東白山小流域水土保持措施優化配置技術應用及效果評價

胡 琳

(浙江省水文局，浙江杭州 310009)

東白山小流域水土保持措施優化配置技術應用及效果評價

胡 琳

(浙江省水文局，浙江杭州 310009)

水土保持措施;優化配置;效果;東白山小流域 ;浙江

合理配置水土保持措施，是加快水土流失治理步伐，保護和鞏固治理成果，提高水土保持工作質量，帶動治理區生態、經濟可持續發展的重要途徑。浙江省東白山小流域采取水土保持工程措施及植物措施優化配置設計，取得了顯著的治理成效。治理后，流域治理度達81%，年減少土壤侵蝕量6.8萬t，涵蓄水量153.3萬m3，產生經濟效益134萬元，促進了農村各業的發展及水土資源的可持續利用，增加了農民收入，逐步實現了生態、社會、經濟效益的有效統一。

水土保持措施有工程、生物及耕作等不同類型，各類措施的蓄水減蝕機理是有差異的［1－2］，即在相同的水土流失類型區，在同一治理度情況下，如果采取的措施配置不同，其治理效果也會有差異。由各種工程措施、生物措施等按不同比例配置所構成的綜合治理體系，其攔蓄減蝕效應將是一個高階的非線性響應函數［3］。在全國很多水土流失治理區，人們往往偏重于單項措施的實施與建設，忽視了各類措施的合理配置與優化，致使水土保持措施的綜合效益不能充分發揮。因此，在有限的水土保持投資下，將水土保持的各項措施優化配置，在發揮其蓄水保土基礎效益的前提下，充分發揮生態、經濟、社會等綜合效益，對加快水土流失治理步伐，保護和鞏固治理成果，提高水土保持工作質量，帶動治理區各項事業可持續發展具有重要的現實意義。

1 東白山小流域概況

東白山小流域位于浙江中部，東陽北端，東陽、諸暨、嵊州三市交界處，距東陽城區40 km，屬于錢塘江水系，流域面積327 km2，地形以丘陵和山地為主，具典型的浙江小流域地貌特征。東白山屬中山山地，山體呈北西向傾斜，溝谷地貌明顯。土壤以紅壤為主，局部有黃壤分布。流域內主要河流白溪發源于東白山蒸底尖南側的山谷，干流長40 km，是東陽境內東陽江的最大支流。流域內東方紅水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發電等綜合利用的中型水庫。

東白山小流域土地面積總計57.7 km2，共有水土流失面積24.78 km2，占總土地面積的42.96%，流失以輕度和中度為主，其中:輕度流失面積17.08 km2，占水土流失面積的68.93%;中度流失面積7.16 km2，占水土流失面積的28.89%;強烈流失面積0.36 km2，占水土流失面積的1.45%;極強烈流失面積0.17 km2，占水土流失面積的 0.69%;劇烈流失面積 0.01 km2，占水土流失面積的0.04%。

2 水土保持措施優化配置應用

2.1 優化配置原則

治理區水土保持措施總體配置依據為自然條件、交通條件、土壤條件、微地貌變化情況和土地適宜性評價結果［4］，并綜合考慮土地利用、地貌部位、空間結構、措施類型以及治理與開發等問題，充分反映流域的生態和經濟要求。配置原則應遵循以下幾點［5］:

(1)以合理利用土地為前提。流域綜合防治措施的配置應按當地的自然條件和社會經濟狀況，在明確生產發展方向、合理利用土地的前提下，在土地利用規劃確定的不同地類上，布置相應的措施。

(2)因害設防，層層攔蓄。在不同的水土流失類型區，流域的地質、地貌、氣候和水土流失特點各不相同，綜合防治措施的配置，應根據流域的實際情況，全面考慮坡溝川、上下游、左右岸，因害設防，層層攔蓄，突出重點，合理配置各項水土保持技術措施，發揮綜合措施的群體防護功能。

(3)生物與工程措施緊密結合。流域治理是一項綜合性很強的工作，涉及到農、林、牧、水、經等方面，既要協調好部門間的關系，又要加強技術措施的組合與互補，相輔相成。要求做到農業措施、工程措施和生物措施的緊密結合，合理布設，以工程養生物，以生物護工程，達到“土蓄水，水養林，林固土”。

(4)治坡與治溝相結合。在綜合治理中，必須坡溝兼治，以治坡為主。坡面治理要堅持生物措施和工程措施相結合，以生物措施為主。溝道治理要因地制宜，從上游到下游、從溝頭到溝口、從支溝到主溝、從溝岸到溝底，層層設防，節節攔蓄，建立大中小型工程相結合的溝道工程防治體系。在溝道布設工程的基礎上，造林種草，形成綜合防治體系，達到控制水土流失之目的。

(5)治理與開發相結合。流域治理不僅要重視控制水土流失，而且要重視經濟開發，增加群眾收入。在追求生態效益的同時，注重經濟效益的提高，以經濟開發促進流域治理，切實做到治理與開發相結合，當前利益和長遠利益相結合，大力發展多種經營，促進商品經濟發展，使農民盡快脫貧致富。

(6)以防為主，治管結合。在流域治理中，要堅持以防為主，防治并重，治管結合的原則，認真貫徹水土保持法和森林法等法律法規，加強監督管理，維修和保護水土保持工程，嚴禁毀林開荒和過度放牧，防止新的水土流失產生。

2.2 優化配置具體方法

2.2.1 梯田建設

選取地面坡度在25°以下，土層厚度大于20 cm，土質較好，距村莊較近，交通方便，便于經營管理的地方進行坡改梯，并將坡面水系工程、田間道路和梯田綜合配套。梯田田坎沿等高線布設，大彎就勢，小彎取直，做到田面平整，地邊有埂。有灌溉條件的梯田，設計田間灌排溝渠，改善農業生產條件。

坡改梯設計全部采用修建水平梯田的形式，結合東白山小流域水文特征，在東白山小流域治理設計中采用6 h最大暴雨量進行計算，預計可減少徑流90%以上。

東白山小流域內坡耕地夾雜大量石塊、石礫，土壤多為黑土，土層較厚，根據就地取材的原則，采用石坎梯田，但在地勢高處采用土坎梯田，因這里機械施工不方便。土坎梯田選用白三葉草進行護坎，播種量為120 kg/hm2。石坎梯田修建為垂直田坎，若坐落在堅硬土基上，則墻頂寬設計為0.35～0.4 m;若坐落于巖石上，則墻頂寬設計為0.3～0.35 m。石坎均需嵌入地面以下0.2 m。

2.2.2 造林設計

造林的主要目的是減少、阻攔及吸收地表徑流，使土壤免受各種侵蝕，同時兼顧經濟效益。東白山小流域的造林設計在對東陽市及流域實地調查的基礎上，認真總結東陽市多年來的造林經驗，以立地條件類型劃分為依據，充分考慮了各立地條件類型的差異性和現有栽培水平。

(1)樹種選擇。根據適地適樹原則，水土保持林選擇具有生長快、防護性能好、抗逆性強等優良性狀的樹種;經果林選擇具有優質、豐產等性狀且市場前景好的名、優、特品種。東白山小流域水土保持林采用的主要樹種有木荷、馬尾松、胡枝子、紫穗槐、馬棘等;經果林造林樹種在考慮水土保持效益的同時，兼顧了當地群眾的種植積極性，主要采用香榧、油茶、茶樹等樹種。以上樹種均為當地優良鄉土樹種，穩定性好，抗性強。

(2)營造模式。根據東白山小流域多為針葉林的現狀，水土保持造林時采取針葉樹種與闊葉樹種混交、喬木樹種與灌木樹種混交、灌木樹種與草種混交的形式?；旖环椒ㄒ话悴捎脦罨旖?，混交樹種比例在30%以上。結合東陽市本地樹木品種及特性，該流域采用馬尾松與木荷、馬尾松與胡枝子、紫穗槐、馬棘，胡枝子與金針花等混交種植。營造經果林時將香榧樹與茶樹混種，以充分利用香榧樹間的空間，因香榧苗較大且造林密度較小。

(3)造林密度。結合本治理區造林所選樹種特性，確定該治理區各造林樹種密度見表1。

(4)整地方式。沿等高線進行水平階整地，然后在階內挖種植穴。

表1 東白山小流域治理主要造林樹種初植密度

(5)造林方法。造林前對苗木進行剪梢、截干、修根、修枝、剪葉、摘芽、浸水、蘸泥漿等處理。水土保持林在雨季植苗造林，全部采用營養袋植苗，植苗時將營養袋去掉，保持營養土完整。經果林應多留須根。落葉樹種栽植一般在春季發芽前或秋季落葉后進行，常綠樹種一般在春季發芽前或秋季新梢停止生長后進行。

2.2.3 種草設計

水土保持草種應滿足抗逆性強、保土性好、生長迅速、經濟價值較高等條件。東白山小流域內自然生長有雷蓬草、旱林草等野生草種，可采取金針花與之混種，播種量100 kg/hm2，也可用低矮的灌木，如胡枝子、映山紅與上述兩種野草混合栽種。

2.2.4 封育治理設計

東白山小流域內水熱條件良好，有利于植被生長。在實施人工治理的同時，對流域內現有疏幼林和荒山荒坡采取封育治理，并輔以農村替代能源建設等相關措施，可發揮氣候條件優勢和生態的自我修復能力，加快植被恢復進程。采取全封形式，在封禁區內嚴禁放牧、亂砍濫伐、毀林開荒等一切不利于植被恢復的人為活動，并在封禁區路口等醒目位置設立封禁標志牌若干，防止人畜任意進入。另外，為減少封禁對農村燃料的負面影響，在流域內安排一部分沼氣池，解決農村人口的生活能源問題。

2.2.5 小型水利水保工程設計

(1)截水溝。當坡面下部是梯田或林草，上部是坡耕地或荒坡時，應在其交界處布設截水溝。當無措施坡面的坡長太大時，應在此坡面增設幾道截水溝，間距一般為15～25 m，具體視地面坡度、土質和暴雨徑流情況確定。蓄水型截水溝基本上沿等高線布設，排水型截水溝應取1% ～2%的比降。

(2)排水溝。排水溝一般布設在坡面截水溝的兩端或較低一端，用以排除截水溝不能容納的地表徑流，其終端連接蓄水池或天然排水道。當排水出口的位置在坡腳時，排水溝大致與坡面等高線垂直布設;當排水位置在坡面時，排水溝可基本沿等高線或與等高線斜交布設。無論何種布設形式都必須做好防沖措施(鋪草皮或石方襯砌)。排水溝設置按10年一遇最大洪峰流量來考慮。

(3)沉沙池。沉沙池一般布設在蓄水池進水口上游附近，一般為矩形，寬度為排水溝寬度的2倍，長度為池體寬度的2倍，深度為2 m，以利于流入池后能緩流沉沙。

(4)蓄水池。蓄水池一般布設在坡腳或坡面局部低凹處，與排水溝的終端相連，以容蓄坡面排水。蓄水池應盡量在坡面分散布置，一方面便于取水，另一方面便于蓄水池開挖施工及后期管理。蓄水池主要用于調蓄水量和灌溉，根據分布位置發揮其功用。一個坡面的蓄排工程系統可集中布設一個蓄水池，也可分散布設若干蓄水池，單池容量從數立方米到數十立方米不等。

2.2.6 谷坊、擋土墻

谷坊工程主要修建在溝底比降較大(5%～10%或更大)、溝底下切劇烈發展的溝段。壩址選擇在“口小肚大”的地方，且要求溝底和岸坡地形良好，無孔洞或破碎地層，無不易清除的亂石和雜物。

東白山小流域采取10年一遇6 h最大暴雨量進行設計。結合壩址處地形及地質條件，漿砌塊石谷坊斷面尺寸為:頂寬0.6 m，高3 m，長10 m，上游邊坡垂直，下游邊坡系數0.45。擋土墻的斷面形式與漿砌塊石谷坊基本相同，其抗滑、抗傾覆和地基承載力安全系數分別不小于1.3、1.5和1.2。根據壩址溝道地形條件，擋土墻斷面尺寸為:頂寬0.6 m，高4 m，長25 m，上游邊坡系數0.5，下游邊坡垂直。

2.2.7 堰壩

堰壩工程布設在溪溝“口小肚大”、比降小、壩址處地質條件理想的地方。防洪標準為10年一遇24 h最大降雨量。

東白山小流域溪溝內灘地卵石、塊石等石料較豐富，可以就地取材，設置重力式漿砌塊石堰壩。壩址根據溝道比降、河寬、蓄水量等因素綜合選定。斷面頂寬1.5 m，上游邊坡直立，下游邊坡比為1∶1?？紤]到行洪時堰壩過水流量較大，在壩頂設置寬0.5 m、高0.5 m的溢流口4個，以保證堰壩在溢流時穩定。

3 效果評價

東白山小流域水土保持治理工程從2009年開始實施，于2011年完成，經過植物措施、工程措施的優化配置，取得了顯著效果。

3.1 經濟效益

東白山小流域以種植香榧和茶樹兩種具有較高經濟價值的作物為主，據計算，治理后每年可產生直接經濟效益132.48萬元，其中經果林產生的直接經濟效益就達103.9萬元;間接經濟效益按照直接經濟效益的1%估算，東白山小流域每年可產生間接經濟效益1.3萬元。

3.2 生態效益

經過水土保持措施優化配置治理后，東白山小流域完成水土流失治理面積20.01 km2，年減少土壤侵蝕量6.8萬t，涵蓄水量153.3萬m3，治理度達81%。人為活動造成的水土流失得到初步控制，流域內的荒山荒坡基本得到治理，林草植被覆蓋率和綠化質量大大提高，在減少水土流失的同時為野生動植物的生長繁衍和生態平衡創造了條件，促進了生態環境的良性、健康發展，提高了土壤的保水保肥能力;有效抑制了因水土流失造成的面源污染，使得流域內的水資源得到了有效保護，為實現生態環境的可持續發展奠定了良好的基礎。

3.3 社會效益

東白山小流域治理，有效地減輕了因水土流失造成的自然災害和經濟損失，確保了農業生產和人民群眾的生命財產安全，并將延長水利、交通等基礎設施的使用年限，提高使用效益。通過治理，合理調整了流域內的農業經濟結構，促進了農村各業的協調發展，提高了當地的環境容量，對流域內群眾水土保持國策意識的提高起到了巨大的促進作用。同時，水土保持在國民經濟和社會發展中的重要地位和作用也逐步被當地群眾所認識，調動了群眾治理水土流失的積極性，增強了百姓的管護意識，對當地水保工作的開展起到了很好的促進作用。

4 結語

小流域水土保持治理綜合效益是經濟效益、生態效益和社會效益的綜合體現，影響因素眾多，從浙江省東白山小流域的治理實例來看，水土保持措施的優化配置對控制水土流失、改善生態環境、服務經濟發展有很好的推動作用，但更具體的定量研究還有待以后深入開展。只有通過各種數學方法尋求各項措施的最優組合，才能合理配置各項措施，最終達到“小投入大回報”，實現生態、經濟和社會效益的多贏。

［1］蔣定生.黃土高原水土流失與治理模式［M］.北京:中國水利水電出版社，1997:2－4.

［2］徐建華，牛玉國.水利水保工程對黃河中游多沙粗沙區徑流泥沙影響研究［M］.鄭州:黃河水利出版社，2000:3－5.

［3］姚文藝，彭乃志，楊道富.水土保持治理對河道系統影響研究的若干基礎理論問題［J］.泥沙研究，1999，8(4):20－22.

［4］金霞.三坪溝流域水土保持綜合治理優化配置與設計［J］.農業科技與信息，2009(4):15－17.

［5］王禮先，王治國，史明昌，等.流域管理學［M］.北京:中國林業出版社，1999:51－52.

S157.2

C

1000－0941(2012)10－0005－03

胡琳(1982—)，女，浙江東陽市人，工程師，碩士，主要從事水文及水資源工程研究工作。

2012－05－20

(責任編輯 張培虎)