法庫(kù)縣王家窩堡小流域治理效益分析

劉忠峰

(遼寧省沈陽(yáng)市法庫(kù)縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與行政執(zhí)法中心，沈陽(yáng) 110400)

1 小流域概況

1.1 水文氣象

王家窩堡小流域位于法庫(kù)縣北部的四家子鎮(zhèn)陶家屯村，流域面積為1.5km2，地處E123°07′30″-123°11′15″、N42°26′05″- 42°28′19″之間。該流域?qū)儆诒睖貛Т箨懶詺夂颍杭靖珊担囡L(fēng)少雨，蒸發(fā)量大，夏季炎熱，雨量集中，暴雨頻率大，次數(shù)多，秋季少雨，冬季寒冷降雪少，多年平均降雨量600mm，平均相對(duì)濕度62%，日照時(shí)數(shù)2727h，平均氣溫為7.6℃，無(wú)霜期156d，凍土深度平均為120cm。

1.2 地形地貌

該流域?qū)儆诘蜕角鹆陞^(qū)，海拔在120-210m之間，地勢(shì)東、南、西三面高，北面低，山地向陽(yáng)坡以風(fēng)化砂礫巖為主，林下陰坡、半陰坡以腐殖土為主，流域內(nèi)95%以上為坡地，坡度較大。王家窩堡小流域堅(jiān)持“林興民富、多種經(jīng)營(yíng)、以林為主、全面發(fā)展”的山區(qū)建設(shè)方針，以深化改革為動(dòng)力，以資源保護(hù)為重點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)大力培育保護(hù)和綜合開發(fā)利用森林資源。由于林地占較大面積，對(duì)林木的破壞現(xiàn)象較重，盜伐林木，亂砍燒柴，致使原始森林貽盡，形成天然次生林，生態(tài)和涵養(yǎng)水源功能較脆弱[1-2]。

1.3 土地利用現(xiàn)狀

陶家屯村是重要的水源涵養(yǎng)地和水源涵養(yǎng)林區(qū)，起著調(diào)節(jié)氣候和保護(hù)水源的重要作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該區(qū)域林地面積為236.49hm2、荒地面積為22.53hm2、耕地面積為406.07hm2。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，坡耕地均未采取水土保持防止措施，保水、保土、保肥能力極差，土壤有機(jī)質(zhì)含量極低，土質(zhì)貧瘠，水土流失嚴(yán)重。

2 水土流失現(xiàn)狀與成因

2.1 水土流失現(xiàn)狀

根據(jù)近期遼寧省衛(wèi)星遙感資料和《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)調(diào)查流域內(nèi)以輕度侵蝕為主，輕度、中度、強(qiáng)度侵蝕占水土流失總面積的44.30%、39.10%、16.6%。

2.2 水土流失成因

該流域?qū)僦脖坏颓鹆陞^(qū)，水土流失較為嚴(yán)重，侵蝕體征主要是水力侵蝕，造成該情況的主要原因有自然和人為兩大因素。

1)自然因素。由于流域內(nèi)山高坡陡，溝壑縱橫密布，土地支離破碎，坡面風(fēng)化強(qiáng)度大，植被稀少，郁閉度低，夏秋季多降暴雨，容易流失，這些是造成侵蝕的主要因素[3]。

2)人為因素。①盲目墾荒：近年來(lái)，農(nóng)民對(duì)耕地的廣種薄收，致使商品糧數(shù)量與質(zhì)量不斷下降，當(dāng)?shù)厝罕娐訆Z山林植被的速度加快；②過(guò)度放牧：隨著耕地資源日益減少及商品糧收益的減少，畜牧業(yè)成為農(nóng)民增收的主要途徑，但由于沒(méi)有合理的規(guī)劃，造成農(nóng)民過(guò)度放牧，對(duì)山上植被造成了嚴(yán)重破壞；③濫砍濫伐：對(duì)果園的粗放管理，農(nóng)民為拾取果實(shí)之便，大肆對(duì)園中喬木植物進(jìn)行砍伐，更甚者在園中噴灑“除草劑”，樹下植被破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致土地降低了水源涵養(yǎng)能力，水土流失日漸加重，使原本相對(duì)穩(wěn)定的龐大的生物基因庫(kù)生態(tài)變的日趨脆弱，自然災(zāi)害抵御功能不斷減弱，如不及時(shí)采取有效的整治措施后果堪憂。

實(shí)踐表明，嚴(yán)重的水土流失不僅會(huì)減少土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤肥力，而且嚴(yán)重威脅土地資源，農(nóng)作物產(chǎn)量不斷下滑，加之不合理土地利用結(jié)構(gòu)，人民生活水平徘徊不前，自然資源面臨匱竭。

3 小流域治理措施

以改造與保護(hù)坡耕地、興建基本農(nóng)田、恢復(fù)植被為重點(diǎn)，以水土資源的合理開發(fā)和治理保護(hù)為基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)糧食安全為中心中和治理水土流失。在坡耕地采取果樹梯田等工程措施，控制土壤侵蝕及調(diào)節(jié)地表徑流；治理對(duì)農(nóng)民生產(chǎn)、生活環(huán)境造成安全隱患、嚴(yán)重切割土地的侵蝕溝，采取谷坊、塘壩等工程措施，減輕侵蝕溝的擴(kuò)張，減少耕地的切割，減少水土流失，并適當(dāng)采取植物措施保護(hù)治理工程，為創(chuàng)造農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件在經(jīng)濟(jì)林區(qū)建設(shè)作業(yè)路。

3.1 谷坊工程設(shè)計(jì)

根據(jù)侵蝕溝的水土流失特點(diǎn)、地形、地質(zhì)、施工技術(shù)、勞動(dòng)力和建筑材料等因素，堅(jiān)持就地取材、攔截泥沙、控制溝壑下切，以最經(jīng)濟(jì)的投入發(fā)揮最大水保效益的原則。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇3-6h最大暴雨，谷坊種類為干砌石，即考慮山區(qū)石料豐富的特征及含沙量較大的山洪溝道特點(diǎn)，選擇節(jié)約工料的石谷。

1)谷坊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：①設(shè)計(jì)迎水坡比1∶1，頂寬1.5m，高2.0m，背水坡1∶0.3，基礎(chǔ)埋深1.5m，下底寬4.09m；②設(shè)計(jì)谷坊迎水坡坡比為1∶1，背水坡1∶0.3，頂寬1.5m，高3.0m，基礎(chǔ)埋深1.5m，下底寬5.4m。

2)谷坊的穩(wěn)定計(jì)算：對(duì)于過(guò)水的石谷坊僅檢查在地基或砌體最危險(xiǎn)的水平斷面處滑動(dòng)，滑動(dòng)安全系數(shù)K在2.0-2.5范圍內(nèi)，計(jì)算公式如下：

K={(λV+P)f}/w

(1)

w=γH0×H2+(γc×H22)/2

(2)

式中：V為在危險(xiǎn)斷面處水平斷面以上的體積；γ為單位砌體容重，干砌石采用2.4t/m3；P為流體單寬垂直壓力的總和，取其P=w/2；f為摩擦系數(shù)，取0.65；w為液體單寬水平壓力的總和，單位t；H0、H2為最危險(xiǎn)水平斷面處及其以上建筑物高度；γc為水流質(zhì)容重，一般取1.3t /m3。

通過(guò)計(jì)算所設(shè)計(jì)的谷坊均滿足穩(wěn)定要求，設(shè)計(jì)的谷坊為石谷坊，透水效果明顯，對(duì)水流阻礙小，滿足泄洪要求。

3)谷坊的布置：設(shè)計(jì)在9條侵蝕溝中布置11座谷坊，設(shè)計(jì)干砌石谷坊，迎水坡采用1∶1。

3.2 塘壩設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果、實(shí)地情況及施工和運(yùn)行管理需要，塘壩按IV級(jí)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為均質(zhì)壩，壩頂寬度為4m，壩頂高程145.20m，迎水坡1∶3，背水坡1∶2.5，壩長(zhǎng)40m。迎水面護(hù)坡采用干砌石護(hù)坡，厚度為0.4m，下設(shè)0.2m碎石墊層、0.2m砂子及無(wú)紡布，并用鐵線網(wǎng)封蓋。

1)溢洪道的型式及布置。崔屯塘壩溢洪道位于壩體右端，根據(jù)庫(kù)區(qū)和壩址的地形、地質(zhì)條件，選擇開敞式溢洪道，溢洪道由進(jìn)水渠、溢流堰、陡槽、消能設(shè)備組成。①溢流堰：采用寬頂堰，根據(jù)地形溢流堰進(jìn)入口設(shè)八字墻，兩側(cè)設(shè)置漿砌石邊墻，堰底板采用鋼筋混凝土澆制。②陡槽段：根據(jù)地形和地質(zhì)條件采用全段一致的坡度，陡槽前后不設(shè)置漸變槽，陡槽兩側(cè)用漿砌石做擋土墻，擋土墻的高度超出水面并留有一定的超高，陡槽底板采用鋼筋混凝土澆制，并設(shè)置縱橫向排水。③消能設(shè)備：陡槽末端與消能設(shè)備連接，消能型式采用消力池消能。

2)塘壩上游溝道治理。為能提高塘壩上游的蓄水能力，增加庫(kù)容，對(duì)塘壩上游溝道進(jìn)行清淤、整形，清淤工程量3000m3，整形工程量1萬(wàn)m2。

3.3 其他配套措施

王家窩堡小流域果園面積占林地總面積的43.76%，主要品種果樹，但是由于該區(qū)域水源無(wú)法保證，道路較窄且不平坦，對(duì)干鮮果生長(zhǎng)及干鮮果作業(yè)和運(yùn)輸不便，給果農(nóng)造成一定程度的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的影響著產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為此在該區(qū)域內(nèi)修建作業(yè)路勢(shì)在必行。

1)作業(yè)路設(shè)計(jì)：堅(jiān)持方便交通、抗御洪水、費(fèi)省效宏的原則，對(duì)鄉(xiāng)間作業(yè)路的路基按等外路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，路面寬度4.0m。作業(yè)路是在原路的基礎(chǔ)上整修，由人工清理表土層后，上墊10cm厚砂礫基層，平整壓實(shí)厚上墊磨耗層20cm，設(shè)計(jì)作業(yè)路1.3km。

2)工程圍欄設(shè)計(jì)：按照防止人畜進(jìn)入蓄水區(qū)域，造成危險(xiǎn)的設(shè)計(jì)要求，使用成品混凝土藝術(shù)圍欄1.8m高，帶基礎(chǔ)和地量材料，設(shè)計(jì)圍欄兩側(cè)共60m。

3)宣傳牌設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)符合治理區(qū)公告、標(biāo)識(shí)要求，采用鋼骨架鋼板結(jié)構(gòu)尺寸為2.0m×1.0m，采用直徑100鋼柱支撐。版面使用噴繪手段，背景用宣傳字體及水保徽作襯托。主要材料規(guī)格：版面尺寸為2.0m×1.0m，設(shè)計(jì)宣傳牌4塊。

4 效益分析

4.1 生態(tài)效益

1)蓄水保土效益。①減沙作用：該工程建設(shè)即攔截泥沙又控制土壤侵蝕，避免土壤養(yǎng)分的流失，加速了土壤熟化過(guò)程，下游河道、水庫(kù)江河減輕淤積，節(jié)省大量勞動(dòng)力和經(jīng)費(fèi)。同時(shí)保護(hù)各類水工程，有利于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，按單位面積蓄水定額計(jì)算，年保土達(dá)1201.8t。②保水作用：工程的實(shí)施將會(huì)增加土壤的含蓄能力，涵養(yǎng)水源，減少地表徑流對(duì)土壤的沖刷，明顯改善制約生態(tài)系統(tǒng)合理開發(fā)的水供應(yīng)因子，為開發(fā)利用水土資源創(chuàng)造條件。按單位面積蓄水定額計(jì)算，年蓄水達(dá)1.40萬(wàn)m3。

2)生態(tài)效益。①林草覆蓋度：增加林草覆蓋度21.9%，林草面積達(dá)宜林宜草面積80%以上。②改善土壤生態(tài)系統(tǒng)：水土保持綜合治理措施實(shí)施后，減少了土壤養(yǎng)分的流失，明顯改善土壤理化性質(zhì)，切實(shí)提高土壤抗蝕性、滲透性，增加微生物量和土壤肥力，同時(shí)可保護(hù)土地免遭沙礫化和石化。③水保防護(hù)體系：水保防護(hù)體系的建設(shè)，可有效地防風(fēng)固沙，攔截徑流，降低溝道比降，削減洪峰，減少山洪、泥石流等山地災(zāi)害，降低含沙量，增加青水常流量，降水資源得以調(diào)解。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

1)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算方法。①分析原則：經(jīng)濟(jì)效益只分析直接經(jīng)濟(jì)效益，效益分析只計(jì)入使用投資而新增加措施的效益，隨著技術(shù)的進(jìn)步原有措施質(zhì)量會(huì)有所提高，但考慮到未投入資金，因此不計(jì)算其效益；分析的原理為有項(xiàng)目與無(wú)項(xiàng)目對(duì)比分析，各項(xiàng)治理措施均從開始生效之年開始計(jì)算效益。計(jì)算采用的數(shù)據(jù)經(jīng)分析，核實(shí)、詳實(shí)、可靠。②計(jì)算范圍：項(xiàng)目效益只計(jì)算直接經(jīng)濟(jì)效益，直接效益包括農(nóng)地治理效益、植被效益等。③計(jì)算步驟：確定各項(xiàng)措施有無(wú)項(xiàng)目的對(duì)比關(guān)系→調(diào)查分析確定各地類各措施(投入與摻入指標(biāo)所設(shè)計(jì)的價(jià)格)→計(jì)算凈現(xiàn)值、內(nèi)部回收率→以效益計(jì)算值為依據(jù)分析項(xiàng)目的合理性和可行性。

2)分析計(jì)算的內(nèi)容及方法：工程對(duì)坡耕地治理工程、老果園改造工程、封育治理工程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。

3)綜合經(jīng)濟(jì)效益。待項(xiàng)目完成并發(fā)揮效益時(shí)，年平均增加總產(chǎn)值43.18萬(wàn)元。

4.3 社會(huì)效益

1)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高土地利用率：小流域治理有利于優(yōu)化傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促使生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)向多元化發(fā)展，土地資源在免遭破壞的前提下得到科學(xué)而合理利用，也將建成一批具有一定規(guī)模的流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)基地，進(jìn)而加快水土保持產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

2)增加就業(yè)，提高人民生活水平：項(xiàng)目的建設(shè)，將隨著農(nóng)、林的發(fā)展，也將會(huì)提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，特別是能夠明顯增加農(nóng)村婦女的就業(yè)，為社會(huì)穩(wěn)定提供可靠保障；同時(shí)項(xiàng)目的實(shí)施可使部分農(nóng)民擺脫貧困，農(nóng)民的生活質(zhì)量明顯提高。

3)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技能和生產(chǎn)管理水平：小流域治理工程需要大量的技術(shù)培訓(xùn)、生產(chǎn)實(shí)踐和科技推廣，該過(guò)程培養(yǎng)了一批精英和農(nóng)民技術(shù)骨干。因此，可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平和生產(chǎn)技能，并通過(guò)“傳、幫、帶”可增強(qiáng)廣大農(nóng)民的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)意識(shí)，促使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)王家堡小流域布設(shè)果樹梯田、谷坊、塘壩等工程治理措施，實(shí)現(xiàn)了土地利用率的提升、水土流失的減少，充分發(fā)揮水保措施減少泥沙、蓄水保土的功能，有利于農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和山林水路田防護(hù)體系的形成。小流域治理工程的實(shí)施取得了顯著的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對(duì)實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和低山丘陵區(qū)流域綜合治理具有重要意義。