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沟深H内坡比m1外坡比m0mm0.3～0.50.4～0.61∶11∶1.54.1.2.2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。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1～3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