技术领域

本发明涉及农田水利、土壤改良、水土保持和农业环境保护系 统，特别涉及基本农田和流失水土的集约化治理及动态水资源的可持 续开发利用。

                     背景技术

原有淤滩坝地工程技术的引洪淤漫基本工作原理是利用格堰蓄水 和退水口一定高程拦蓄沉淀土层和排水，利用滚坝壅高河槽水位，通 过闸门将洪水输入格堰。格堰由顺水石坝、闸门、横沙堰(兼设退水 口)等组成。闸门和退水口泄水断面长度大体一致，以2——4米为 多。顺水石坝和闸门兼顾导流防洪。防洪和泄水工程依赖水泥浆“粘 合”石料，退水口跌水部位设置浆砌护坦。少数鱼翅采用铁丝网包石 料结构。闸门启闭需要人工操作，其工程技术虽然采用现代的浆砌水 工结构，因其结构僵化和成本巨大，导致原理应用浮浅，性能相互脱 节，实用顾此失彼，建设与投资的矛盾突出，很难适应流场环境和时 空的剧烈变化，仍然沿袭古老的以疏浚为主的传统性工程模式。为下 降工程成本，采取大量缩小闸门和格堰泄水断面的节资措施，不但增 大了水力机械能和破坏性，而且严重丧失淤漫机率，从量变引起质变 的观点来分析，因格堰的利洪能量比率和调容能力微乎其微，导致堵 疏割裂。由其落后的技术特征所决定，山区丘陵区利用洪水开发、改 造土地和普遍灌溉长期得不到有效解决，水土肥沙资源既不能就地拦 蓄利用，而使之分布在广阔的流域面上，又白白流失和集结汇合于下 游，给国民生存和生产造成严重灾害和重大隐患，诸多可资利用的自 然规律难以充分和同步利用，工程措施实施中存在的艰巨性、狭隘 性、长期性和反复性一直困扰着水土治理生产力水平的快速提高，新 中国成立后，历经五十年的持续大力投入、全民动员和艰苦卓绝奋 斗，虽然取得有史以来的伟大治理成效，尚未从根本上解决问题，总 体治理任务更为繁重。目前，全国每年新增水土流失面积1万平方公 里。全国的水土流失面积已占到国土面积的3 8％，有些省份高达46％ ——86％，亟待治理的占60％，有220万平方公里。有关资料显示，日 益严重的水土流失已成为生态走向危机的主要祸源之一；水土流失主 要来自坡耕地过量垦用和植被破坏；随着退耕还林的大规模实施，大 量荒弃滩沟急待开发利用，以替代坡耕地，按背景技术口径统计，仅 黄土高原和东北黑土区就有1590万亩。

                     发明内容

本发明的目的是针对原有技术中存在的泄水防洪水泥浆砌水工结 构对所用石料和砂子的质量、体积要求严格、采料和用水受自然条件 的严格和绝对限制、水泥用量多且单价高、挖底建基艰巨、操作程序 复杂、有的区域需要排水、施工运料任务大且遇有不可克服的困难， 框架应用死板单一、性能顾此失彼、成本巨大，效益低下等弊病，所 提供的一种措施、性能、适用时空、经济生态效益相复合的淤滩坝地 新型工程方法。

为实现所述目的，本发明既借鉴和遵循原有淤滩坝地工程技术建 筑泄水跌水护坦及引洪淤漫的基本工作原理，又克服其在原理应用方 面存在的种种偏见和缺陷，通过淤滩坝地这一形式和“复合式”技术 这一载体，全方位多层次延伸工作性能，引发八项效益取得新突破和 同步大幅度翻番。其综合突破归纳起来，在于一个抛弃、六个开辟和 五个改变，即：抛弃了原有技术通用的水泥浆“粘合”石料的“僵 化”性水工结构。开辟了动静结合，以变应变、形式多样的物化组合 水工结构；开辟了工程材料替代法；开辟了设备法；开辟了省略顺水 堰的全封闭或半封闭蓄土排水或泄洪的特别功能开发技术；开辟了水 力机械消能与流量消能、流场采物消能相结合的水力消能实用方法； 开辟了以复合为手段的一整套水土治理和可持续开发利用动态水资源 的工程技术体系。导致工程框架应用可由限小口引洪退水改变为大断 面引洪泄水；可由单一性的纵向导流防洪改变为纵横结合以横向为主 的导流防洪；可由堵疏割裂改变为堵疏蓄排兼顾；可由疏浚为主改变 为以堵蓄为主；可由人工辅助枢纽调容改变为全自动调容。设计施工 因地制宜，就地取材，因陋就简，辩证施治。在结构和框架的技术参 数应用上，既提出常规性应用的公式和标准，又可依法按比率调节， 以适应不同工程标的和自然特征多样化的需要。

本发明工程由框架和水工结构组成，在其新开发土地中，常规性 应用的框架构思和技术参数是通过以下方法来实现的：

即：工程以二十年一遇洪峰流量(为计算方便，流速均以每秒1米 计)和滩面宽度为基本依据，予留河槽宽度，其余则为开发利用宽 度，河槽宽度以洪水流量除以洪水高程之商数，等量确定，河槽洪水 高程以横堰退水断面高程减去10厘米以上，等量确定，一般为60厘米 以下。

引洪流量由标准引洪量和机动调节量两部分组成。标准引洪量的 计算，以同一工程最短一道横堰的退水高程达10厘米为标准退水高 程。标准退水高程乘以退水断面长度，即为标准引洪量。标准引洪量 除以引洪口标准进水高程，即为引洪口长度。引洪口标准进水高程以 横堰标准退水高程的六倍以上来确定，一般为60厘米以上。引洪口标 准进水高程加引洪口沉砂堰高程，即为滚坝泄水断面高程。沉砂堰高 程一般为30厘米左右。滚坝泄水断面长度加边墩长度，即为应留河槽 宽度。引洪口长度应占滚坝泄水断面长度的三分之二。各道横堰的间 隔距离以格堰蓄水回水线长度的2倍以上定位。

根据以上技术参数应用规律，滚坝以上横堰边墩及堤堰高程，应 达到二十年一遇河槽洪水高程的3倍，实达1.8米以上，以应付近年内 的突发洪峰。滚坝下游的横堰边墩和顺水堰高程，应达到二十年一遇 河槽洪水高程的2倍，实达1.2米以上。淤漫达标后，闸式滚坝应予拆 除，待河槽刷深1.2米时，构建长期性的水泥浇铸滚坝闸架和护坦，控 制河槽深度。并比二十年一遇再提高可通洪高程2倍，使河槽总计通洪 能力达到二十年一遇的4.5倍以上。加之地床分流调容和滚坝下游还要 继续刷深河槽，使所有配套工程满足百年不遇特大洪峰的通洪排泄和 防汛安全需要。

本发明的水工结构包括蓄土退水横堰(含边墩)、横堰鱼翅、顺 水堰、引洪口(兼设沉砂堰)、拦洪滚坝(兼设排砂口)五大部分， 其技术构思和参数应用是通过以下方法来实现的：

1、横堰结构及其技术参数。

横堰与预留河槽方向呈直角，横堰两端要建边墩，河床一端的边 墩长度达10米以上，另一端长为2米，其余中间部分全部为退水断面。 退水断面高程以土地淤到即定高程等量确定，一般达70厘米以上，边 墩高于退水断面50厘米，一般达1.2米以上。横堰的顶宽一般达80厘 米，底宽为自身高度的2倍加收顶宽度，一般为2米以上。

横堰由主体和护坦组成。主体采用壁坎堰、沙土堰和夹层尼纶布 相结合的结构。护坦采用长幅新尼纶布。构筑方法和技术参数是：

(1)起垄沙土堰。由退水方起垄沙土堰(含边墩)，全线笔直，顶 部水平，超过成型堰子的高程，退水方坡度的壁坎基础部位应提高沙 土密度。

(2)铺设尼纶布护坦和夹层尼纶布。用铲车将横堰跌水部位的地床 全线理平，把沙堰底塄线外40厘米宽度内的地床铲为内低外高形状， 倾斜值为6厘米，(壁坎宽度的1∶0.15)。把护坦范围内地床上的石 头耙掉。在跌水部位全线铺设尼纶布护坦，宽为1.5米，长度不够时， 接缝处的两块尼纶布迭压20厘米。在沙堰底塄线以上的坡面上铺设夹 层尼纶布，采用剪开的旧尼纶袋，所有接缝边沿互相迭压10厘米。

(3)构筑泄水壁坎。A、用石头构筑。河槽中长15-30厘米的石头 均可使用。边塄不整齐的石料采用立斜垛法，长短互相穿插，上下层 倾斜度全线相反。整齐的石料全部采用平垛法。B、石料之长度即为 壁坎之宽度，单层构筑加高。第一层壁坎压住尼纶布护坦40厘米，应 采用较宽而薄的片石，以加宽外漏坎肩，减小水流落差，尽量使水流 在石料坎肩上转变为顺流。C、各层全线水平，退水边沿整齐，起到 均匀分布泄水的作用。D、各层错压勾缝，并向内收缩7厘米(约石料 长度的四分之一，并使最短石料覆压半数以上)，形成台阶状，起到 逐级歧解泄水落差的消能作用。E、最关键的机理是，各层的外沿水平 线要比内沿水平线挑高5厘米(壁坎宽度的1∶0.15)，与河床坡度形 成反倾斜状，使下层对上层构成杠杆式支撬力、三角形固定力和阻滞 力，使坎肩对泄水构成重迭性反弹掺气的消能效果。F、随着壁坎的逐 层加高，随时拉起夹层布。夹层布外侧石料不足的毛碴和空隙以及上 一层收缩的基础部位要充填碎石，内侧的空隙用沙土充填平整，直至 把夹层布延伸并反拆覆盖于壁坎顶部的倾斜面上。最后将沙土堰与壁 坎外边沿持平。

(4)构筑边墩壁坎。边墩壁坎与泄水断面壁坎应逐层同步构筑，边 墩壁坎采用长35厘米左右的石料，全线平垛，机理与泄水壁坎相同。 格堰内边墩泄水口的堵头采用长40厘米以上的石料和纵横双向倾斜的 平垛法。顺水堰外边墩的三断面都用壁坎围住沙土堰。

(5)土地使用时，横堰泄水断面要保持高于淤漫土地5厘米以下、予 备加厚溢肥。

这一物化组合泄水横堰，使整体性壁坎倒侧卧于地床和沙堰之 间。壁坎之蹬、靠、压、拗、拉、阻、挤、剪等力点力面交织并用， 形成有机整体。壁坎力向与水压水流力向构成鼎立对抗之势能，沙土 堰发挥中介平衡之作用。渗水过水后，合力进一步提高，结构越发紧 密牢固，可微变而不可冲毁。

2、鱼翅结构及其技术参数。

河床一侧每道横堰的边墩端头都要构建鱼翅。鱼翅由主体和护坦 组成。

鱼翅主体采用边墩连贯式结构，即在边墩单层壁坎中层层夹压铁 丝网，利用铁丝网的作用，把三个断面的壁坎和壁坎内的沙土堰结合 起来。然后，把壁坎三壁面的网边上下串接起来，成为整体结构。各 层的铁丝网宽为1米，长度为边墩壁坎层层收缩后的宽度加6厘米。所 加6厘米，供串接上下网边使用。

鱼翅护坦有铁丝网包单层石料和水泥予制片并串两种结构。

铁丝网包单层石料的注意事项是：①上下两层网为整体连片结 构。以河床一侧的护坦边界为对折线，第一排石头铺好后，把上层网 以对折线反拉回来。②主体三断面的底层网边要拉起30厘米，其中超 高于内装石料5厘米。③边铺石料边将上下网均匀点状串接，防止内装 石头移动失控。④护坦的面积和形状是，边墩背流方底坡线外为长3 米，宽2米，边墩向流方底坡线外长3米，宽1米，鱼翅端头前方为长4 米(其中准予沉降3.2米)，宽为边墩背流方和向流方护坦的宽度尺寸 加边墩鱼翅的底宽尺寸，一般为5.5米以上。

水泥予制片并串护坦的注意事项是：用模具浇铸八边形予制片， 一个大面宽40厘米，另一个大面宽38厘米，厚为12厘米。其中四条对 边长于另四条对边，短边长度为12厘米。予制片内夹直径12毫米呈十 字交叉并与圆圈拉肋捆绑固定的罗纹纲筋2根，头部弯成小环，从予制 片短边的正中点伸出。现场并串时，四个小环凑到一起，予制片的大 面临地床，各块留缝2厘米，为沉降变异留有活动余地。先从鱼翅主体 和边墩底坡线开始铺设，向外围发展，边铺边用双股8号铁丝将小环串 接起来，使整体性护坦形成龟背状。鱼翅亦可采用特加石料主体式或 护坦延伸覆盖边墩式两种结构。

这类自动沉降护坦采用于鱼翅散水部位，在水流的渗透下，护坦 与地床之间产生真空吸附作用，泥沙充填衔接空隙。整体面积较大， 力点力面互相攀拉。当惯性水流将护坦边沿、特别是鱼翅端头的护坦 边界以外的河床沙土输移排走后，地床形成下陷断面，护坦失去支撑 力面，由于比重很大，必然就地紧随直垂自动沉降，寻求新的支撑力 点力面，逼使护坦底部的塌累地床形成一定坡度，沉降部位护坦的弯 曲变异缝隙之间的沙土随之挤出，沉降自如。随着河床有节奏的逐步 刷深，护坦交替沉降运行，及时地跟踪监视洪水活动和地床变异，自 行进行处置，始终紧贴和覆盖下陷断面。当河槽达到一定落差终点 时，就不会继续刷深了，护坦也稳住不动了。

3、顺水堰的结构及其技术参数。

顺水堰建在河槽一侧边墩的偏中线上。除顺水堰自身的底塄线宽 度外，堰内留边墩2米，堰外留边墩3米以上，高度同边墩一致，实达 1.2米以上。顶部宽度达到1.5米，底部宽度为自身高度的2.5倍加收顶 尺寸，一般达4.5米以上。边墩壁坎的纵向断面，要预先夹压一层尼纶 布，超出壁坎顶部40厘米，并夹压在顺水沙堰的中线内。

4、引洪口的结构及其技术参数。

引洪口建在淤漫地上游第一个格堰之间，与顺水堰呈一条直线。 引洪口两端设边墩，其中第一道横堰的边墩可替代引洪口的一个边 墩，另一个边墩特加构筑。横堰间距与引洪口长度大体相等时，可用 第二道横堰边墩替代引洪口特设边墩，并以引洪口标准长度作为相邻 两道横堰的间隔尺寸。引洪口边墩的两端壁坎中，要层层夹压铁丝 网，利用铁丝网的作用，把外围壁坎同内部的沙土结合起来。各层铁 丝网宽为1米，长度即为边墩壁坎层层收缩后的宽度尺寸加6厘米(两 断面各增3厘米)，然后把三断面的网边上下串接起来。

沉砂堰建在引洪口相邻两个边墩的中线上。沉砂堰由主体和护坦 组成，随地床坡度直线构建。主体高为30厘米，宽为50厘米，结构为 壁坎堰。先在退水方全线构建一层20厘米高、30厘米宽的石料，倒倾 斜度为20度。再用50厘米长的石料倾斜覆压于第一层石料上，倒倾斜 度为30度，向向流方收缩15厘米，超高于第一层石料的退水边沿10厘 米。壁坎的向流方堆压碎石，与壁坎顶部持平。退水边沿两层石料之 间的三角空隙充填小片石。护坦采用4米宽的整幅新尼纶布，其中一条 长边夹压于沉砂堰主体的底部40厘米，两个短边用尼纶沙袋全线覆 压。

5、拦洪滚坝的结构及其技术参数。

拦洪滚坝设在引洪口靠下游一道横堰边墩的河床中，与横堰呈一 条直线或平行直线。距鱼翅主体2米处的滚坝上留排砂口。排砂口长度 一般占滚坝泄水断面长度的3％以下，低于沉砂堰40厘米，并视粗砂量 多寡，机动调节其长度和深度。

拦洪滚坝采用闸式设备，由闸架、护坦和闸片组成。

闸架采用木椽三角捆绑结构。平衡杠长4米，小头直径8厘米。与 平衡杠端头连接的闸腿长2米，另一根长1.5米，小头直径7厘米。闸腿 呈等腰人字形，用双股8号铁丝拧绑于平衡杠大头一端，顶部内夹角为 50度。闸架木料可用沥清泡面。亦可焊制槽钢三角闸架，把平衡杠和 立桩固定于钢槽中。

现场安装时，闸架间距以1米为宜。平衡杠的小头置于向流方，开 沟埋入地床中，沟为1∶0.12的倒斜坡度，闸腿一端覆沟5厘米，平衡 杠小头一端覆沟53厘米，土层下面预先覆压一个尼纶沙袋。横堰边墩 可替代滚坝的一个边墩，另一个边墩可加高闸架两个间隔距离的闸片 高程。

闸片采用直径6厘米木杆并串，大小头交替排列。在木杆两头部各 打眼一个，用8号铁丝穿入孔眼中，铁丝的一头与木杆拧死，另一头长 出一米以上，同闸架顶部随机固定。闸片长度为闸架的两个间隔距离 加30厘米，一般为2.3米，宽度可随机增减。排砂口底部设木杆并串坎 槛。

护坦宽度以最大泄水高程的4倍以上来确定，使落差泄水在护坦内 转变为平面顺流，一般达3米以上。护坦采用塑胶片并串结构。材料有 废弃鞋底、皮溜子、胶轮胎等。并串方法是，将塑胶鞋底以长度排 列，其中一行的中线正好对住相邻两行的对并缝。用模具在鞋底四周 画眼打眼若干，用铁丝穿孔并串，成为一组护坦。每组护坦面积为3乘 2米。采用皮溜子和胶轮胎时，尽量利用原有长度和宽度，各行宽度不 强求一律，但同一行的宽度应予一致。亦可采用十字型排列并串。现 场应用时，将各组护坦再续接起来，固定于闸架腿和闸片上。

现对本发明(以下称为复合式)和原有技术(以下称为常规法) 的工程效益作出以下分析：

1、成本分析

成本基数分析

常规法成本基数分析如下：

①顺水浆砌防洪坝：坝高4米(其中挖底建基2.5米，出地1.5 米)，底宽1.3米，顶宽70厘米。每延长米石方4立米，每方价100元， 计400元。挖底排水30元，每延长米合计430元。

②4×3米三孔闸门一个，石方25立米，计2500元，闸片和启降等1000 元，每个闸门3500元。

③4×1.5米退水口(其中退水断面高70厘米)，每个石方10立 米，计1000元。

④横沙堰高1.5米，每延长米土方5立米，每方2元，每延长米合计 10元。

⑤滚坝每延长米石方10立米，计1000元。挖底10元，每延长米合 计1010元。

⑥管理启闭闸等淤漫事宜，每亩30元。

复合式成本基数分析如下：

(1)横堰

横堰退水断面：壁坎石料每延长米0.3×0.7×1＝0.21立米，每方 石料15元，计3.15元。每方石料工时费25元，计5.25元。沙堰每延长米 土方(0.5+1.7)×0.7×1÷2＝0.7立米，每方2元，计1.4元。护坦新尼纶 布宽1.5米，每延长米计1.5元。夹层旧尼纶布，每延长米0.3元。每延 长米退水堰合计11.6元。

边墩壁坎：每延长米0.35×1.2×1＝0.42立米，每方石头15元，计 6.3元。工时费每方25元，计10.5元。夹层尼纶布0.5元。每延长米壁坎 计17.3元。

边墩沙堰：每延长米(0.5+2.3)×1.2÷2＝1.4立方米，每方2元，每 延长米计2.8元。

边墩护坦布：每延长米1.5平米，计1.5元。

(2)鱼翅。

边墩连贯式主体铁丝网及串接网边铁丝，每层平均长1.6米，宽1 米，每层1.6平方，予计7层，合10平方米，每平方1.3公斤，合13公 斤，每公斤4元，每个鱼翅主体铁丝52元。编网10平方米，每平方工时 费0.25元，计2.5元。每个鱼翅主体55元。

铁丝网包石料护坦(4×5.5)+(3×2)+(3×1)＝31平方米，厚度20厘 米，拆石料6立方米，每方石料15元，计90元。装网工时费每方25元， 计150元。铁丝网材料每平米双层网及串接网边2.4公斤，合80公斤， 每公斤4元，计320元。编网每平米双层0.5元，计16元。每个护坦计 566元(每平方均18.3元)。

每个鱼翅主体及护坦合计621元。

(3)顺水堰。

土方(1.5+4.5)×1.2×1÷2＝3.6立方米，每方2元，每延长米合计 7.2元。

(4)引洪口。

特设边墩：长10米，底宽3.6米，顶宽80厘米，高1.8米。四周壁 坎周长25米，高1.8米，宽35厘米，合石料16立方米，每方15元，计 240元。垛石工时费每方25元，计400元。沙堰土方(0.3+2.9)×1.8÷2 ×9＝26立方米，每方2元，计52元。壁坎两端头夹压铁丝网预计10层， 每层3.2平方米，每平方1.3公斤，合41.6公斤，每公斤4元，计166元。 编网32平方米，每平方工费0.25元，计8元。壁坎四周夹层尼纶布45平 方米，每平方旧尼纶袋0.2元，计9元。特设边墩主体计875元。铁丝网 包石料护坦(6.6×4)+(3×2)+(3×1)＝35平方米，每平方18.3元，计640 元。特设边墩和鱼翅计1515元。

沉砂堰：主体每延长米石料0.5×0.3＝0.15立方米，每方15元，计 2.25元。垛石料工时费每方25元，计3.75元。主体每延长米计6元。尼 纶布护坦每延长米4平方，每平方1元，计4元。每延长米沉砂堰计10 元。护坦两短边覆压尼纶沙土袋40个，每个综合费0.5元，计20元。

(5)第一道横堰。

横堰高1.8米，收顶宽1.5米，铺底宽6米。

边墩兼鱼翅主体三断面壁坎：10+6+2＝18米，每延长米石料(0.35 ×1.8×1)＝0.63立方米，共11立米，每方石料及工时费40元，计440 元。壁坎夹层尼纶布共32平方米，每平米0.2元，计6元。边墩端头兼 顾鱼翅主体夹压铁丝网，每层3.1×1＝3.1平方米，予计10层，合31平方 米，含串接网边，每平方用铁丝1.3公斤，合40公斤，每公斤4元，计 160元。编网每平方0.25元，计8元。边墩及鱼翅主体计614元。鱼翅护 坦(4×6)+(3×2)+(3×1)＝33平方米，每平方18.3元，计604 元。边墩鱼翅合计1218元。

每延长米沙堰(1.5+6)×1.8×1÷2＝6.8立方米，每方2元，每延长 米计13.6元。

(6)滚坝。

每组闸架平衡杠1根，30元，闸腿2根20元，铁丝及绑费7元，计57 元。塑胶片护坦每组3×2＝6平方米，预计60元。木杆并串闸片，每组 高程90厘米，长2.3米，用木杆10根，每根10元，计100元，闸片并串 铁丝4米，每米0.09公斤，合0.36公斤，计1.44元。并串工时费3元。每 组闸片104元。现场安装每延长米10元。闸架间距以1米计，平均每延 长米配套闸坝计199元，重复利用以10次计，每次平均折旧费20元。

工程成本实例分析

如开发一块长1000米，宽413米，新增土地620亩，设横堰15道， 河槽宽102米的工程。以同一面积，同一物价及可比性工程件数计算。

常规法成本实例分析如下：

(1)顺水防洪坝1000米，减闸门6米，等于994米，每延长米430元， 计427420元。

(2)4×3米三孔闸门一个，计3500元。

(3)4×1.5米退水口14个，每个1000元，计14000元。

(4)横沙堰15条。每条413米，减去水口14个，每个6米，等于6116 米，每延长米10元，计61160元。

(5)滚坝102米，每米1010元，计103020元。

(6)管理淤漫620亩，每亩30元，计18600元。

以上合计606100元，亩均945元。

复合式成本实例分析如下：

(1)退水横堰：退水断面，每道长400米，共14道，总长5600米，每 米11.6元，计64960元。边墩壁坎每道堰子周长2+(10+2+3)＝17米， 14道堰子共238米，每米17.3元，计4117元。边墩沙堰：每道横堰2+(2 +5+3)＝12米，14道横堰共168米，每米2.8元，计448元。边墩尼纶布护 坦每道横堰9米，14道堰子共126米，每延长米1.5元，计189元。

退水横堰合计69714元。

(2)鱼翅：边墩连贯式鱼翅，每道退水横堰一个，共计14个，每个 621元，合计8694元。

(3)顺水堰：1000米减去引洪口67米及15道边墩23米，等于910米， 每米7.2元，合计6552元。

(4)引洪口：特设边墩及鱼翅1515元。沉砂堰长67米，每米10元， 计670元。尼纶布护坦两个短边覆压尼纶沙土袋20元。引洪口合计2205 元。(本例设计本应省略特设边墩)

(5)第一道横堰：边墩鱼翅1218元。砂土堰413米，每米13.6元，计 5617元。合计6835元。

(6)闸式滚坝102米，每米折旧费20元，合计2040元。

以上总计费用96090元，亩均成本155元。比常规法945元降低790 元，亩均降率83％。

其次，径流面造地，防洪设施不可缺少，利用面积越窄小，亩均 成本将按比例翻番攀升。如开发一块可利用宽度为10米，长667米，新 增土地10亩的窄沟工程，常规法需建顺水防洪坝667米。虽然径流洪水 较小，但因坡度增大，河槽刷底更为强劲，石方总量并不能减少，横 堰距离也需缩小。光防洪坝亩均费用26680元(每延长米以400元计 算)，加上其它淤漫配套设施，亩均成本最少在27000元以上。同宽滩 面工程亩均945元平拉起来，亩均成本为13972元。

复合式综合应用省略顺水堰的优选方式，开发这同一窄面工程， 亩均成本在500元以下。同宽滩面工程均拉起来，亩均成本为330元， 比常规法下降13642元，下降率为97％。

从成本回收速度来分析，因复合式能够广泛实施洪浇和清浇，将 大幅度提高农作物产量和产值。每茬田亩产值以500元计算，除去农业 成本170元，一茬田的地方，平均一年收回成本，两茬田的地方，平均 半年收回成本。就以同样利润算，常规法收回成本，一茬田的区域需 42年，两茬田区域需21年。

2、淤漫效率及其对洪枯变化规律应用的分析

若开发一块长1000米，宽413米，新增面积620亩，设15道横堰的 较大滩地。如予留河槽102米，其中滚坝泄水断面长100米，二十年一 遇洪峰为60立米每秒，洪水挟泥沙率为40％，粗砂率为10％。对常规 法和复合式分别作出以下淤漫效率及其利洪能量实例分析：

常规法工程以闸门、退水口各长4米，滚坝高程为90厘米，沉砂堰 高30厘米，闸门优先进水高程达60厘米计算，每秒可进水2.4立米。其 余57.6立米将从滚坝和闸门分流，分流断面总长104米，平均每米分流 0.55立米每秒，枢纽分流高程达55厘米，即滚坝泄水高程达55厘米， 闸门和退水口的泄水高程分别总达115厘米。可多分流入堰2.2立米每 秒，总计入堰4.6立米每秒，除去排走粗秒10％，入堰洪水挟土率为 30％，每秒入堰土方可达1.38立方米，可淤50厘米高程的土地2.76平方 米，每小时可淤地8936平方米，把这620亩土地全部淤完，需46小时 (按分析、常规法成本核算中的格堰高程已与水位相差35厘米)。山 区引洪淤漫主要利用阵强雨水流，具有量大、时间短暂和次数较少的 特点，在径流洪水量小以及洪水次数少的情况下，将成为隔年度淤漫 达标工程，甚至需要隔几个年度才能淤漫达标。

引洪淤漫上述同一条件的滩地，复合式采用有关框架应用的技术 参数，滚坝泄水断面长为100米，高90厘米，横堰退水断面长为400 米，引洪口长度为67米，沉砂堰高30厘米。横堰标准退水高程以10厘 米定量，标准引洪量可达40立米每秒，引洪口标准进水高程达60厘 米。其余20立米每秒将从滚坝和引洪口分流，分流断面总长167米，每 米平均分流0.12立米每秒，即从滚坝排泄12立米每秒，排泄高程达12 厘米。引洪口可多调节分流8立米每秒，引洪口增高进水12厘米，总达 72厘米。横堰增高退水2厘米，总达12厘米。总计入洪为48立米每秒， 除去排走粗砂10％，入堰洪水挟土率为30％，每秒可入堰土方14.4立 米，可淤50厘米高程的土地28.8平方米，每小时可淤地103680平方 米，把这620亩土地全部淤完，仅用4小时。比常规法提高淤漫效率9 倍。在径流洪水达不到标准引洪流量时，洪水将全部利用。

当径流洪水比二十年一遇增容两倍时，河槽通洪高程达1.8米，增 容洪水120立米每秒。常规法工程的枢纽分流高程将又提高115厘米， 加上原有基数，滚坝泄水高程达到1.7米，闸门和横堰退水口的水流高 程分别总达2.3米，再加上泄水断面的高程数，闸门蓄水高程实达2.6 米，格堰蓄水高程实达3米。在这种情况下，前述成本核算中的常规法 格堰工程更加不能适应。要想适应和利用这些增容洪水，需相应设 计，必须成数倍提高格堰配套工程的高程、宽度和成本。如仅把滚坝 放低，或用闸门控制流量，不但淤漫效率更低了，而且其预算工程仍 不能与流量相适应。

在径流洪水比二十年一遇增容两倍的情况下，复合式工程再提高 分流高程72厘米，滚坝泄水高程总达84厘米。比二十年一遇多分流入 堰48立米每秒，总达96立米每秒。引洪口进水高程总达1.44米，横堰 退水高程总达24厘米。成本分析中的各配套工程仍然适应需要，将把 淤漫效率缩减到2小时。

在引洪淤漫中，以上比二十年一遇增容洪水2倍的分析情况一般不 可能发生，但非绝对不会遇到，尤其是在常期性的安全防汛中，增容 洪水甚至会更大。

3、防汛安全分析

常规法工程，导流护地虽然采用浆砌结构，但原理欠佳，貌似坚 固，防洪功能脆弱。由于普遍建设是大势所趋，投资总量浩大，而资 金严重短缺，导致工程成本预算不切实际，只顾眼前成绩，顾不及长 远利益，防洪周期的予定设计标准放的很低，挖底建基远远达不到有 效防洪的深度标准，甚至全部或大量采用沙堰来替代浆砌防洪坝。在 累次洪水的冲刷下，狭溢口等要害部位的防洪坝抽底成批倒塌成为普 遍现象，沙土结构见水就垮。一旦过量洪水从大坝塌方的豁口溢入地 床，倾刻越过横沙堰顶，全面毁坏土地。特别是遇有周期性特大洪峰 到来，往往造成大范围的毁灭性灾害。

前述成本分析中对常规法工程适应洪枯变化的高程和下刷河槽度 的核算标准也定的较低，所以，从长远安全防汛这一点来分析，两法 的设计标准并未建立在同一基点上，内中差异，本文有关文目中已有 表述。

根据前述有关多层面剖析，复合式工程虽然成本很低，但机理完 善，水工结构可与洪枯变化、水力机械能变化、流场变化随机相适 应，主客体相符。只要进行及时的安全检查和简易维修，长期杜绝水 毁。安全检修的重点对象是鱼翅护坦，铁丝网包石料护坦的铁质材 料，寿命一般达10年左右，彻底更新时，石料仍可使用，发现面积不 够时，可随时续接。水泥予制片并串护坦，造价较高，寿命也较长。 边墩鱼翅为固定建筑，水侵机机率小，适应时间更长。横堰尼纶布护 坦，在顺流的连续压迫下，保持平展状态，在淤漫本堰过程中即被漫 入土层中，据悉，只要覆盖于土层中，虽受微生物的慢性侵蚀，也有 30年的使用寿命。加之在顺水堰上和鱼翅边墩的滞流区间植树造林， 受到边墩的有效保护，有种必活，几年时间就可郁郁成林，实现河岸 林带创收化，起到互保联防作用，农民何乐而不为。尤其是从源头上 迅速形成连片开发和规模性利用动态水资源的治理效应后，将全面削 减雨季洪峰。所以，时间越长，越是高枕无忧。

4、面积利用分析

常规法成本巨大，从总局上制约了工程的广泛实施。水工结构僵 化，框架呆板单一，性能残缺不全，更影响面积的充分利用。一是开 发沟壑源头窄面土地时，顺水防洪坝无法摆布，得不偿失，误导人们 产生窄小面积无利用价值之偏见，从而历来无人问津，严重影响生态 治本功能。二是格堰调容性能微弱，决定了河槽必须留得宽大，影响 面积利用。三是无石料和无施工用水区域不能就地取材，阻止施工。 四是不具备半封闭和全封闭排水蓄土性能，难以将纯土区、历史性淤 积区、风化岩区的突高土塄输平及利用，难以把旱垣地的切割沟壕利 用或逐步恢复起来，难以采用上游人为水力输土而淤漫其下游的土 地。五是淤漫工程遍及较宽的滩面，但受财力制约，相当数量的水工 设施互不配套，虽有格堰，长期荒芜。符合引洪淤漫技术标准的大滩 面重点工程，若干年内不能淤漫达标。六是一旦水毁，土地不能使 用。七是农建与种植的时空矛盾难以解决，影响连片开发和持续改 造。八是堤堰宽大，或为浆砌结构，限制了创收价值。九是拉土垫 地，远程输土更为困难。十是已有的闸谷坊一类办法，无安全排水功 能，大多数坍塌。新推出的拦沙淤地坝，虽然构建机理比较科学，但 是亩均成本惊人，拦沙与农用抵触，适用自然条件局限，潜在险患和 维护工作量也较大。

复合式克服以上种种弊端，突破各种自然条件的限制，将最大限 度地开发利用国土资源，使洪淤耕地大量下滩、进沟、入掌、上垣， 大规模连片，基本不留死角面。在普治一遍的基础上，水土资源可广 泛持续利用，又能再度缩减下游河道宽度，易于加宽利用面积。利用 水力远程输土规律，可将平川地区的水渍地、盐碱地、薄土层地、沙 化地都改造成为优质农田。可洪淤耕地的综合指数可达常规法的九倍 以上。

5、土地质量分析

沉砂、排砂技术已经应用，在实际施工中往往应用不力，淤漫土 地沙化严重。拉土垫地是全国最为普遍应用的农建方法，在就近采土 的条件下，每垫一亩30厘米高程的土地就需800元以上，土层沉实后， 只能实达25厘米以下。因投入大，寸土难移，相当数量的拉土垫地高 程在15厘米以下。

复合式全部采取洪水淤漫，土层厚足，采用良好的沉砂、排砂措 施，防止粗砂越入格堰，土粒比较细腻。充分利用第一场洪水，土质 肥沃。采用持续的加厚和洪浇，胜于人工施肥，庄稼根系发达，转变 为有机质，有机质函盖全部新增土层。适应各种机械作业，利于农业 结构调整。既下降农业成本，又提高农业产值，将比原有不同等级的 旱滩地和旱垣地提高农业利润1倍以上，比坡梁地提高利润10倍以上。

6、无石料和无施工用水区域开发分析

无石料和无施工用水区域，常规法将失去施工的基本条件。

复合式采用工程材料替代法，迎刃而解。

7、灌溉分析

山区中小流域的坝地，受天然河道拐弯和支流汇合的影响，大多 数连片率不高，面积不大，造成常规法灌溉设施成本巨大，难以配 套。原有浇灌渠首，淤积破坏严重，往往弃之不用。原有旱平地和旱 垣地，起伏不平，没有退水设施，失去浇灌条件。因此，山区普遍有 水不得其用，洪浇更为罕见。

复合式淤漫达标后，在河槽固定水泥浇铸人字滚坝闸架和护坦以 及应用滚坝设备法，需要利洪浇灌时，将木杆并串闸片随时安装于闸 架上，加厚溢肥和灌溉非常简易。为了保障庄稼正常生长和增产，闸 片可分为上下两层，将上层闸片反挂于闸架顶部，压缩下层闸片的高 程，视洪水量及其标准需要量，随机放下上层的全部或部分闸片，并 与下层闸片衔接。为了保障操作安全，闸架顶部可全线固定木杆，作 为攀拉扶手。利用清水浇灌时，可将整片尼纶布覆盖于闸片面部，在 下边沿和接缝处覆压尼纶沙袋。其次，复合式淤漫土地，适浇坡度自 然，退水全线畅通，平衡利水，具有缓冲功能。采取移梁扩平和逼河 改道措施，易把支流冲积扇等区域的高吊土地转移到有常流水源的主 干径流面上。通过综合措施的实施，可推行“满面速灌法”，把所治 理面积都转变为有效灌溉面积，把洪水、常流水、消冰水、融雪水、 透流水等水源都转变为农业用水，把水土肥砂石分类采选利用，特别 是下游区域可把上游区域的局部性阵强雨水流全部利用。

8、生态社会效益分析

因复合式开发改造功能可覆盖5度以下的流域面积，并全部为可利 用动态和有静态水源条件的规模性有效灌溉土地，欲可用于梯田埂堰 的防水蚀和雨水就地吸收利用。导致口粮田过剩，可拿出总量的一半 以上来发展植被。通过“先主干后支流，先沟口后沟掌，先沟面后坡 面，先平水土后搞绿化，宜封(封沟、封堰)则封，宜林则林，宜草 则草，宜沼则沼，宜生长和需要什么就培育什么”的有序实施，可把 窄沟、沟掌、岸畔、泉周、溪旁、第一二道及未道格堰，地下水位线 较高，离村最近的开发土地迅速建设成优质草场、沼泽湿地和树灌乔 及水源涵养林基地。选采籽状和串根的优良品种，不仅点穴成苗，生 长茂盛，而且自发向两翼和山坡漫延。沟掌和缓坡面等高线以下及梯 田大部工程化和半数以上绿化后，将逢雨蓄水，逢流利用，逢植被 (含庄稼)而纳吐代谢，广泛扩大拦蓄能量，平衡储蓄水源，调节水 旱不匀，延长透流过程，改善地域气候，增加降雨机率。从而，可为 日后的山坡还林(草)提高成活率，可涵养常流水源，可提供速成木 材，可把舍饲圈养畜禽业推向产业化，可增加有机肥源，可多产绿色 食品，可加速治理实力，可应对入世后的粮贱肉贵的挑战。使生态建 设、生态安全、生态利用从各个层面顺应自然规律，建设一处，巩固 发展一处。通过以改善山区丘陵区水环境为中心的综合整治，改变过 去建设速度落后于侵蚀破坏速度和年年大规模造林而存活率很低的被 动局面，同时，杜绝工程建设的反复性，医治山区沟壑的切割创伤， 削减大江大河洪峰，制止中下游河床持续抬高，延长湖库使用寿命， 抵制水旱灾害的频仍侵袭，保护流域内各项公共设施的安全，力减多 行业甚至全社会逼之无奈的涉洪性防治投入和巨大浪费。形成“沟滩 工程打基础，坡面工程续后劲，工程措施打基础，植被措施续后劲， 人为调节打基础，自然调节续后劲，取之于水土利用，还原于水源涵 养”的标本皆治新格局和生态良性循环速成体系。尤其能够尽快改善 黄土高原等水土流失严重地区的生态环境。如若把山水田林治理与修 路同步规划实施，效益更加突出。

                    具体实施方式

本发明多样化性能的同步复合应用是在掌握前述基本特征的基础 上，通过以下优选方式来实现的：

1、工程材料替代法。

无石料区域，顺水堰内侧的横堰及谷坊、梯田、旱垣地等横向埂 堰的壁坎石料可用尼纶沙土袋替代。顺水堰外边墩壁坎和网包护坦的 所用石料，可用砖头替代。亦可采用水泥件衬砌或物化组合。

2、闸谷坊法

径流面农田工程达标后，其沟掌都应续建谷坊。方法是：

①把沟掌全封闭起来，遇有较大洪峰时，溢满水流从堰顶排泄。 因工程相对要高，沙土堰要逐层碾压，提高密度，为壁坎安全提供基 础条件。

②封闭堰底部铺设瓷管等通道，延伸到堰内。瓷管入水口要构建 垂直石头干垒通道，外围帮堆沙土。通道底部铺石头，顶部设虑网。 卧管周围用尼纶沙土袋围护，踏实，防止不同物界渗漏。一般性蓄水 从瓷管逐渐排出，以减少尼纶布护坦的过水次数和覆盖工作量。

③要选择狭溢口、拐弯处等有利地形，构建封闭堰。

④封闭堰高程达2米以上，垂直通道在80厘米以下。垂直通道淤平 后，再行加高封闭堰和垂直通道，既可用于种树，又可用以蓄水。

⑤有条件的区域，可把谷坊蓄水引入周边梯田。

3、半封闭法

径流两侧或一侧为沙土质坡地，可在径流中心面构建壁坎或闸式 设备泄水横堰，省略顺水堰，使水流溢满横堰后，首先从高地鱼翅外 的护坦口排泄，过量洪水从横堰顶部排泄。冲刷坡面的积土，达到移 梁扩平、逼河改道、扩大平地连片面积的目的。

①设备法。即在开发面只构建末道横堰，横堰采用木椽闸架等成 套设备，提高堰子和边墩高程。待原河槽淤积后，将闸式设备拆除， 安装到上游一道横堰处。原闸架堰子处构建壁坎横堰，可省略大高程 横沙堰的土方构建程序，减少壁坎和顺水沙堰的工程量。

②逐步扩平法。即构建若干道壁坎或闸式横堰，将移梁扩平的沙 土输送到下游堰中，并逐步加长各道横堰，将河槽挤到山崖脚底或规 划的界线处。

③鱼翅护坦最好采用塑胶并串结构。将各组护坦达压串接于泄水 面、边墩顶部及三个坡面。向流方横边及相邻一个泄水纵边，要覆压 尼纶沙袋，把护坦反折串边，包住沙袋，构成沉降重力。向流方的护 坦泄水横边，要开沟埋入地床中，其三角部位要拉牵于上游的固定物 桩上，使泄水护坦既不错位，又能沉降。纯土区施工，护坦底部夹压 一层尼纶布。

④移梁护平达标后，构建长期性的配套工程。

4、临时全封闭法。

利用面积窄小的地片，可构建长期性的壁坎横堰，缩短边墩长 度，省略顺水堰，并在鱼翅外予流河道构建临时性的闸式滚坝，滚坝 略低于横堰泄水断面，滚坝上留排砂口。淤漫达标后，拆除闸式滚 坝，可借助水流清理河槽的淤积物。

5、省略平基法。

复合式一律省略格堰平基程序，只将局部突高部位铲到地床的最 低处。亦可随地床坡度构建护坦和横堰，为使护坦随地床沉降时形成 的变异曲折线具有活动的机动余地，应利用地形特点和泄水护坦边沿 输沙沉降的可变化几何形状，采用护坦迭压串接法，发挥鱼鳞式的特 异功能，既紧贴和覆盖地床，又能机动伸缩。

6、回转退水法。

当最末一道横堰的退水面临村庄、公路和干流大跨距地塄等情况 时，可将末道横堰全部封闭，建为沙土堰。在格堰顺水堰部位构建退 水断面，让退水回转到本径流河槽中。末道横堰较长时，可在横堰内 侧间隔构筑护墩，防止回转水流冲刷横堰的沙土。亦可用于分片调节 利水量，适应不同农作物的结构安排和灌溉需要。

7、荒地与熟地交错穿插区持续改造法。

滩面、支流冲积扇区、旱垣地及其切割沟壕区等荒地与熟地交错 穿插区，要把基本特征与特别功能开发技术结合起来，把持续改造与 种植增收结合起来。要根据地形地物的不同特点，选择最佳方案，逐 步加长横堰泄水断面的长度，扩张利洪能力。

一要利用原有等高耕作横向地塄及滩地横沙堰，改造为泄水结 构。

二要把熟地统一种植高杆作物，利于连片退水和解除土层板结。

三要分口退水，尤先淤积等低面。

四要构筑必要的弯曲横堰，使格堰单位面积的淤积高程大体相 同。

五要充填和冲刷有机结合，针对实施。

六要按照格堰的不同宽度，分类选择引洪口。

七要封沟闸壕，加高横堰边墩。上游堰子蓄粗砂，下游堰子蓄细 土，底层利粗砂，顶层利细土。

8、限制河槽高程法。

即把水泥予制片并串等护坦铺设于河槽横断面，并设边墩。村庄 密集的主干径流面上，最好在河槽刷深2米时加以限定。村庄间距大或 大跨距高于径流面的支流面上，应提高河槽高程，扩大河槽等高面以 上的利用面积，并为移梁扩平输土而创造条件。毛支流面限定河槽高 程，最好采用壁坎变通应用法，把各道横堰向上游收缩，构建由四断 面组合的壁坎结构溢洪道，壁坎底部夹压尼纶布，省略自动沉降护 坦。亦可把上游径流洪水归入末道格堰，将末道格堰的退水口归入径 流原址，出水口宽度应大于原径流口宽度，以减低水流高程。

9、简易测量法。

即把装满清水的2米长的塑胶透明细管置于横堰水平拉线的正中 点，测出水平后而定线。亦可总体平衡，分段测量。测量和构建壁坎 时，从最低处开始。