紫陽縣竹瓜溪小流域水土保持防治工程探索與實踐

程剛全

(紫陽縣水利局，陜西 安康 725300)

當前，由于水土流失，使得土壤表面受到破壞，土壤肥力下降，農業生產受到負面的影響，從而使得經濟發展受限[1]。流失的泥沙在水庫及河道上形成淤積，生態環境受到很大程度的影響，自然災害頻發，使得農業的生產力顯著降低[2]。生態環境問題已引起學者的熱切關注[3]。對于小流域來說，治理水土流失的主要工作是進行植被的建設以及生態修復，從而使水土資源得到保護，減少山地災害，進一步提升環境質量，經濟得到較快的發展[4]。進行治理的辦法主要是小流域營造水土保持林，加強疏林地改造，發展經果林，調整種植業結構，進行荒山綠化生態工程[5]；搞好小河道整治，提高行洪能力，減少泥沙入河入庫，防治山洪災害，維系區域生態環境[6]。建立高標準農田，改進坡耕地，設施農業得到較好的發展，小水源工程建設得到促進，使得水資源利用率有很大程度的提高[7]。基于此，本文以紫陽縣竹瓜溪小流域為研究對象，對其水土保持防治工程進行了探索與實踐分析。

1 小流域概況

紫陽縣竹瓜溪小流域位于陜西省安康市紫陽縣城西南37 km。屬漢江二級支流，涉及廣城鄉的八廟、天橋、萬興村3個行政村，總人口0.65萬人，其中農業人口0.55萬人，總土地面積43.14 km2，人口密度127人/km2。竹瓜溪小流域中心作標為東經108°16′53″，北緯32°32′46 ″，屬巴山山系，為寒武系地層，該流域的巖石基礎由火山巖、碧石及復理石等組成，流域內多為白云質灰巖、泥質灰巖、片巖、碳質板巖、砂巖、瓦板巖等。流域呈傾斜的“樹葉”形狀，屬中低山地貌。基于地貌、溝壑密度、土地利用類型及植被分布、人口與土地比例、產業類型、經濟狀況、運輸、電力情況、農業設施等因素考慮，竹瓜溪小流域能夠很大程度的代表項目區，因此，選擇此流域為典型的小流域。

2 水土保持體系

竹瓜溪小流域土地利用類型包含生產用地、生態用地、居住及交通用地三大類。生產用地1545 hm2，占總面積35.8%；生態用地2756 hm2，占總面積63.9%；居住及交通用地等13 hm2，占總面積0.3%。竹瓜溪小流域水土流失面積2674 hm2，占總面積的61.98%。其中輕度流失面積為341 hm2，占總流失面積的12.75%；中度流失面積為1253 hm2，占總流失面積的46.86%；強度流失面積為392 hm2，占總流失面積的14.66%；極強度流失面積為450 hm2，占總流失面積的16.83%，劇烈流失面積為238 hm2，占總流失面積的8.90%。土壤侵蝕總量和侵蝕模數：流域平均侵蝕模數4078 t/(km2·a)，年土壤侵蝕量10.90萬t，屬中度流失區。

竹瓜溪小流域年平均氣溫15.1 ℃，極端最高氣溫38.1 ℃，極端最低氣溫-7.6 ℃，高于10 ℃的積溫3842.6 ℃，無霜期239 d，年均日照時數1620 h，占日照時數的37%，太陽年輻射總量110.6 J/cm2。多年平均降水量為1182.8 mm，實測年最大降水量為1683.2 mm，年最小降水量為711.1 mm，年最大1 d降水量為165.1 mm，3 d為257.4 mm，5 d 為376.9 mm，7 d為410.3 mm，降水量季節分配不均，多集中在5—10月，占全年降水量的77%，歷年平均降水量以9月份為最大，多年平均282.1 mm，占全年降水量的26%。竹瓜溪小流域位于陜南的暴雨中心邊緣，持久而連續的暴雨經常發生，日降水量大于50 mm的暴雨年均出現3.7次，最多1 a出現10次，日降水量大于100 mm的大暴雨平均2～3 a出現一次，日降水量大于200 mm 的特大暴雨21 a出現一次，暴雨是本地洪水的主要成因。

3 治理措施

3.1 坡面整治

3.1.1 坡改梯措施

在坡改梯措施中，坡度小于25°，降低三到四級的坡耕地，選用較好的土質，且接近道路、村莊以及河溝，有利于實現機械化和水利化的地塊建成石坎梯地。梯田埂沿等高線布設按照大彎就勢，小彎取直原則。梯地地塊相對集中，并配套坡面水系工程，如蓄水池、沉沙池、引、排水渠及田間道路等。田間道路與引、排水渠相結合，既能減少工程量和投資，且占耕地面積少，又便于引、排水渠的維修與管理。有灌溉條件及要求的蓄水池容積以每30 m3/口，灌溉面積以2000～333 m2確定與布設，引、排水渠及田間道路按實地調查結果設計與布設。石坎梯地以10 a一遇24 h暴雨(95 mm)為標準進行設計。

在進行斷面設計時，外邊坡區1∶0.2，頂寬為0.1～0.5 m，底寬為0.7～1.1 m，石坎主要布設在有石料條件的5°～15°的坡耕地內，田面最窄不低于3.5 m，坎高為1.5～3.0 m。在進行田面排水溝設計時，排水溝設在田面里側，為一般土溝，斷面尺寸為0.15 m×0.20 m，兩端和坡面水溝相通。

3.1.2 坡面水系工程措施

坡面水系工程措施包括：蓄水池、水窖、沉沙池、引、排水渠及作業道路等，主要布設在新增坡改梯地塊中。蓄水池布設規模：緊靠地表徑流的按15～30 m3/hm2布設，有引水條件的按30～60 m3/hm2布設。引、排水渠和蓄水池相配套，注重蓄排結合，減少占地降低造價。沉沙池、蓄水池與引、排水渠相結合，形成完整的坡面水系。對于沉沙池來說，要求出水口和進水口布設在一條直線上，且斷面尺寸一致，缺口底部的出水口不得高于進水口；在開始挖水窖的時候，要進行對應的分層，水平、旋轉的向下挖掘，使得窖壁保持平整；沉沙池以基巖、原狀土為基礎布設。

3.1.3 田間道路的布設

為方便經果林和梯田的經營、耕作及運輸，對果園及連片梯地布置1 km田間道路。在梯地的上面進行田間道路的布置，對于田塊面積較大的，道路在其中間穿過。且田間道路與引、排水渠相結合，道路用砂石土墊層，路面寬1.0～1.5 m，兩側修建排水溝。坡面的水系、田間道路及梯田在同一時間進行放線，最初時需要將路基修好，然后做其余的工程，最終將路面修整好。施工程序包括定線、清基、鋪料、整平、壓實等；管理上注意雨后防沖。

3.2 溝道防護措施

本流域溝道防護的主要任務是在兩岸沖刷嚴重的小支溝內修建谷坊6座。工程布置：對于受到沖刷較為嚴重的支溝，布置谷坊結構采用漿砌石砌筑，能夠進行就地取材。設計標準：10 a一遇6 h 最大暴雨(90.7 mm)洪水設計。斷面設計：在谷坊頂部進行溢流設計，頂部1.2 m×4.0 m×10.0 m(寬×高×長)，兩側坡比為 1∶0.3。谷坊的基礎清至原狀土以及微風化基巖，基槽形成的鋸齒形和兩岸的溝壁最終形成結合槽；砌筑時砌石應水平分層錯縫砌筑，坐漿飽滿，面平線直，砌體應養護至少7 d，冬季施工時需采取相應的防凍措施。

3.3 疏溪固堤措施

疏溪固堤工程建設的主要目的是疏浚河道、溝道，提高防洪標準，最大限度減少山洪災害，進一步保護良田、作物、房屋以及人的生命和財產安全，加快山上退耕進度，將退耕還林的效果保持好。疏溪固堤工程包括整治河堤和新建河堤，治理后不降低河道行洪能力，并與上游的攔沙措施相配套。本小流域計劃在萬興村萬興電站河壩及八廟村月亮田新建河堤2.5 km。疏溪固堤工程是為保護溝道低凹處農田不被洪水沖刷淹沒，且保護一畝農田所需國家投資不能高于石坎坡改梯的標準，新建一些具有一定蓄水規模的小型蓄水工程，以改善農業生產條件、有效提高小流域的攔沙率。整治堰塘對堰塘進行徹底清淤，疏通放水涵管，檢查有無漏水現象，并進行整修處理。對堰塘周邊采用M7.5漿砌石護坡進行襯砌加固處理，襯砌厚度為0.4 m。

3.4 生態修復措施

生態修復措施布設在現有水土流失未安排人工治理措施的疏幼林地塊上，發揮大自然的自我修復能力，從而達到治理的目標。小流域主要采用全封、半封和輪封3種形式劃定封山類型。建立專門管護組織，落實責任；廣泛宣傳，提高民眾保護生態用地的意識。同時制定管理制度、鄉規民約來加強封禁治理措施的實施。

4 紫陽縣竹瓜溪小流域水土保持工程建設效益分析

4.1 經濟的效益

按照《水土保持綜合治理效益計算方法》(GB/T 15774—2008)，采用動態評價的方法對竹瓜溪小流域水土保持工程進行經濟效益評價。經濟效益計算期按20 a，折現基準年選在建設期第一年，社會折現率按12%。總投資為785.73萬元，全年運行所需要的費用只需要綜合一部分的人工費用以及工程維護的材料費用，此項目計算為總投資的5%，全年運行中所需要的費用是39.29萬元。竹瓜溪小流域水土保持措施直接經濟效益指標如表1所示。

表1 水土保持措施直接經濟效益指標 元·hm-2

項目直接經濟效益為4893.94萬元，各項治理措施經濟效益為：坡改梯156.35萬元，經果林4032.08萬元，種草705.52萬元；年均效益244.697萬元，如圖1所示。

圖1 各項治理措施的經濟效益

4.2 生態效益

至項目正常運行期，各項措施年蓄水效益為55.18萬m3，在計算期內總蓄水效益1103.60萬m3，起到減洪、緩洪、凈化水質的生態效益。各項措施正常發揮效益后，年減少泥沙8.28萬t，總保土效益165.60萬t，年泥沙流失量由治理前的10.90萬t下降到2.62萬t，土壤侵蝕量下降76%，有效地控制了水土流失。工程實施后，水土流失面積治理率達100%，林草覆蓋度由57.4%提高到89.5%，生態環境得到全面改善，形成以林木為主的良性循環生態系統，對減少洪、旱及泥石流等自然災害、減少入庫泥沙、凈化水質、促進人與自然的和諧相處發揮了積極的作用。生態效益指標見表2，治理后水土流失改善情況如圖2所示。

表2 生態效益指標

圖2 治理后水土流失改善情況

4.3 社會效益

本工程實施后，增加了小流域植被覆蓋度，改善了局部小氣候，生產用地由治理前的1545 hm2下降到894 hm2，下降了42.1%，生態用地由治理前的2756 hm2增加到3407 hm2，增加了23.6%，項目的實施改良了土壤結構，提高了土壤有機質含量，土地利用率明顯提升，增強了抗災能力，土地生產力成倍提高，農村產業結構更加合理。水土流失面積將逐年減少，生態環境得到徹底改善，能夠快速形成以林為主的良性循環生態系統，人民生活水平顯著提高，居住環境及農村面貌大為改觀，人與自然和諧共處，定會實現山青、水綠、人富的治理目標。工程實施后生產用地與生態用地的變化對比如圖3所示。

圖3 工程實施后生產用地與生態用地的變化對比

5 結 語

水土保持工程建設是發展生產的重要措施，是對自然進行改造的一項重要生產實踐活動，建設小流域水土保持工程，能使居民生活條件得到改善，改變惡劣自然環境，從而提升當地的生產經濟效益。丹江口庫區及上游水土保持重點防治工程紫陽縣任何項目區竹瓜溪小流域的治理實施，對于促進地方經濟的發展、改善地域生態環境，助力送出清潔安全的飲用水，意義十分重大。