程艷青,王明明 ,趙發權
(1.泰安岱岳銀河水務有限公司,山東 泰安 271000;2.岱岳區水務局,山東 泰安 271000)
羊欄溝小流域位于泰安市岱岳區黃前鎮,地勢地形北高南低。一般海拔高度在120—320 m之間。總面積10.60 km2,其中水土流失面積9.10 km2,占總面積的85.85%。地表出露層為火成風化巖以花崗巖、片麻巖為主。流域內群山起伏,溝壑縱橫,溝谷坡度較陡,溝底沖刷嚴重,溝壑密度2.8 km/km2。小流域母巖為花崗片麻巖,巖石破碎,風化快。土壤類型以棕壤和褐壤為主,pH值6.5~7.5,土壤質地以砂壤居多。土層厚度不勻,盆地土層一般在50~95 cm之間,山嶺土層僅30~45 cm。氣候屬溫帶大陸性半濕潤半干旱季風氣候,對年平均降水量770 mm,降水量有明顯的季節性。
岱岳區小流域具有北方土石山區水土流失典型特征,以水力侵蝕為主。山地相對高差大,土層瘠薄,溝頭侵蝕、溝底侵蝕多已下切至巖石,且多為漂石、礫石,為水土流失多發區。流域內水土流失面積9.10 km2,占流域面積的85.85%,年平均侵蝕模數2 960 t/km2·a,土壤侵蝕量為2.75萬t。水土流失主要集中在溝壑地、山坡疏林地、幼林地及整修不規范的道路和山坡梯田,形式主要為面蝕和溝蝕,由于地形復雜,地表人為擾動頻繁,加之長期以來不合理的耕作與放牧活動,使得流域內耕地土層逐年變薄,土壤水分養分大量流失。水土流失成因主要是地形因素、氣候因素、人為因素3個方面。
1)地形因素。羊欄溝小流域內地形起伏較大,最大相對落差達到220 m,山體陡峭、溝壑縱橫,這樣的地形特點為面、溝蝕的產生、發展提供了條件。陡峭的山體使地表徑流匯流時間縮短,容易形成山洪,短歷時、高強度的流水對溝道形成強烈的下切和擴張作用。同時由于山體陡峭,溝道兩側的巖體經風化、破碎后在重力、水力作用下堆積在溝道內,在流域溝道內形成獨特的“固體徑流”。
2)氣候因素。小流域地處大陸性季風氣候區,多年平均降水量的75%集中在6~8月,根據水文觀測資料,降雨年內時空分布的不均勻和高強度降雨是造成水土流失的重要因素。
3)人為因素。人口密度很高,人為活動過于密集。除有很少的水土保持林零星分布外,其他都是農業用地和生活用地,開墾指數高,還有不少農地是在25°以上坡面開墾,達到甚至超過了土地承載力。同時耕作方式多為清耕,農地中具有固持土壤的草全部清除,導致本身很薄的土層直接承受降雨的侵蝕,使地表植被受到破壞,固土能力下降,加速了水土資源的流失消耗。
岱岳區政府對治理水土流失、恢復生態環境工作十分重視,通過試驗、示范、總結推廣和不斷的發展,從單項措施到綜合治理;從分散治理到按小流域集中連片治理;從單純治理轉向防治并重、預防為主;從防護性治理到開發性治理,走向科學化、規范化軌道。目前,小流域內已治理水土流失面積4.26 km2。形成了有一定防護效益的水土保持工程,建成水土保持林121.2 km2,經濟林92 km2,水平梯田130.6 km2,塘壩2座。初步形成了山上林山腰果、山下田的山區水土保持體系。
根據流域自然條件、社會經濟情況和水土流失特點,按照“先坡面后溝道、先支溝后干溝、先上游后下游,工程、生物措施結合,山、水、林、田、路統一規劃”的原則,進行水土保持綜合治理措施的配置。
1)水平梯田。水平梯田主要是按“大彎就勢,小彎取直”的原則,沿等高線確定梯田斷面,設計不同坡度下梯田的優化斷面。水平梯田的設計防洪標準為抵御項目區10年一遇24 h最大暴雨,一般減少徑流90%,減少泥沙95%以上。
水平梯田規格既考慮減少治理投工、降低工程投入,同時便于耕作等因素。梯田的斷面設計一般是地面坡度越陡,田面寬度越小;相應的田坎高度越大,而坡度越緩則相反,田面寬度因地面坡度的不同設計在5~10 m之間。為攔蓄設計頻率降雨的地表徑流,在梯田外側設計蓄水埂,為消除超標準暴雨造成的危害,在梯田內側設計排水溝。
2)水土保持林。總結多年的造林經驗,以立地條件類型為依據,考慮微環境差異,結合現有的栽培水平和運用先進的造林技術進行設計,因地制宜,以獲得穩定持續的林分環境。優先選擇適宜的鄉土樹種,或經多年栽培、適應性較強的引進樹種,從技術上為苗木的高成活率提供保障。
3)經濟林。主要在陽向坡地,整地規格為穴狀整地;造林方法主要為早春截干栽培,截干后及時摘芽定株,郁閉以前進行間作,隨時松地除草。在封育區各主要進口道路旁設置封禁管護公告碑;封育圍欄設施;成立護林組織,固定專人看管;制定護林鄉規民約。
4)谷坊。谷坊工程主要修建在溝底比降較大的溝段,其主要任務是鞏固并抬高溝床,防止溝底下切,同時也穩定溝坡,制止溝岸擴張。防御標準一般為10年一遇6 h最大暴雨(118 mm)。根據當地情況建重力式漿砌石階梯式谷坊6道共50 m,重力式漿砌石谷坊高2.0 m(基礎深0.3 m),頂寬1.0 m,下游坡比降1∶0.8.采用漿砌石砌筑。
5)生產道路。按照地形現狀新修生產路,路面寬度5 m,起拱0.16~0.18 m,彎道和地形陡坡處,路面要求不起拱,標準外高內底,外高一般不低于0.30 m,對易沖刷和陡坡處,鋪筑4 m寬石路面。對山溝過水較大的路段,修筑過路漫水橋;對山溝過水較小的路段,修筑過路涵洞,在常年過水溢山泉的小流量溝道,埋設直徑0.50 m或0.30 m混凝土管,管道兩頭漿砌八字墻。
羊欄溝小流域綜合治理面積2.8 km2,坡改梯面積67.17 hm2,其中改造中低產田40 hm2,新發展經濟林64.50 hm2,水土保持林18.75 hm2,建蓄水池1座,建谷坊6道,修建道路10 km,其中建漫水橋3處,過路涵洞2處,過水管涵3處,共動用土方16.73萬m3,新植苗木15萬株。
通過水土保持綜合治理,流域內土壤侵蝕模數下降至2 000 t/(km2·a)以下,林草保存面積占宜林宜草面積80%以上,生態面貌得到逐步改善,防護體系整體功能增加,各項綜合治理措施相互作用,流域生態環境有了較大改善。提高了水源涵養能力和土壤保肥、抗侵蝕能力,有效地攔截地表徑流,增加水資源可利用量,補給地下水,改善水土資源分配利用過程,小流域逐步走向生態經濟良性循環。
通過水土保持綜合治理,調整了不合理的土地利用結構,做到各業用地比例合理,布局恰當,治理保護與開發利用相結合,建成滿足群眾糧食需要的基本農田和能適應市場經濟發展的林、果等商品生產基地。土地利用率達到80%以上,土地產出增長率達到50%以上。到實施期末實現現金收入比當地平均增長水平高30%以上,小流域經濟發展初具規模。