人工河道水土流失綜合防治及效益——以懷洪新河續(xù)建工程（安徽段）為例

張茂章

一、前言

懷洪新河續(xù)建工程是以分泄淮河洪水，擴大淙潼河水系排水出路為主，兼有灌溉、航運、供水等綜合效益的國家“八五”期間治淮重點骨干工程。地處淮河以北，屬暖溫帶半濕潤季風氣候，年均氣溫14℃～15℃，年降雨量800～900mm；流域土質(zhì)多為砂性黃棕壤土、砂礓黑土或棕壤土；土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主。

懷洪新河大部分河段是利用老河道和現(xiàn)有的湖泊洼地整治而成，在安徽省境內(nèi)長約95km。工程建設(shè)主要包括河道的開挖、拓寬、切灘、切嘴，堤防新建及加固，跨河建筑物建設(shè)等。原生河道和地表受擾面積較大，新增土方量也很大。在挖、填方量較大地段，出現(xiàn)大量集中溝蝕。原狀水土流失強度270t/km2·a，屬本省水土流失重點監(jiān)督區(qū)，需采取措施加以監(jiān)督控制。

二、水土流失綜合防治措施

懷洪新河水土流失綜合防治以生物措施為主，工程措施為輔，與主體工程建設(shè)進度同步銜接；進行合理配置，避免或減輕洪水對堤防岸坡的沖刷，防止河槽淤積和堤坡侵蝕；實現(xiàn)合理利用水土資源，美化工程環(huán)境，改善生態(tài)平衡的防治目標。本工程標準斷面示意見圖1。

1.工程措施

包括護坡和護岸導流工程，截流溝和排水溝。護坡和護岸主要用干砌石和混凝土砌塊對迎流頂沖或流速較大的河段進行防護；截流溝主要沿符懷新河段堆土區(qū)外堤腳設(shè)置，以截匯坡面雨水，減少堆土區(qū)水土流失；排水溝與截流溝垂直成T字連通，將積水經(jīng)灘地排入河道。

（1）護坡材料選擇干砌塊石和混凝土砌塊（平面咬合型），腳槽一般位于坡腳，塊石（砌塊）與土體結(jié)合部間鋪設(shè)0.1m碎石反濾墊層。封頂高度基本在設(shè)計洪水位以上，尺寸與腳槽基本一致。

（2）護岸工程主要位于部分沖刷嚴重岸灘和大型水閘出口段兩側(cè)邊灘，用干砌塊石進行坡式護岸。勒腳基本在穩(wěn)定河床土層上砌放，穩(wěn)定性不好的岸灘采取拋石固基。塊石砌筑后灌注混凝土砂漿。護岸頂部與灘地基本齊平或略高。封頂尺寸與護坡基本一致，也要在坡面加做0.1m碎石墊層。具體按河岸灘斷面的地質(zhì)和土質(zhì)情況確定。

（3）排水工程主要是在符懷新河段堤頂?shù)缆酚覀?cè)修筑順堤向截流溝；與之相應，每隔100m布置一縱向排水溝，穿路部分用Φ0.5m鋼筋混凝土預制涵管。排水涵管上接截流溝，沿堤坡經(jīng)灘地和岸坡，排水至河道。

2.生物措施

指采取植樹種草及管護等措施，達到防治水土流失、保護和合理利用水土資源、改良土壤、維護和提高土地生產(chǎn)力的目的。本工程主要在河道外側(cè)栽植防浪林，堆土區(qū)和堤防內(nèi)側(cè)栽植用材（經(jīng)濟）林，堤坡鋪被草皮。

（1）防浪林主要栽植在迎水側(cè)，寬度限制在護堤地范圍內(nèi)。選擇速生、耐淹、耐貧瘠、消波性強的柳樹、意楊、楓楊等。為避免單一樹種引發(fā)大面積蟲害，可多選幾種適生樹種交叉栽植。行洪河道按4m×5m或3m×5m株行距配置，垂直水流方向的行距要寬一些，以減少阻水斷面。

（2）用材林主要栽植在背水側(cè)護堤地和堆土區(qū)（沖填區(qū)）。選擇速生豐產(chǎn)、抗逆性強、出材率好、經(jīng)濟價值高的深根性樹種。懷洪新河選擇的是不同品系的楊樹，株行距加大到5m×5m或6m×6m，既固土保土，又生產(chǎn)大徑材，提高經(jīng)濟收益。經(jīng)濟林主要綜合考慮立地條件、經(jīng)濟價值及根系的固土能力等因素，實現(xiàn)經(jīng)濟收益與水土流失防治兼顧。本工程栽植的主要是梨、桃等。

（3）堤坡植草能有效防止降雨徑流和土壤侵蝕，本工程護坡草皮基本為自然生長的草類。符懷新河段綜合考慮工程土質(zhì)、特性及堤防岸線長、便于日常管理等因素，選擇人工籽播適于粗放管理的狗牙根草皮，其萌生能力強、生長快，具匍匐狀發(fā)達根系，能有效減少雨水沖刷坡面。

（4）水閘及管理區(qū)的防治目標一是保持水土，二是美化環(huán)境。按照傳統(tǒng)園林布局原則，根據(jù)地形變化組織觀賞空間，適當輔以園林小品，豐富風景層次；通過配置適應性和抗逆性較強、常綠且具一定觀賞價值的喬、灌、草和花卉，建設(shè)優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境。同時與工程措施配合，有效防治水土流失。

經(jīng)過綜合防治及多年連續(xù)綠化、補植，懷洪新河已基本建成較完備的水土保持立體防護系統(tǒng)：其中護坡護岸12km，截流和排水溝10km，防浪林帶255km，共32萬株；用材林48萬株；經(jīng)濟林5000畝。

三、水土保持工程綜合效益

水土保持工程綜合效益包括基礎(chǔ)效益、經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。懷洪新河已初步形成水土流失得以有效控制、經(jīng)濟效益初步顯現(xiàn)、社會效益貢獻大、生態(tài)環(huán)境顯著改善、綜合效益明顯的水土保持防護體系。

1.基礎(chǔ)效益

（1）保水效益：通過增加的地表植被調(diào)整降水再分配、改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤入滲，植被根系與坡面土壤有機結(jié)合提高保水能力。據(jù)初步研究，懷洪新河正常蓄水位條件下，每年補給地下水1086萬m3，地下水向河道排泄574萬m3，每年凈補給地下水512萬m3。說明除河道水位對地下水蓄量起重要作用外，植被對水源涵養(yǎng)和削弱地表徑流也起一定作用。

（2）保土效益：護坡護岸工程能提高堤防抗沖能力，保證土質(zhì)堤防完整；截流和排水工程可避免水流集中沖刷，減緩堤防和堆土區(qū)的水土流失；在岸灘、堆土區(qū)和堤坡種植生物，利用根系提高土體表層抗剪強度，有效保護岸坡和減輕土壤侵蝕。水保工程實施前，符懷新河段堆土區(qū)雨淋溝較多，溝頭前進量、下切量，溝岸擴張量逐年增加；工程實施后，減輕溝蝕效益非常明顯，基本保持穩(wěn)定。據(jù)初步觀察測算，該段無保護岸灘平均已受沖后退約4m；護坡護岸工程保護地段的堤身基本免予沖刷，較無保護段減少約2.3萬m3/km的沖刷量。另外，懷洪新河歷經(jīng)兩次大水分洪和每年的高水位排澇，堤防基本無浪窩浪坎出現(xiàn)，保土效益顯著。

2.經(jīng)濟效益

（1）直接經(jīng)濟效益：①促進和保證工程影響范圍內(nèi)約3萬畝土地的糧食作物“10年豐,10年增”，僅單季小麥畝產(chǎn)量就由以前的300kg/a增加到400kg/a左右，按1.9元/kg國家收購現(xiàn)價計算，約增570萬元，年增近60萬元。②河道共植防浪林和用材林約80萬株，目前單株材積平均0.15m3左右，按現(xiàn)行市場價600元/m3計算，總價值達7200萬元，年增預期收入720萬元。③已建成的果園和苗圃年凈增收入約30萬元。④61萬m2的護坡草皮為今后發(fā)展集約化畜牧業(yè)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。⑤沿河優(yōu)美的風景、良好的生態(tài)環(huán)境帶動了兩岸旅游經(jīng)濟的發(fā)展。

（2）間接經(jīng)濟效益：①實施植樹種草等生物措施，使工程產(chǎn)生的大量棄土得到有效防護和充分利用，恢復和提高土地生產(chǎn)力。②水土流失的減少，在一定程度上減少了河道淤積，改善了河道水質(zhì)，增加了水生物多樣性。③實施水保工程，保證了堤防和河道的抗洪能力。2003年、2007年淮河流域遭遇特大洪水，懷洪新河二度分洪，分別分泄淮河洪水17.18億m3和2.28億m3，降低淮干蚌埠段水位0.40m左右和0.45m左右；緩解了淮南、蚌埠城市圈堤及淮北大堤等重要堤防的防汛壓力，為重要圩堤搶險爭取了時間，避免了一般堤防及蚌埠以下的方邱湖等行洪區(qū)進洪損失，保證了津浦鐵路等重要設(shè)施的安全運行。據(jù)測算，對淮干產(chǎn)生的防洪效益約為23.0億元和6.0億元。

3.社會效益

主要體現(xiàn)在提高防洪保障能力、減輕洪水影響范圍內(nèi)的災害影響等方面。大面積的人工森林群落能削減風力，減輕風蝕風沙危害。植物的蓄水保水性能既提高河道土地的蓄水能力，也在一定程度上減輕干旱季節(jié)對周邊土地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。水利工程用地得到合理利用，不僅提高了水管單位的經(jīng)濟收入，而且由于當?shù)厝罕妳⑴c林木管護，也能獲得一定的經(jīng)濟收益，為促進沿河群眾脫貧致富作出了貢獻。

4.生態(tài)效益

（1）通過栽植防浪林護岸和草皮護坡，減輕洪水對堤防岸坡的沖刷。

（2）植物措施能有效改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，增強田間持水和入滲能力；改善植物生長環(huán)境條件，形成生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。

（3）植物群落能形成良好的小氣候，改善貼地層的溫度、濕度和風力，增強植物的光合作用，凈化并改善空氣質(zhì)量。

（4）利用植物的觀賞特性和季節(jié)變化，美化水利工程背景景觀，使水利工程開發(fā)建設(shè)與影響區(qū)環(huán)境治理協(xié)調(diào)發(fā)展。同時，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提升，本土小型動物和鳥類得以棲息和繁衍，候鳥數(shù)量逐年增多。

四、結(jié)語

由于水土流失直接關(guān)系國家生態(tài)、防洪、糧食和飲水安全，因此，水土保持工程必須在綜合考慮多重因素影響的情況下，進行科學規(guī)劃和設(shè)計。總體安排以預防為主，與主體工程同步規(guī)劃、同步設(shè)計、同步實施。但人工河道的水保措施有其特殊性，有別于山區(qū)和丘陵地區(qū)的水保規(guī)劃。水土流失防治應堅持治理與開發(fā)相結(jié)合的原則。通過多年的觀察和總結(jié)，人工河道的水土保持工程應在確保實現(xiàn)水保效果的同時，兼顧經(jīng)濟、生態(tài)效益同步發(fā)展，以利形成工程建設(shè)→安全保護→科學管護→工程效益的良性循環(huán)