物表面的稳定坡度为0。01。

2．4．2 谷坊间距的确定

谷坊间距按下式计算:l =h/i - i0

式中: h为谷坊有效高度,即谷坊底到溢水口底高差,m; i为原沟床比降, %; i0 为谷坊淤满后的比降, %。

2.5　谷坊工程量的确定

根据沟谷断面形式,计算谷坊的体积,本谷坊断面形式设计为抛物线形沟谷,故其计算公式如下:

V =LH/15(10b + 4mH)

式中: V为谷坊体积,m3 ; L 为谷坊顶长度,m; H为谷坊高度,m; b为谷坊顶宽度,m;m 为谷坊上、下游坡度之和(如上游坡为1∶m1 ,下游坡为1∶m2 ,则m = m1 + m2 ) 。

2.6　谷坊的修筑方法

由于谷坊所在位置冲沟流量较大,流速较快,为提高谷坊的安全稳定性,本谷坊设计为双排柳桩编篱填土谷坊。其修筑方法为:在沟中已定谷坊位置,挖深、宽各为0.5m的沟槽,其两端要切入岸坡1m。然后沿沟槽两侧栽植四排长1.5m,直径为5～10cm的柳桩,桩距0125m,插入沟底0.5m。再用末端直径为1.5cm左右的2a生柳枝,以柳桩为径编篱,边编边向下压紧,并同步向槽内填土踏实。编篱要使中部比两端低一些,呈为弧形,使水流向谷坊中部集中,以免冲毁两侧岸坡。谷坊上游侧填土,填土顶宽110m,边坡1∶2。下游用柳梢捆(用细柳梢捆成捆,其直径0.4m,每隔0.5m用铅丝捆一道)平铺一层作为护底,长度为3.0m,为了防止梢捆受水流冲刷滚动,在沿护底长度方向1.5m处及下游边界各打设一排木桩固定梢捆,木桩长度大于60cm,打入沟底35cm左右。

2.7　谷坊的施工技术要点

采选柳桩,要按设计要求的长度和柳径,选生长能力强的活立木。并在春天树木萌芽前或秋天树木落叶后进行。为了保证柳桩成活,埋桩时要注意桩身于地面垂直,勿伤柳桩外皮,牙眼向上。各排桩位呈“品”字形错开。

综上,本项目区通过建谷坊有效防止冲刷沟的水土流失,改善了本区的生态环境,保护了耕地,给当地农民的生产、生活创造了良好的条件。

来源:黑龙江水利科技 作者:耿庆珍 于　洋