吐魯番地區小流域綜合治理措施及效益評價

張生財

（吐魯番地區水利水電勘測設計研究院 新疆吐魯番 838000）

吐魯番地區小流域綜合治理措施及效益評價

張生財

（吐魯番地區水利水電勘測設計研究院 新疆吐魯番 838000）

吐魯番地區各族人民長期為減輕干旱、風沙等水土流失災害做出艱苦卓絕的努力，但整體生態環境仍在惡化，只有搞好水土保持生態環境建設，才是生存和可持續發展的根本途徑。

水土保持 水土流失 生態環境 綜合治理措施

1 木頭溝小流域概況

木頭溝小流域位于吐魯番市勝金鄉境內，位于北緯42°59′8.5″～43°0′35.66″，東經89°31′30″～89°31′53.58″之間，地處吐魯番市火焰山北，距離吐魯番市45km。

1.1 地形條件

木頭溝小流域屬于黑溝河流域，黑溝河發源于天山支脈的博格達山南坡，河流為北南走向，流域集水面積180km2，河長25km，河床縱坡30‰，多年平均流量0.33×108m3，項目區所屬小流域為了黑溝河流域的主要泄洪通道，黑溝主河道水流只對工程區下游有影響，對工程的影響很小，可以忽略。

本流域屬低山丘陵地貌，地形海拔高程在200～250m之間，就地形而言，北高南低。流域表層地質構造多為粉細土，透水性強，粘性很差，抗沖刷條件非常弱，溝蝕情況比較嚴重，由于不停被沖蝕，溝道兩岸形成高陡邊坡，土體經常出現塌滑，形成岸邊再造，溝道寬度不斷增大的現象。

（1）溝道情況：主要溝道兩條，總長度為7.2km，溝壑密度1.04km/km2，溝壑面積占總面積的1.1%，干溝平均比降2.1%，溝底寬度10～20m左右。

（2）坡面情況。地面坡度組成為：＜5°面積180hm2，占總面積的27.7%。

木頭溝流域現有兩條主要泄洪通道，在木頭溝村西側一條，為1號洪溝，村中間一條，為2號洪溝。由于木頭溝1號洪溝、2號洪溝為黑溝河流域主要的泄洪通道，溝底縱坡較大，約為2%，河道下切侵蝕非常嚴重，岸坡土質為粉質粘土，邊坡不穩，兩岸沖刷極為嚴重，形成近30m的陡崖，在重力作用下不斷的滑落于河道中，帶入大量的泥沙，岸坡不斷塌落，部分區域的岸坡坍塌邊界已經接近兩岸耕地，如果任由溝道自行發展，勢必影響兩岸耕地安全，項目區的治理尤為迫切。本次小流域綜合治理范圍為1號洪溝、2號洪溝包圍的溝道區域。項目區總面積為1100hm2，水土流失面積為650hm2，本工程治理面積500hm2。

1.2 地質條件

吐魯番盆地北緣博格達山主峰海拔5445m，山頂終年冰雪覆蓋，發育現代冰川，博格達冰川融水是吐魯番盆地內河流水量補給的重要來源。區內較大的河流有塔爾郎河、煤窯溝河及二唐溝河，常年流水，在6、7、8月份水量最大，流速湍急并常有洪水暴漲，河流自北向南切過盆地

中央隆起帶匯入盆地的集水中心艾丁湖。沿河流由山前至盆地中央形成了沖洪積平原、中央隆起帶內河流階地、洪積湖平原等第四紀基本地貌單元。地下水埋深3.60～6.00m，巖性為粉砂、粉砂質粘土及含細礫石的砂土等。

工程區主要洪水影響黑溝河流域下泄洪水。工程區水源為泉水及洪水，根據勝金鄉水管所多年測量數據：本區域降雨量很小，壩址區四周表層土均為全新統沖、洪積堆積物（，為土黃色粘土、棕紅色砂質粘土、青灰色粉砂質粘土及含細礫石的砂土等，滲透系數較大，因此在此種條件下黑溝河流域下泄過來的洪水經過滲漏蒸發等損失洪峰流量已經大大減小。

1.3 植被

本流域面積較小，流域內山區樹木比較稀疏，僅在河溝下游有帶狀林木分布，樹種為：榆樹、楊樹，平原農區為各種農作物，牧草、林木等種植栽培區，形成以灌溉為基礎的大小綠洲。項目區位于火焰山北側的木頭溝，溝內生長的植物主要為灌木、蘆葦等。

1.4 土壤

流域土壤為綠洲土壤，自東向西分布著：灌耕土、草甸土、鹽土、灌淤土。土壤養分含量是：有機質平均1.72%，全氮平均含量0.076%，全磷平均含量0.061%，堿解氮平均含量42ppm，速效磷平均含量6ppm，速效鉀平均含量為124ppm，最高為525ppm，最低為20ppm，以上情況表明，土壤有機質含量低，缺磷少氮，鉀豐富。

流域土壤質地總體偏砂，但砂性不大。從表層0～20cm質地統計類型分析，主要為壤土類，占農業土壤的90.04%。其中中壤土占53.22%；輕壤土占36.3%；重壤土占0.52%。壤土的各種性狀較好，適宜農業生產。但大部分壤土中含鹽量較多，耕性較差。其次，砂土類占農業土壤的9.96%，其中砂土占砂土類的90.74%，礫質土占砂土類的9.26%。砂土理化性狀差，保水能力差，生產力不穩定，時常受風砂影響。礫質土保水保肥能力差，適宜種植葡萄和果樹。

2 其他小流域綜合治理概況

2002年在工程區上游東側支溝曾修建過一處淤地壩，淤地壩上游水土流失控制較好，已有初步效果，植被覆蓋率較高，該淤地壩壩型為均質土壩，前壩坡坡比為1∶2.0，后壩坡坡比為1∶6.0，壩頂寬度為4m，在右壩肩布置有過水陡坡，陡坡斷面為梯形，采用當地土料作為筑壩材料，由于筑壩材料為當地土料，大大降低了工程投資，但由于當地土料的級配和性質，為了壩體的穩定考慮，將后壩坡采用緩坡。該淤地壩上游目前泥沙淤積已成規模，壩前蘆葦長勢良好，大大減少了溝道水土流失，每年的蘆葦還能帶來一定的經濟效益，水土保持效果良好。

2008年在工程區上游西側支溝又新建了一處淤地壩，該淤地壩位于勝金臺水庫上游，目前工程已經完工，壩型為均質土壩，前壩坡坡比為1∶4.0，后壩坡坡比為1∶6.0，最大壩高12.5m，壩頂長度為60m，壩頂寬度為4.0m，對溝道縱坡的調整起到了很大的作用，但由于工程建設時間較短，對溝道內植被還沒有明顯的恢復作用，隨著時間的推移和壩前泥沙的不斷淤積，壩前最終會形成混凝土東側支溝相同的效果。

勝金溝是一條縱坡較大的溝道，計劃對整個溝道分段治理，采用多級連續的壩體，對整個溝道的縱坡進行調整，以期達到良好的水土保持效果，防止溝道岸坡坍塌，保護兩岸建筑物。

3 木頭溝小流域的治理措施

木頭溝小流域的治理措施：①在1號洪溝修建漿砌石溢流壩1處。②在2號洪溝修建跌水13處。③整個項目區以兩條洪溝交界處為邊界進行封禁治理，治理面積為467hm2，布置在兩條洪溝上，形成一條集中連片的封育治理區，對不適宜發展水保種草、牧草的荒地，能封育的全部實行封育，利用大自然的自我修復能力。通過修建工程圍欄保護封禁治理地塊不受人畜干擾破壞，確保植被自然恢復，以提高地表植被覆蓋度，增加保水保土能力。治理水土流失面積500hm2，由水保種草治理面積和封育管護面積兩部分組成。其中：水土保持種草新增治理水土流失面積33hm2，實施封育管護467hm2，

3.1 1號溝溢流壩設計

為了解決勝金鄉木頭溝一號溝內常年沖刷問題，在木頭溝1號溝內建造漿砌石溢流壩一座。設計洪水標準采用20年一遇洪水（P=5%）,流量為Q=30.2m3/s；校核洪水標準采用30年一

遇洪水（P=3.3%），流量Q=36.2m3/s。壩址處河底高程為199m；由木頭溝1號溝地形條件以及沖刷要求確定壩頂高程為201m；根據壩址處河面寬度采用壩的溢流長度B=17.5m ，頂寬寬度為1.5m。上游壩坡1∶0.5，下游壩坡1∶1.5。溢流壩為無閘墩及閘門的單孔堰。

3.2 2號溝跌水設計

（1）由于2號溝長度較大，且縱坡也較大，結合地形地貌本次擬在2號洪溝上布置13處跌水。設計洪水標準采用20年一遇洪水（P=5%），流量Q=45.30m3/s；校核洪水標準采用30年一遇洪水（P=3.3%），流量Q=54.20m3/s。本次設計采用單級跌水。跌水由進口段、跌水墻段、消力塘段及出口段組成。

（2）進口段。進口段連接段和跌水缺口組成。根據地形條件，連接段常采用八字墻扭曲面，直接襯砌河溝兩岸的山體邊坡以及河溝河床，連接段長度為5.0m，邊坡系數設計為1∶0.8，襯砌形式為漿砌石襯砌，邊墻襯砌厚度0.4m，底板襯砌厚度為0.6m。跌水缺口的形式選用梯形斷面缺口，且對河溝不進行束窄，梯形缺口底寬為b=10m，以滿足泄洪要求。

（3）跌水墻段。跌水墻采用傾斜式跌水墻，單級跌水的跌差為3m。

（4）消力塘段。消力塘的寬度為12.0m。消力塘長度為11.5m。消力塘深度為1.0m，消力塘邊墻高度取為2.5m。消力塘形式根據河溝地形條件布置為梯形，邊坡系數為0.8，邊墻襯砌厚度為400mm，底板襯砌厚度為800mm。

（5）出口段。出口包括連接段和整流段。消力塘末端采用1∶2的仰坡與下游整流段底板相連。整流段斷面與河溝斷面形狀一致，采用漿砌石襯砌，邊墻襯砌厚度400mm，底板襯砌厚度為600mm，邊坡系數為0.8，整流段長度為3m，坡降i=0.02，末端為防止沖刷，設置一深為2m的齒墻。整流段邊墻高度為1.5m。

3.3 林草措施設計

根據立地條件，本區域屬北方風沙區，溝道狹窄，不適合種植喬木，人工種草草種選擇禾本科植物：蘆葦。

林草措施建設區域位于漿砌石溢流壩的上游，沿溝寬向上游分布布置，共實施面積為33hm2。根據適地適草、優質高產、生態優先和盡量采用鄉土草種的原則，結合流域自然地理條件，尊重群眾意愿。原在河溝內生長有茂密的蘆葦，因溝內被水蝕、切割成溝槽，溝內兩側蘆葦大部分被干死。

溢流壩及跌水建成后，恢復溝內植物的生存狀況，故本工程在溢流壩及跌水上游實施林草措施，栽植蘆葦，蘆葦采用根狀莖種植，春季土壤解凍后、根狀莖上分株芽開始萌發，此時選取優良根狀莖進行繁殖。選取深黃色至褐色，莖壁較厚，其中生長的地上莖粗壯堅實，根莖長達到30～50cm，5節以上，每節均帶有明顯的側芽，并有很多分叉的枝，以鹿角狀為好，按以上標準選定后，截取30～50cm粗帶有分杈的枝段用鐵叉按行株距各約1m，逐一斜插于灘上松軟泥層中，上部留出7cm左右，這樣出苗快，出土蘆苗多，芽苗出土前后，土面要經常保持潤濕或保持淺水。蘆葦種植后，生長期所需水源，直接利用溝內的水，壩建成后，溝內將恢復至原水面，蘆葦為喜水草本植物，并有利于其正常的生長，故蘆葦載植后，不需另設灌溉水源。

3.4 封禁治理措施設計

從本小流域的氣候、降水等自然條件來看，該區域降水量少、蒸發量大，在水源條件差的地方，植物本身的自然萌生能力差，在水源充足的地方，植物本身具有很好的自然萌生能力。在水源有保障的條件下，只要對原有的流失較輕的疏林地防止人為的破壞，充分發揮大自然的修復功能，這些疏林地很快就會郁閉成林。項目區內現有467hm2水土流失較輕的疏林地，對這些疏幼林地全部實施生態修復。

封育管護位于溢流壩、跌水、林草措施的上游，在因吐魯番市所轄區域內，大部分地區干旱少雨，植物生長條件惡劣，本次的封育管護地段的水源相對豐富，為保證管護范圍內的植物免受人為或其他破壞，需確定固定的管護人員，由水土保持工程建設區周圍的村莊出管護人員。

4 效益分析

4.1 生態效益

隨著項目的實施，人工林草的增加，地面覆蓋度將增加，對近地層小氣候的改善將起到明顯的作用，可以調節貼地層氣溫、濕度，影響地面蒸發，減少風沙及空中飄塵。地表徑流狀況得到改善，降雨經過生物措施的截流滲入地下，補給土壤和地下水，增加入滲水量，緩解干旱，形成水圈生態良性循環。工程發揮效益后，保土能力逐年增大，水土流失量減少，阻止土地沙化，土壤中相對土壤肥力增大，在水肥氣熱作用下，有利于土壤團粒結構的形成，從而是土壤孔隙率提高，加快有機質的熟化，增加植物的有效肥力，促進植物的生長，形成土圈生態效益的良性循環，項目建成后蓄水量增加1.16萬m3，每年保土18.04萬t。

4.2 社會效益

生產條件和生存條件將得到基本改善，當地的環境容量和承載能力得到提高，促進了人與自然的和諧相處。

4.3 經濟效益

項目是實施后，項目區內的水土流失得到有效的控制，生態環境走向良性循環，土地利用結構更趨合理，農業基礎設施得到進一步完善。控制了泥沙對下游工程設施和農田的危害，每年減少損失估算35萬元。

5 結論與建議

坡面工程、溝道治理以及林草措施實施后，應進行工程管理及時修補被破壞和出現暴雨沖毀的工程，應經常對溢流壩和跌水等工程檢查修復，以保證工程措施的保土保水效益的最大發揮。

小流域水土保持綜合治理措施，采取防治并重，治管結合，因地制宜、工程措施、林草措施相結合的方法，統一規劃、綜合治理、因害設防，合理布局。經過科學的實踐證明，這一小流域治理模式是基本上可行的，有效的。其社會效益和經濟效益的效果顯著，對于我國條件類似的小流域的綜合治理具有借鑒作用。

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10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.002

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1672-2469(2014)09-0005-03

張生財（1979年—），男，工程師。