編制說明

一、工作簡況

1.1任務來源

2022年11月，中國水利學會根據《中國水利學會團體標準管理辦法》相關

規定，組織立項論證，通過論證后，以《中國水利學會關于批準〈引調水工程

物探檢測技術規程〉等3項標準立項的通知》進行公示，批準該標準立項。

本標準的編制單位為清華大學、中國科學院地理科學與資源研究所、中國科

學院地質與地球物理研究所、中國科學院成都山地災害與環境研究所、北京林業

大學。

1.2任務背景

山區河流廣泛分布在我國境內，且大多數山區河流為下切型河流。河流在

下切過程中會伴隨河岸侵蝕、河床沖刷，從而引發滑坡和泥石流等，對河流生

態產生擾動，給河道沿岸和下游區域的環境、交通、生產等帶來許多問題。因

此，山區河流治理一直是各方重點關注的對象，也是生態文明建設中的重要組

成部分。

階梯-深潭結構是比降大于3%的山區河流中廣泛發育的微地貌形態，為典型

的高效消能結構，是山區河流自我調整的結果。階梯-深潭結構的階梯由卵石或

巨石組成，深潭中顆粒較細，階梯和深潭在河段中交替排列，縱斷面呈現連續

的臺階狀。階梯-深潭結構通過消耗水流能量、增加河道阻力的方式提升溝道的

穩定性，進而穩定河床、控制侵蝕，并能夠有效降低泥石流運動。近年來，隨

著國家對山區小流域山地災害的持續關注，以及建設美麗山區的需求，以生態

措施的為代表的工程被廣泛使用。人工階梯-深潭系統常用于河流修復中，能夠

起到防治山地災害、有效提升和保持河流生態功能及廊道連通性的作用。階梯-

深潭系統具有就地取材、因地制宜和施工難度低的優勢，適用于交通不便的山

區小流域。

國內外學者對階梯-深潭結構的形態特征、消能率以及穩定性方面開展了大量

研究，在此基礎上總結了階梯-深潭結構關鍵參數和物理關系，例如地貌特征式、

消能率公式、阻力公式等，并從實驗和工程應用方面開展了大量的減災效果評

估。但是，目前國內還沒有關于階梯-深潭系統設計和建造的統一成熟標準，這非

常不利于階梯-深潭系統的應用。因此，迫切需要制定一套科學合理、實用性強的

階梯-深潭系統設計和建造標準。為推廣階梯-深潭系統在山區小流域溝道中的應

用，建立穩定可靠、有效的減災系統，保證階梯-深潭系統在一定洪水條件下充分

發揮功效，特申請編制本標準。編制該標準能夠為人工階梯-深潭系統的設計、建

造和監測維護等提供技術支撐，為構建穩定的人工階梯-深潭系統提供有效方法，

服務于山區小流域溝道治理，具有顯著的經濟、社會和生態環境效益。

1.3主要工作過程

1.3.1組建標準編制組

清華大學作為標準編制實施機構，于2022年3月組建了由中國科學院地理科

學與資源研究所、中國科學院地質與地球物理研究所、中國科學院成都山地災害

與環境研究所、北京林業大學的行業專家及一線人員組成的標準編制組，制定了

標準編制工作方案，開展標準編制工作。

1.3.2文獻和資料收集

標準編制組收集整理了相關的國家或行業標準，如《防洪標準》（GB

50201-2014）、《河湖生態系統保護與修復工程技術導則》（SL/T800-2020）、

《水利水電工程施工導流設計規范》（SL623-2013）、《堆石混凝土筑壩技術導

則》（NB/T10077-2018）、《泥石流防治工程設計規范》（T/CAGHP021-

2018）等相關標準，以及關于階梯-深潭結構穩定性和消能率方面的相關資料。標

準編制組按照標準編制依據和原則，對上述資料進行了認真分析、學習和研討，

初步理順了標準編制的方向和思路，確定了標準編制框架、各項工作完成時間節

點及各參編人員的任務分工。

1.3.3標準編制

（1）科學試驗

針對本標準涉及的階梯-深潭系統設計和建造問題，項目組前期開展了一系

列室內和室外試驗，探究了階梯-深潭結構穩定性、階梯-深潭結構消能率和階

梯-深潭結構對溝道穩定性的試驗，并在野外泥石流溝道開展試驗性示范，建造

逐級階梯-深潭系統并搭建了自動實時動力過程監測體系，揭示階梯-深潭系統對

山地災害治理的機制和效果。最后，總結在野外泥石流溝道建造人工階梯-深潭

系統的經驗和方法，提出了《山區小流域溝道人工階梯-深潭系統技術導則》。

上述資料的分析和深入研究，為《山區小流域溝道人工階梯-深潭系統技術導

則》團體標準的編制指明了方向。

（2）形成標準初稿

通過科學試驗和前序文獻資料，標準編制組對收集到的相關信息、資料進行

了詳細的分析、研討和總結，結合階梯-系統高效消能和實現山地災害防治的特

點，根據階梯-深潭結構穩定性的要求，形成了《山區小流域溝道人工階梯-深潭

系統技術導則》設計思路。在此基礎上，參照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第

1部分：標準化文件的結構和起草規則》、GB/T20001.4-2015《標準編寫規則第4

部分：試驗方法標準》的規則，編寫了《山區小流域溝道人工階梯-深潭系統技術

導則》標準初稿。

（3）標準立項

2022年11月14日，標準編制組完成《山區小流域溝道人工階梯-深潭系統技術

導則》初稿和立項申請材料，提交中國水利學會。2022年11月18日，中國水利學

會以現場會議和線上會議結合的方式召開了立項論證會，會議成立了專家組，聽

取了標準提案單位對標準立項背景、必要性、可行性、應用前景、已有工作基礎

等情況匯報，立項論證專家對標準進行了討論，一致同意該標準立項。

立項論證會專家意見及建議主要包括以下內容：

1）標準名稱修改為《山區小流域溝道治理階梯-深潭技術規范》；

2）進一步明確適用范圍；

3）進一步補充完善術語，優化標準框架與章節內容；

4）按照《工程建設標準管理規定》格式編制。

（4）大綱審查會

2023年1月17日，中國水利學會以現場會議和線上會議結合的方式召開了大

綱審查會，會議專家對標準初稿的框架和內容進行了審查，并形成明確的審查意

見，一致同意通過大綱審查，按照專家組意見修改完善后提交征求意見稿。

1）名稱修改為《山區小流域溝道人工階梯-深潭系統技術導則》；

2）進一步明確適用范圍和條件；

3）進一步完善和簡化設計、施工、監測和維護章節內容，刪除系統評估章

節，部分內容調整到其他章節；

4）進一步復核附錄A、B中的計算方法和適用條件，完善附錄圖文。

（5）形成征求意見稿

2023年2月至2023年4月，根據專家組意見，標準編制組逐條討論處理，對標

準初稿進行了多次討論、修改，于2023年4月20日形成征求意見稿，完成征求意

見階段材料（征求意見稿和編制說明），于2023年4月21日提交中國水利學會。

1.4主要起草人及其所做的工作

1.4.1起草單位

本標準起草工作由清華大學牽頭負責。

本標準起草單位：中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院地質與地

球物理研究所、中國科學院成都山地災害與環境研究所、北京林業大學。

1.4.2任務分配介紹

中國水利學會作為主管單位負責指導與協調標準的編制工作。

清華大學作為標準起草的主編單位，負責標準起草、處理反饋意見、會議

召集以及編制單位之間的溝通交流。

中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院地質與地球物理研究所、中

國科學院成都山地災害與環境研究所、北京林業大學參與草稿的編寫、討論及技

術支持等工作。

二、主要內容及來源依據

2.1主要內容

本標準共包括7章和5個附錄，分別為：

1.范圍

2.規范性引用文件

3.術語和定義

本章給出了本標準的主要術語和定義。

4.總體要求

5.階梯-深潭系統設計

本章給出了階梯-深潭系統的設計方法和相關要求。

6.階梯-深潭系統施工

本章給出了階梯-深潭系統的施工方法和相關要求。

7.監測維護

本章給出了階梯-深潭系統監測和維護的相關要求。

附錄A（規范性）階梯-深潭設計參數表

附錄B（資料性）階梯-深潭結構示意圖

附錄C（規范性）階梯-深潭系統設計方法計算公式

附錄D（資料性）階梯-深潭系統設計示意圖

附錄E（資料性）階梯-深潭系統建造示意圖

2.2來源依據

《防洪標準》（GB50201-2014）、《河湖生態系統保護與修復工程技術導

則》（SL/T800-2020）、《水利水電工程施工導流設計規范》（SL623-2013）、

《堆石混凝土筑壩技術導則》（NB/T10077-2018）、《泥石流防治工程設計規

范》（T/CAGHP021-2018）

2.3主要試驗結果及應用效果

（1）階梯-深潭結構穩定溝道試驗：為探究階梯-深潭結構穩定溝道的效

果，通過水槽試驗模擬了大比降溝道中的沖刷過程，試驗設計的階梯-深潭結構

考慮了結構在橫向和縱向上的穩定性要求。試驗結果顯示，階梯-深潭結構能有

效消耗水流能量、抑制泥沙輸移和提升水流阻力，從而有效控制河床下切和邊

坡破壞。在階梯-深潭結構的作用下，溝道的阻力系數（Darcy-Weisbach系數）

約增加為無結構條件下的4倍，時均輸沙率降低20%-66%，溝道穩定性得到明顯

提升。隨著流量的增大，階梯-深潭結構穩定溝道的效果降低，當階梯高度與長

度比相同時，結構提升溝道穩定性的效果接近。在實際工程應用中，需采取措

施防止結構發生逐級破壞。對于需要重點治理的溝道，可適當增加結構強度，

以抵御重現期超過50年的洪水。

（2）階梯-深潭系統防治泥石流災害試驗：為提升階梯-深潭系統在山區小

流域溝道中的應用潛力，選取西南山區典型泥石流溝道作為試驗對象，在溝道

內布置逐級消能結構（主溝共16級，支溝采用人工石籠網布置4級階梯）。分析

各級階梯-深潭結構的地形地貌參數，通過對比汛期前后地形，確定各區域泥沙

來源。結合泥石流運動模擬結果，揭示逐級階梯-深潭消耗泥石流運動動能達

27%的效果，將溝道物源段近70%的泥沙攔截在階梯-深潭河段中。研究結果確

立了階梯-深潭系統在野外溝道的應用思路和設計方式。

（3）基于多源監測數據的階梯-深潭河段災害動力分析：針對傳統監測中對

階梯-深潭結構災害動力數據測量不足的問題，以野外人工階梯-深潭系統為監測

對象，在溝道內布置了包括雨量計、泥位計、流速儀、地震動傳感器和視頻監

控，并通過無線傳輸設備對監測數據進行實時傳輸。針對地震動監測數據，提

出階梯-深潭河段山洪和泥石流運動的閾值，為監測預警提供依據和支撐，同

時，通過推移質計算模型，量化階梯-深潭河段的泥沙通量，確定了溝道上下游

泥石流運動的特點，揭示了逐級階梯-深潭結構將泥石流向下游轉化為高含沙水

流或稀性泥石流的規律。

（4）階梯-深潭系統與生態措施協同減災試驗：考慮到階梯-系統在野外泥

石流溝道進行生態治理周期較長，且野外溝道植被情況較差的問題，在人工階

梯-深潭系統的基礎上，在泥石流溝道內實施生態治理工程，結合已有措施，達

到防災減災效益最大化。試驗布置了溝床防護林、溝岸護岸林和臺地防護林，

對山洪和泥石流運動起到攔截作用，并控制溝床穩定性。根據現場試驗的結果

和經驗，總結了階梯-深潭系統與生態措施協同減災的方式。

上述方法均在野外泥石流溝道實際工程中進行了實踐驗證，效果良好。最

后，總結國內外階梯-深潭結構穩定性和消能率方面相關研究成果，提出了《山

區小流域溝道人工階梯-深潭系統技術導則》。

本項目參與單位涉及高校、科研院所等多個單位，這些單位長期以來，在

山區河流演變、階梯-深潭結構消能減災、小流域溝道災害治理等方面進行了系

統研究，主持完成了多項山地災害防治的科研項目，取得了良好的科研成果和

實踐經驗。

本標準的編寫，將引導人工階梯-深潭系統在防災減災中的應用，指導階梯-

深潭結構的設計、建造和維護，保障階梯-深潭系統的穩定性和防災減災效果，促

進山區小流域溝道治理與生態修復。目前，相關技術已經在四川省涼山州熱水河

小流域得到應用，取得顯著的效益。標準的編寫，吸納了示范應用過程中的成功

經驗，解決了項目實施中存在的問題，對標準的驗證、應用和推廣具有重要意

義。

三、專利情況說明

該標準涉及的專利包括如下1項，與專利不同的是，專利更注重階梯-深潭系

統的設計，本標準結合應用經驗更注重階梯-深潭系統的建造、監測和維護：

[1]發明專利：張晨笛，徐夢珍，王兆印，一種天然石塊構成型多級階梯-深

潭消能系統設計方法.2021.11，中國，ZL202011119174.1

四、與相關標準的關系分析

4.1與國際、國外同類標準水平的對比情況

目前國內外暫無專門針對階梯-深潭結構的設計和建造標準，所以沒有對比情

況。

4.2與國內相關標準協調性分析

本標準編寫過程中，編制組參考了相關國家、行業和地方標準，充分考慮了

與國內相關標準的協調性問題，所述內容與國內相關標準保持協調。具體如下：

階梯-深潭系統的設計洪水流量根據防洪標準等確定，防洪標準可參照《防洪

標準》（GB50201-2014）的有關規定。

階梯-深潭系統施工需進行導流施工時，參照《水利水電工程施工導流設計規

范》（SL623-2013）的有關規定執行。

建造多級階梯-深潭系統需進行混凝土澆筑時，澆筑技術要求應符合《堆石混

凝土筑壩技術導則》（NB/T10077-2018）的有關規定。

施工跡地應按《河湖生態系統保護與修復工程技術導則》（SL/T800-2020）

的有關規定進行修復。

階梯-深潭系統監測方式和監測頻率，參照《泥石流防治工程設計規范》

（T/CAGHP021-2018）的9.3.4條。

制定專項監測措施可參照《泥石流防治工程設計規范》（T/CAGHP021-

2018）的9.4條。

五、重大分歧或重難點的處理經過和依據

無。

六、貫徹措施及預期效果

山區河流治理是生態文明建設的重要組成部分，對促進山區經濟、社會發展具有

重要意義。階梯-深潭系統具有就地取材、因地制宜、施工難度低的優勢，適用于

交通不便的山區小流域。為推動階梯-深潭系統在山區小流域溝道治理中的應用，

迫切需要建立人工階梯-深潭系統相關的標準和規程。因此，需根據天然階梯-深

潭系統的發育規律，結合人工階梯-深潭系統的應用經驗，加快《山區小流域溝道

人工階梯-深潭系統技術導則》團體標準編制進程，爭取早日發布和實施，為相關

工程的設計建造應用及運行管理提供科學方法和技術支撐。

《山區小流域溝道人工階梯-深潭系統技術導則》團體標準出版后，應加大對

本標準的宣貫力度，并將標準積極運用到具體工程建設中，逐步提高行業、社會

的標準意識，使其發揮應有的作用。

七、其他說明事項

無。

《山區小流域溝道人工階梯-深潭系統技術

導則》

（征求意見稿送審稿報批稿）

編制說明

主編單位：清華大學

2023年4月

編制說明

一、工作簡況

1.1任務來源

2022年11月，中國水利學會根據《中國水利學會團體標準管理辦法》相關

規定，組織立項論證，通過論證后，以《中國水利學會關于批準〈引調水工程

物探檢測技術規程〉等3項標準立項的通知》進行公示，批準該標準立項。

本標準的編制單位為清華大學、中國科學院地理科學與資源研究所、中國科

學院地質與地球物理研究所、中國科學院成都山地災害與環境研究所、北京林業

大學。

1.2任務背景

山區河流廣泛分布在我國境內，且大多數山區河流為下切型河流。河流在

下切過程中會伴隨河岸侵蝕、河床沖刷，從而引發滑坡和泥石流等，對河流生

態產生擾動，給河道沿岸和下游區域的環境、交通、生產等帶來許多問題。因

此，山區河流治理一直是各方重點關注的對象，也是生態文明建設中的重要組

成部分。

階梯-深潭結構是比降大于3%的山區河流中廣泛發育的微地貌形態，為典型

的高效消能結構，是山區河流自我調整的結果。階梯-深潭結構的階梯由卵石或

巨石組成，深潭中顆粒較細，階梯和深潭在河段中交替排列，縱斷面呈現連續

的臺階狀。階梯-深潭結構通過消耗水流能量、增加河道阻力的方式提升溝道的

穩定性，進而穩定河床、控制侵蝕，并能夠有效降低泥石流運動。近年來，隨

著國家對山區小流域山地災害的持續關注，以及建設美麗山區的需求，以生態

措施的為代表的工程被廣泛使用。人工階梯-深潭系統常用于河流修復中，能夠

起到防治山地災害、有效提升和保持河流生態功能及廊道連通性的作用。階梯-

深潭系統具有就地取材、因地制宜和施工難度低的優勢，適用于交通不便的山

區小流域。

國內外學者對階梯-深潭結構的形態特征、消能率以及穩定性方面開展了大量

研究，在此基礎上總結了階梯-深潭結構關