海拉爾區謝爾塔拉水土流失重點治理項目谷坊工程設計與效益分析

摘 要：海拉爾區謝爾塔拉水土流失重點治理項目在綜合治理過程中，對侵蝕溝實施的工程措施主要是谷坊工程。本文通過對實施的谷坊工程設計和輔助工程的闡述，分析了施工后的效益，工程評估對谷坊工程等總體治理程度達到國家標準要求，通過優化配置措施，從根本上治理了水土流失，改善生態環境，流域內基本恢復了過去青山綠水的自然植被。

關鍵詞：谷坊工程；水源涵養區；效益分析

中圖分類號：S157 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180833046

海拉爾區謝爾塔拉水土流失重點治理項目屬于國家農業綜合開發東北黑土區水土流失重點治理工程，2011年8月1日內蒙古自治區水利廳以內水保[2011]252號文件批復，建設期為3a（2011—2013年）。項目區總面積11596.00hm2，水土流失面積為9627.52hm2，占總面積的83.02%。新增水土流失治理面積8231.31hm2，治理程度達到85%。針對項目區流域內出現的水土流失采取生物措施、耕作措施和工程措施的綜合運用，其中工程措施主要采用了谷坊工程。谷坊工程長期以來被廣泛應用于各種水土保持治理工程與實踐中，谷坊工程發揮的防汛保護作用對小流域治理成果影響很大[1]。

1 項目區自然概況

項目區位于謝爾塔拉項目區九隊一組治理區，地理坐標：1200201～1201601N，491421～492047E，海拔650～700m之間，東西寬約10.74km，南北長約12.14km。行政區劃涉及海拉爾區哈克鎮謝爾塔拉農場，屬額爾古納河水系海拉爾河流域，屬呼倫貝爾高平原區。氣候為溫帶大陸性季風氣候，春季多風少雨，氣候干旱；夏季溫涼短促，降雨集中；秋季降溫快，霜凍早；冬季漫長而寒冷。年均氣溫-2.1℃?！?0℃有效積溫1936.2℃，無霜期103d，最大凍土深2.85m。年日照時數平均為2807h。多年平均降水量352.3mm，年蒸發量1300mm。自然植被屬于典型地帶性草甸草原植被；土壤類型以水平地帶性分布的黑鈣土為主，兼有少部分暗栗鈣土[2]。

2 谷坊的設計

選一典型侵蝕溝（U型），溝長1500m，頂寬4m，溝深2m。

2.1 谷坊間距計算[3]

L=H/（I-I′）=1.0/（0.05-0.008）= 23.80（m）

式中：L——谷坊間距m；

H——谷坊底到溢洪口底高度（H取1.0m）；

I——原溝床比降取0.05；

I′——谷坊淤滿后的比降取0.008。

2.2 谷坊數量的確定

N=1500/24=63（座）

2.3 谷坊溢洪道口設計

溢洪道口尺寸，石谷坊的溢洪口一般在壩頂采用矩形寬頂堰[4]。

2.4 谷坊體積計算

設計谷坊高度為1.0m，寬4.0m，迎水坡1：0.2，背水坡1：0.8，基礎埋深0.5m，溝坡結合槽深0.5m，谷坊橫部面上壩頂寬1.3m，消力坎長2.6m。

本次設計在侵蝕溝內修筑干砌石谷坊2392座，動用土方25044.24m3，石方44036.72m3。

3 谷坊施工

3.1 定線

根據測定的谷坊位置（壩軸線）按設計的谷坊尺寸，在地面上劃出壩基輪廓線[5]。

3.2 清基

將輪廓線內的浮土草皮、亂石、樹根等全部清除。

3.3 挖結合槽

沿壩軸線中心，從溝底至兩岸溝坡開挖結合槽及削力坎槽[6]。

3.4 砌石

根據設計尺寸，從下向上分層壘砌，逐層向內收坡。塊石應首尾相接，錯縫砌筑，大石壓頂，平整地砌削力坎[7]。要求石料厚度不小于25cm，接縫寬度不大于2.5cm，同時應做到“平、穩、緊”，即砌石頂部要平，每層鋪砌要穩，相鄰石料要靠緊。

4 谷坊的輔助措施

對流水侵蝕溝采取工程和栽培植物措施相結合辦法進行治理，溝頭修跌水，溝底修谷坊，并以柳條做成階梯，減輕大水的沖刷力；將柳條編制成格子，減少沖刷，緩和水流；溝側土坡插柳枝，育林封溝，順水保土。柳樹的成活率高，根系容易形成網絡結構，可有效減緩水流對土坡的沖擊，且柳樹的生長力旺盛，形成跌水效果要遠遠高于水泥筑成的跌水工程，在減緩水土流失同時，可增加植被覆蓋，改善生態效益[8]。

5 效益分析

進行谷坊工程設計及應用后能有效防止沖刷溝的水土流失，能改善區域生態環境，保護耕地[1]，從經濟、生態和社會3個方面都取得了效益，給當地農場的機械化耕作創造了良好條件。

5.1 經濟效益

據國家標準《水土保持綜合治理效益計算方法》（GB/T15774—1995）、國家行業標準《水利建設項目經濟評價規范》（SL72—94）及松遼委《流域水土保持各項措施參數表》等，綜合項目區實際，確定每項治理措施的增產定額，經過計算進行經濟評價。

5.2 生態效益

水土保持工程實施后，經過水土保持綜合治理能夠大大改善流域內的生態環境，取得明顯的生態效益。

通過采取各項水土保持措施，年保土能力達2.17萬t，年蓄水能力達58.64萬m3。

5.3 社會效益

通過水土保持綜合治理，對原有的水土流失進行根治，減輕了水土流失對土地的破壞。由于各項措施的蓄水保土作用，減輕了坡面、溝道的洪水、泥砂給下游帶來的危害，特別是對改善和減輕謝爾塔拉鎮區的排洪溝的泄洪壓力。各種農業耕作措施的應用，減輕了干旱、洪澇對農牧業生產的威脅。進一步改善了農村產業結構，提高土地利用率，加快群眾脫貧致富步伐，促進經濟社會的全面發展。

海拉爾區謝爾塔拉水土流失重點治理項目區實施流域內各項水土保持措施，尤其是谷坊工程措施后，對流域內的社會、技術、經濟、環境等方面進行了全面的評價。評價結果為：總體治理程度達到國家標準要求，通過合理地調整土地利用結構，優化配置措施，能夠從根本上治理水土流失，改善生態環境，流域內基本恢復了過去青山綠水的植被，促進當地農場農村社會經濟進步。

參考文獻

[1]鐘天鳳.石谷坊在牤牛河小流域綜合治理工程中的應用[J].地下水，2017，39（1）：100-101.

[2]閆瑞瑞，楊桂霞，張宏斌，等.呼倫貝爾草甸草原牧草產量及載畜力估算[J].草業科學，2010（12）：140-147.

[3]耿慶珍，于洋.丘陵區沖刷溝內谷坊工程設計實例[J].黑龍江水利科技，2008，36（3）：180

[4]王洪洋.加筋土石壩漫頂潰壩機理研究[D].北京：北京工業大學，2016.

[5]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T16453.3-2008水土保持綜合治理技術規范溝壑治理技術[M].中國標準出版社，2009.

[6]司雪琴，李宏峰.淺議原州區水土保持項目技術標準及要求[J].農業科技與信息，2009（18）：15-16.

[7]王留記，馬光宇，陳士新.淺析水土保持綜合規劃、治理、管理的技術手段與措施[J].河南水利與南水北調，2013（7）：37-38.

[8]孫莉英，蔡強國，陳生永，等.東北典型黑土區小流域水土流失綜合防治體系[J].水土保持研究，2012，19（3）：37-40.

作者簡介：于春嶺（1965-），男，黑龍江依安縣，水利工程師，研究方向：水資源保護與小流域治理研究。