如何建造小型水坝-设计和建造

小规模建造的大坝是通过压实连续的土层，使用最不透水的材料形成一个核心，并在上游和下游两侧放置更透水的物质。碎石面可以防止风或雨的侵蚀，适当的泄洪道(通常是混凝土)可以防止大坝的灾难性溢出。

地球小水坝

简单的土坝可以建在不透水的地基上，如未开裂的岩石或粘土地基。河道上游最好有一个平缓的坡度，以给一个大水库给定的坝体高度。理想的坝址是河谷变窄的地方，以减少大坝的宽度。

小坝设计

以下设计适用于3米以下的大坝。它是一种均匀的无机粘壤土，如砂壤土、粘壤土、粉质粘壤土或粘土含量较高的土壤(砂壤土、粘土或粉质粘土)。只要不产生裂缝，任何一种都可以使用。大坝必须有一个“截点”，把它锁在地基上，以确保大坝是稳定的。

一个3米高的大坝在满水时，最大水深通常为2米，在洪水条件下，最大水深为2.5米，泄洪道的水流深度为0.5米。坝顶的最低高度为0.5米，以提供安全边际(自由跳板)，使坝顶能够承受风浪引起的水位上升和坝顶的磨损。考虑到沉降，大坝的总设计高度必须增加至少10%。

计算大坝的高度

大坝的高度将取决于水库所需的蓄水量。计算:

• 确定每天需水量(R升/天);
• 估计水库的面积(每立方米)²)，每天的蒸发和渗漏损失(每天E毫米)，因此，每天的损失体积(每天A × E升);
• 估算利用水库的蓄水，满足需水量和损失的临界期(T天)的长度;
• 估算临界时期的平均流量(Q升/天);
• 所需有效储水量(S升)=(每天需水量加每天蒸发渗漏损失减每天平均流入水量)乘以临界期长度:

S = (R + ax - Q) x T

大坝必须足够高才能储存这么多水。水库的储水量(C升)最好通过山谷的横断面调查来确定，但也可以从水库的面积(Am²)及大坝满水时的最大水深(D米):

故选C

然后，应该对该地点进行调查，以估计不同D值的水库面积(A)，然后通过试错法得出满足存储要求(S)的水库容量(C)，并提供安全边际。然后将A的结果值用于S的计算，以获得一致的结果。

坝高= D + 1米。

小型水坝建设

物料最好是从库区取用;应该检查山谷的不同部分，以便找到最合适的土壤(土壤质地将根据山谷中的位置而变化)。应避免下列材料:有机材料，包括表土分解材料，云母含量高的材料，钙质粘土，细粉砂，片岩和页岩，开裂粘土，钠质土壤。避免使用有根或石头的材料。

其他需要考虑的施工要点:

1. 在旱季建造。
2. 把流;用一个临时的矮坝堵住它，或者通过一个涵洞(这可能会成为出口工程或泄洪道的一部分)把它引开。
3. 条状表土，因为表土中含有有机物(如根)，这会阻碍表土的适当压实，而且一旦有机物腐烂，可能会提供渗水通道(管道)。
4. 注意人身安全——避免危险操作和危险设备。
5. 在大坝中放置材料:
   • 层深100至200mm;
   • 在最佳含水量-当材料可以卷到铅笔厚度而不折断，并尽可能潮湿而不堵塞辊;然后
   • 紧凑的重型压路机，或通过驾驶车辆或动物。
6. 用表土覆盖整个大坝:
   • 种植强壮的草(如基库尤草、星草或百慕大草)以防止侵蚀;
   • 维护草坪(如有必要在旱季浇水)，但要防止树木生根，并防止老鼠、白蚁等动物进入。
7. 保护上游斜坡:
   • 在斜坡上铺一块石头或灌木垫(如25 - 50mm长成捆的树苗)，用铁丝固定在柱子上;
   • 在距离大坝2米的地方固定一根漂浮的木梁——这些木梁大约每10年更换一次。

解决大坝

即使是压实，土坝也会因为重量迫使空气和水从空隙中(固结)而沉降——在设计中考虑到这种沉降。对于小型水坝，压实良好的沉降量应在大坝高度的5%至10%之间。

渗流/过滤器

有些水会渗过大坝，即使它是由很好的材料建造的，并且很牢固。渗水降低了大坝的强度。Nelson推荐如图2所示的坡顶宽度和坡度，以提供稳定的、3米高的路堤，无需额外的防渗保护。一个更安全，但技术上困难的解决方案是包括一个岩石趾排水(如图所示)，以收集渗水。这应该延伸到大坝高度的三分之一，一个分级的沙砾过滤器必须放置在大坝填充物和排水沟之间，以防止细粘土颗粒被冲走。过滤器必须根据坝料和排水沟的粒径进行设计。

溢洪道

泄洪道是为了防止大坝的溢流，例如在高流量的时候。它将多余的水安全地流到下游，既防止了大坝的崩塌，也防止了下游的破坏。

多余的水从泄洪道顶部的水位处溢出，进入大坝侧面的一个明渠，安全地流进大坝下面的河流中。它可能是由钢筋混凝土制成的，但一个更便宜的解决方案是用草做的泄洪道:

1. 植被地球通道
2. 水库顶部水位的保护顶
3. 最大速度2.5米/秒