基于三道溝小流域治理設計綜述

于 博

(康平縣自然資源保護與行政執法中心，遼寧 康平 110500)

0 引 言

三道溝小流域位于康平縣張強鎮南部，總面積1830.00hm2，其中水土流失面積483hm2，占流域面積26.39%，且全部為輕度侵蝕。該小流域屬于遼北山地丘陵區，海撥高度85-135m，相對高差為50m，流域內農業、林業、草地、水域及村屯道路等非生產用地面積736.6hm2、529.00hm2、213.92hm2、350.78hm2。三道溝小流域屬季風大陸性氣候，多年平均降水量513.4mm，汛期降雨(7--9月份)約占全年總量75%以上，且多以大雨、暴雨出現，年均氣溫6.9℃，日照時數2867.6h，年蒸發量2018mm，凍土深1.45m，無霜期151d。

1 小流域治理的必要性

1.1 水土流失成因

自然和人為因素為引發水土流失的兩大根源，其中自然因素體現在以下方面：①降雨年內分布不均，汛期降雨占全年總量75%以上，并多以大雨、暴雨出現，降雨集中、歷時短、強度大、沖刷作用強烈，表層土壤極易遭到破壞，其后果為土壤肥力下降和生產能力減弱。②流域位于內蒙古科爾沁沙地南緣，受沙漠氣候的影響，終年多風,年平均風速4.6m/s，8級以上大風達36d以上，西北部耕地風剝沙壓嚴重。③該地區屬低山丘陵區，東南部丘陵起伏，西北部有少量沙化區，地勢較為復雜，這種地形地貌如無防治措施，勢必加大水土流失的發生和發展。④土壤多為棕壤土和沙化土，土地較瘠薄貧瘦、結構不良，其抗蝕性能弱。

人為因素產生的水土流失主要表現在土地利用不合理、產業結構失調、防治措施少、治理程度較低等方面。

1.2 必要性分析

1)保護土地資源。水力侵蝕使原有的土地割裂，溝壑發育，坡面上出現大量的侵蝕溝，造成地塊支離破碎，地面平整度下降，導致可利用土地逐年減少；此外，水土流失使土壤抗沖蝕能力降低、養分逐漸減少、土壤肥力逐年下降，嚴重地影響了糧食產量[1-2]。因此，為了增加糧食生產，恢復地力，農民每年都要施用大量的有機肥、化肥、機械動力等以彌補地力的虧空，使原本貧困的群眾生活更加拮據，因此小流域治理是保護土地資源的迫切需要[3]。

2)改善農業生產條件。由于徑流沖刷造成表土流失，致使土層變薄和土壤養分損失，使沃土變貧變瘠，同時侵蝕還造成土壤沙化、鹽堿化，土地板結，使地力衰退，導致生產力和人們生活水平下降，對整個流域及下游周邊地區的經濟發展產生很大的制約影響。所以，必須開展以小流域為單元的水土保持防治工作，搞好水土流失治理對改善農業生產條件、提高糧食產量、保護生態環境具有根本性的作用，對推進生態環境建設、確保社會經濟可持續發展具有重要的現實意義和深遠的歷史意義[4]。

3)提高防洪減災能力。每年汛期洪水暴發，水土流失產生大量泥沙，淤積在河道內，使河道變窄，降低了水利設施調蓄功能和天然河道泄洪能力，泥沙沖入下游，則加劇了下游的洪澇災害。為保護輸水通道的暢通，減少泥沙淤積，提高區域防洪、減少自然災害的能力，必須進行水土流失綜合防治。

4)推動小流域高質量發展。水土流失造成生態環境不斷惡化，降低了涵養水源能力，由于三道溝小流域內溝道叢生，遇強徑流時蠶食溝道兩岸農田；耕地由于長年耕作且無保土耕作措施，致使土壤流失嚴重，肥力流失，農民反響強烈，所以這是推動小流域健康發展的需要[5]。

綜上分析，當地政府高度重視小流域治理工作，認為水土保持肩負著改善生態環境、減輕自然災害、推動區域發展的歷史使命。因此，積極參與小流域治理工程，結合流域侵蝕溝實際情況因地制宜的布設水保措施，并科學設計綜合整治方案，對項目落實、資金配套、征占地等問題給出合理化建議具有現實意義[6-7]。

2 小流域治理設計

2.1 總體布置

1)對三道溝小流域內現有的天然林、人工林、草地全面保護，增強蓄水保土能力，提高林草覆蓋率和土壤抗沖蝕性；對以上區域和未成林地實施封禁治理，利用大自然的力量，發揮生態系統的自我繁衍和自修復功能，加快修復植被恢復和改善受損的環境，封禁治理區周圍要求插牌定界，并訂立相關的政策和制度，明確專人管理。

2)小流域內溝道侵蝕嚴重，小河道沒有護岸措施，溝底、河底下切較深且蠶食兩側土地，為保護兩側土地免受侵害，可以采取新建谷坊、溝頭防護、小河道治理等措施。通過合理布設各項措施，加強預防保護和監督，保護小流域內現有生態環境，實現資源的可持續利用，促進地方經濟的發展。

2.2 綜合治理措施

通過對小流域內侵蝕溝、小河道的治理，減少由于水土流失而進入水中的泥沙數量，控制由于農田徑流的沖刷而帶入水體中氮、磷等污染物的數量，從而保護生態環境，涵養水源。建設規模如下：新建谷坊27座，溝頭防護7處，小河道治理長度1.5km，防沖坎1座，棉槐種植5000m2，梯田修復135hm2。

1)谷坊工程設計。針對溝底比降不超過5%的溝段布設谷坊群，從上而下按照溝底比降圖初步擬定谷坊的位置。上谷坊基部與下谷坊頂部等高，谷坊壩址選擇在“口小肚大”、無破碎或孔洞、岸坡地質良好、溝底地形適宜的地層，雜物和卵石要易于清除，取用土、石等建筑材料比較方便的地方作為壩址。石籠谷坊斷面尺寸∶尺寸為高1.0m，頂寬1m，上游邊坡坡比1∶1.0，下游邊坡坡比1∶1.0，頂中部留長為頂長L/3高為0.25m的溢流口，谷坊長度根據現狀情況進行設計。

2)溝頭防護工程設計。設計范圍為三道溝小流域侵蝕溝溝頭，具體防護位置根據現場實際情況，選擇沖刷嚴重地點為重點防護地段，治理方式為石籠陡坡跌水式溝頭防護。為防止水的溯源侵蝕，在溝道的源頭設計溝頭防護，跌水式溝頭防護一般由三部分組成：進水口(寬頂堰)、陡坡消力池和出口海漫。其中，溝頭防護需進行人工削坡處理，坡比1∶2，進行石籠護坡，底部采用3m寬，0.5m厚石籠護底，護坡頂部采用2m寬，0.5m厚石籠壓頂，石籠下鋪設0.1m厚砂墊層和土工布(400g/m2)。

3)小河道治理工程設計。防洪標準：結合小流域實際情況，小河道保護對象為小河道兩側耕地及道路，防洪標準為重現期10a，故設計實施小河道疏浚工程。縱斷面設計：小河道設計比降按河底高程作為河道的控制基點，河床已基本固定，其連成線所形成的河底即為設計河底線，工程設計采用原河道現狀比降6.61‰；橫斷面設計：橫斷面按現有河道寬度確定，清淤底寬范圍為3-30m，具體以現狀實際寬度為準，清淤厚度范圍為0.3-0.5m，邊坡坡比為1∶2進行設計。河道疏浚土方運至兩岸岸坡上，在條件允許的小河道兩岸進行植物防護。

4)防沖坎工程設計。為了防止溝底下切，減小水流沖刷的影響，小流域修建防沖坎一座。防沖坎采用石籠結構，順水流方向長度10.0m，寬度40.0m，石籠網線采用3.2mm普通熱鍍鋅鐵絲編制而成，其他指標和石籠護岸要求一致。

5)梯田修復工程設計。根據現狀設計情況，對流域內現狀梯田進行田埂修復，項目區內梯田主要分為水平梯田和坡式梯田兩種，要分別進行田埂修復。其中，水平梯田田埂修復設計采用頂寬0.5m，上游坡比1∶0.4，下游坡比1∶1的結構進行設計，在有條件的田埂上種植灌木棉槐進行固土；坡式梯田田埂修復設計采用底寬0.4m，上游坡比1∶1，下游坡比1∶0.5的結構進行設計，在有條件的田埂上種植灌木棉槐進行固土。

6)水土保持造林工程設計。在小河道兩岸石籠背坡進行水土保持造林工程，植物選用棉槐，種植寬度2.0m，該小流域共種植棉槐5000m2，規格為株高60cm，種植密度為間距0.2m×0.2m。栽植片植小灌木時要保持整齊，栽植深度相同，考慮樹干大小與苗木高度均勻搭配，外側種植形態好的苗木，定植前將標線或繩臨時拉設于栽植溝外側；拆除包裹物后，隨栽隨填土沖實，相鄰苗木間的枝條以稍交叉為最佳，較栽植地面土球上表面低5-6cm，6cm，沿溝外壘畦埂，高15-20cm；設定標線，并在新芽萌動后按定標線修建。

2.3 效益分析

2.3.1 生態效益

小流域治理前生態環境敏感且脆弱，多年來受地形、氣候等自然條件的影響和人為因素的破壞，生態環境惡劣，自然災害頻繁，對自然生態系統產生了不良影響，農業產業結構調整緩慢。綜合治理工程的實施，可進一步控制小流域所在地及周邊地區的水土流失，促進生態環境的提高，使小流域資源可持續利用得到保護。

同時，地表植被的增加和恢復，不僅為野生動物的棲息提供了良好場所，也為工程所在地及周邊地區生態系統盡快恢復創造了條件。小流域生態環境將有明顯改善，有效地減少地表徑流和土壤沖刷量，提高土地生產力，促進了生態環境的良性循環。

2.3.2 經濟效益

經濟效益主要體現在蓄水保土效益兩個方面，其中蓄水效益是指各項治理措施實施后通過攔蓄、延長匯流時間、增加土壤入滲和延緩地表徑流等增加需水量；保土效益是指各項治理措施的實施，通過減輕土壤溝蝕、面蝕以及攔蓄坡溝泥沙等減少的泥沙量和土壤侵蝕量。

保水效益利用攔蓄徑流指標(%)、各種治理措施徑流模數乘以其相應的面積計算，各種工程措施的年總蓄水量用工程個數乘以工程的平均容積計算；總保水效益用總蓄水量乘以當地興建蓄水工程每1m3庫容的造價求得，興建蓄水工程1m3庫容造價為2.00元。保土效益根據各種措施面積乘以相應措施的侵蝕模數及保土指標(%)計算;各種工程措施的年總保土量，用工程的個數乘以工程平均保土量計算，則總保土效益用總保土量乘以清除河道每噸泥沙或加高堤防單位土方量的造價求得，該地區清除小型水利工程或河道泥沙的每噸造價為2.00元。

經計算小流域各項治理措施實施后，各項新增措施總蓄水量達0.08萬m3，保土量達0.003萬t，產生間接經濟效益0.17萬元。

2.3.3 社會效益

1)改善生態環境，涵養水土。水土保持措施的實施可有效控制水土流失，增加生物產量、植被面積和土壤水分儲存，提高水資源利用率。由于減少了水、肥、土的流失，可增加土地的使用價值，從而增加當地農、林、牧等的各項效益。

2)減少遼河流域產沙量及河流泥沙含量。由于水土保持工程對土壤水蝕采取了分層防護措施，通過溝頭防護、塘壩及河道的工程建設，可逐步降低土壤侵蝕模數，減少泥沙入河量，從而減輕了泥沙淤積對區域內河流和水庫的危害。

3)減輕山洪、泥石流災害。水土保持工程在一定程度上改善溝道徑流的年內分配，通過多層攔截涵蓄，阻止或延緩地表徑流的產生，減少洪峰流量，從而減輕洪水、泥石流等自然災害，保護村屯、道路、農田及人民生命財產安全。

4)促進區域經濟可持續發展。治理措施的實施，可使區域生態條件得到極大改善，為地區農林牧生產發展創造良好條件，也為增加群眾收入，加快脫貧致富步伐，走上致富道路提供了有力支撐。通過挖掘資源潛力，不僅拓寬了農村勞動力就業的門路，豐富了產品數量和種類，而且有利于推動小流域可持續發展。

3 結 論

根據小流域生產力發展水平、土地利用現狀和地貌形態特征，結合工程實踐經驗，以改造與保護耕地、恢復植被為重點，以水土資源開發利用和治理保護為基礎，科學設計小流域治理方案。經初步估算，各項新增措施總蓄水量達0.08萬m3，保土量達0.003萬t，產生間接經濟效益0.17萬元。項目的實施顯著提高了流域內的土地生產力、農業防御自然災害能力，并有利于恢復區域農業生產條件，對促進區域經濟發展和提高居民生活水平發揮著巨大作用。