流域和湿地生态修复的关键技术

3）水窖工程技术。

水窖分井式水窖和窑式水窖两类。

第一，井式水窖。

窖体由窖筒、旱窖、水窖3部分组成（图4－1），各部尺寸如下：

图4－1 井式水窖断面示意图

ａ.窖筒（上接地面窖口，供取水用）。直径0.6~0.7米，深1.5~2.0米。

ｂ.旱窖（不蓄水部分）。上部与窖筒相连，深2~3米。直径向下逐步放大，到散盘处直径3~4米。

ｃ.水窖（蓄水部分）。深3~5米，从散盘处向下，直径逐步缩小，到底部直径2~3米。

地面部分由窖口、沉沙池、进水管3部分组成，各部尺寸如下：

·窖口。直径0.6~0.7米，用砖或石砌成，高出地面0.3~0.5米。

·沉沙池。位于来水方向路旁，距窖口4~6米。池体成矩形，长2~3米，宽1~2米，深1.0~1.5米。四周坡比1∶1。

·进水管。圆形，直径0.2~0.3米，在沉沙池从地表向下深约2/3处，以1∶1坡度向下与旱窖相连。

第二，窑式水窖。

窖体由水窖、窖顶、窖门3部分组成，其断面结构见图4－2，各部尺寸如下：

图4－2 窑式水窖断面示意图

ａ.水窖（蓄水部分）。深3~4米，长8~10米，断面为上宽下窄的梯形，上部宽3~4米，两侧坡比为8∶1。

ｂ.窖顶（不蓄水部分）。长度与水窖一致，半圆拱形断面，直径3~4米，与水窖上部宽度一致（有的窑式水窖在窖顶中部留圆形取水井筒，直径0.6~0.7米，深度随崖坎高度而异，从窖顶上通地面取水口）。

ｃ.窖门。下部梯形断面，尺寸与水窖部分一致，由浆砌料石制成，厚0.6~0.8米，密封不漏水。在离地面约0.5米处埋一水管，外装龙头，可自由放水。上部半圆形断面，尺寸与窖顶部分一致，由木板（或其他材料）做成。木板中都有可以开关的1.0米×1.5米的小门。

地面部分由取水口、沉沙池、进水管3部分组成，可参照井式水窖的设计，沉沙池的尺寸应根据来水量适当放大。

2.治沟工程技术

（1）沟头防护工程技术

沟头防护工程，主要包括：修筑土埝、树桩埝、截水沟埂及造林护沟等。

（2）谷坊坝工程技术

谷坊坝一般布置在比降较大、沟谷狭窄、切割较深、难以耕作的山区。

在支、毛沟和较大沟道中、上游，横向修筑的小坝叫谷坊坝。谷坊坝是防止沟蚀的有效措施，它能固定沟床侵蚀基点，防止沟底下切，抬高沟床，制止沟岸扩张；又能拦截泥沙，减少流入河川的固体径流量，减轻石洪危害，为利用沟底创造条件；同时拦蓄部分径流量，降低沟道中水流速度，削减下游洪峰流量。谷坊坝的种类很多，有土谷坊、石谷坊、生物谷坊等，应本着因地制宜的原则选定。修建时要自上而下，小多成群，分散水势，节节拦蓄。

谷坊坝的间距和高度是互相制约的两个指标。一般来说，在相同的坡度条件下，间距越大，谷坊坝越高，反之则越小。可以先确定高度再求谷坊坝间距，也可以先确定谷坊坝位置，再由谷坊坝间距求谷坊高度。谷坊坝的高度一般小于5米。

1）谷坊坝高度的确定。

谷坊坝的高度一般根据所用材料而定，以能承受水和泥沙的压力，而不至造成破坏为原则。

式中：ｈ为谷坊坝的有效高度（米）；Ｈ1为沟口处高程（米）；Ｈ2为沟掌高程（米）；Ｍ为谷坊坝座数。

表4－2为各种谷坊的经验断面尺寸，供设计时参考。

表4－2 谷坊断面尺寸表

2）谷坊坝间距的确定。

谷坊坝一般是为了把沟底变成一级一级的水平台阶，这时谷坊溢水口底与上游相邻谷坊外坡基部相平（图4－3），其两个谷坊坝的间距可由下式计算：

式中：Ｌ为谷坊坝的间距（米）；ｈ为谷坊坝的有效高度（米）；ｉ为原沟比降。

3）谷坊坝座数的确定。

谷坊坝的座数，根据沟道沟头和沟口高程而定。计算公式如下：

式中：Ｍ为谷坊坝座数；Ｈ1为沟口处高程（米）；Ｈ2为沟掌高程（米）；ｈ为谷坊坝有效高度（米）。

（3）淤地坝工程技术

在干支沟里横向筑坝，以缓洪拦沙，变荒沟为良田，这种坝叫淤地坝。淤地坝是控制沟床下切和沟岸扩张，合理利用水土资源的有效措施。它与谷坊坝只有大小和高低之分。没有本质的区别，只是目的作用不同，其高度一般在5米以上。

图4－3 谷坊坝布置图

修建淤地坝，要坚持“小型为主、小多成群、大中小结合”的原则，因地制宜，自上而下，全面部署；根据流域内的自然特点和经济条件，进行全面分析，确定投资小、淤积快、成地早、受益大的坝系布设方案，形成生产、拦沙、防洪、灌溉的完整体系。

1）坝址选择。

坝址要符合下列条件：

第一，地形要求选在口小、肚大、沟道缓、淤地多的岔口，弯道的下方或跌水的上方，坝址两端坡面不能有沟道或集流槽。

第二，溢洪道要布置在有岩石层、沙浆层或红土层处，不要选在泉眼或地下水丰富的地方，更不能选在塌方处。

第三，坝址附近要有足够的土、石料，并且取料方便，以节省投资。

第四，为使坝地不断扩大，应考虑加高条件，如上下坝间距、村庄道路、淹没损失等情况。

2）库容计算。

淤地坝库容一般采用实测断面法或简易公式法求得。

第一种方法是实测断面法。在库容范围内，自下而上，测量与水深相适应的若干有代表性的沟道断面，按相邻的两断面分别计算各段库容，而后把各段的库容加起来，即总库容，其计算公式如下：

式中：Ｗ1，Ｗ2……为各段的库容（米3）；Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3……为上下断面积（米2）；Ｌ1，Ｌ2……为断面间垂直距离（米）。

最后一个断面，即最上面的断面与回水末端间的库容按下式计算：

式中：Ｗ为最上面的断面与回水末端间的库容（米3）；Ｆ为最上面的断面面积（米2）；Ｌ为最上面的断面至回水末端的垂直距离（米）。

第二种方法是简易公式法。当坝高确定后，库容按下式计算：

式中：Ｗ为平坝水深时的库容（米3）；Ｄ为库容最大水面宽度（米）；ｄ为沟床平均宽度（米）；Ｈ为平坝时水深（米）；ｉ为沟床平均比降；Ｃ为沟谷断面类型系数（表4－3）。