干渠節(jié)水改造工程水土流失預(yù)測(cè)及防治措施

賈國(guó)賢

（新疆維吾爾自治區(qū)水利科技推廣總站，新疆 烏魯木齊 830000）

1 背景

提高渠系水利用系數(shù)是灌區(qū)現(xiàn)代化發(fā)展中基礎(chǔ)設(shè)施配套的重點(diǎn)工作之一。采用渠道防滲技術(shù)后，一般可使渠系水利用系數(shù)提高到0.60～0.85，比土渠提高50%～70%。麻扎干渠由于修建之初就受到工程投資、材料、施工水平等因素影響，再加設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，建成運(yùn)行至今已存在破損嚴(yán)重，輸水保證率低等問(wèn)題，還導(dǎo)致灌區(qū)水土流失、水資源利用率降低，灌溉水成本不斷加大，嚴(yán)重影響了灌區(qū)渠系工程效益發(fā)揮，灌區(qū)現(xiàn)代化發(fā)展受到影響。為充分發(fā)揮灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的工程效益，提高灌溉水利用系數(shù)，促進(jìn)地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，對(duì)灌區(qū)實(shí)施續(xù)建配套與節(jié)水改造勢(shì)在必行，而在此過(guò)程中水土流失的防治尤為重要。

2 項(xiàng)目區(qū)水土流失及防治現(xiàn)狀

2.1 項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)狀

麻扎干渠節(jié)水改造工程項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)地表組成物多為風(fēng)力侵蝕作用最敏感的粉細(xì)砂土，大風(fēng)時(shí)極易被運(yùn)移，在節(jié)水改造施工過(guò)程中，項(xiàng)目區(qū)原有的防護(hù)林被砍伐，裸露的土體在夏季炎熱季節(jié)，固結(jié)能力急劇下降，風(fēng)蝕危害十分嚴(yán)重。據(jù)沙雅縣氣象站資料顯示，項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)多年平均最大風(fēng)速為12.00 m/s，多為東北風(fēng)，大風(fēng)天氣3—10月中旬，占全年的52%～58%，如此大風(fēng)條件為風(fēng)力侵蝕提供了動(dòng)力。項(xiàng)目區(qū)又位于塔克拉瑪干沙漠的西北緣，由沙漠引發(fā)的強(qiáng)風(fēng)風(fēng)蝕也有一定影響。

根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)人民政府關(guān)于全水土流失重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)、重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)、重點(diǎn)治理區(qū)劃分的公告》，麻扎干渠節(jié)水改造工程所在區(qū)域?qū)儆谒亮魇е攸c(diǎn)治理區(qū)。依照《土壤侵蝕分類級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（SL190—96）》的規(guī)定，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地理位置、形貌和氣候環(huán)境特點(diǎn)，麻扎干渠節(jié)水改造工程項(xiàng)目區(qū)的水土流失方式以風(fēng)力侵蝕為主，水力侵蝕次之。

2.2 項(xiàng)目區(qū)水土流失防治現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)目前種植有少量的防護(hù)林，樹種為楊樹和柳樹，株距1.50～3.00 m不等，靠渠道滲漏補(bǔ)給生長(zhǎng)。項(xiàng)目區(qū)位于灌內(nèi)部，項(xiàng)目區(qū)及周邊采用農(nóng)田防護(hù)林、道路防護(hù)林等等水土流失治理措施。但是，隨著工程的建設(shè)，水土流失會(huì)呈加速狀態(tài)，水土保持工作必須與主體工程施工同時(shí)開展。可以參考采取以下經(jīng)驗(yàn)措施，如施工中，棄料邊坡按照土質(zhì)的不同，邊坡穩(wěn)定系數(shù)可取1.00～1.75不等，既節(jié)約工程量，也減少了擾動(dòng)；施工完成后在渠道旁種植防護(hù)林等。

3 水土流失預(yù)測(cè)

3.1 水土流失預(yù)測(cè)方法

麻扎干渠節(jié)水改造工程水土流失預(yù)測(cè)采用數(shù)學(xué)模型與類比法相結(jié)合的方法進(jìn)行。類比工程主要是利用工程地質(zhì)勘探時(shí)挖的探坑和樞紐區(qū)附近一些以前工程施工完后的跡地，對(duì)擾動(dòng)后產(chǎn)生水土流失量進(jìn)行實(shí)測(cè)，確定擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)。對(duì)區(qū)域現(xiàn)狀水土流失主要根據(jù)專家預(yù)測(cè)和土壤侵蝕野外觀測(cè)法進(jìn)行確定。水土流失量具體預(yù)測(cè)主要采用公式（1）（2）進(jìn)行估算：

式（1）（2）中：W—擾動(dòng)地表土壤流失量，t；ΔW—擾動(dòng)地表新增土壤流失量，t；n—預(yù)測(cè)單元，1，2，3，……，n-1，n；k—預(yù)測(cè)時(shí)段，1，2，指施工期和自然恢復(fù)期；Fi—第i 個(gè)單元的面積（擾動(dòng)面積），km2；Mik—擾動(dòng)后不同預(yù)測(cè)單元不同預(yù)測(cè)時(shí)段的侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；ΔMik—不同預(yù)測(cè)單元各時(shí)段的新增土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；MOi—擾動(dòng)前不同預(yù)測(cè)單元的土壤侵蝕模數(shù)，t/km2·a；Ti—預(yù)測(cè)時(shí)間（擾動(dòng)時(shí)間），a。

3.2 土壤侵蝕模數(shù)確定

項(xiàng)目區(qū)無(wú)確定土壤侵蝕模數(shù)實(shí)驗(yàn)資料，根據(jù)實(shí)地調(diào)查，結(jié)合收集到的自然情況資料，分別確定項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土壤侵蝕模數(shù)。

3.2.1 土壤容許流失量的確定

根據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中各侵蝕類型區(qū)土壤容許流失量表，項(xiàng)目區(qū)位于西北風(fēng)沙區(qū)，沙雅總干渠土壤容許流失量為1 500 t/（km2·a）。

3.2.2 土壤侵蝕模數(shù)背景值的確定

麻扎干渠節(jié)水改造工程項(xiàng)目位于沙雅縣，目前水利工程上沒(méi)有實(shí)測(cè)土壤侵蝕模數(shù)的可類比工程，而作為庫(kù)阿鐵路建設(shè)項(xiàng)目有土壤侵蝕模數(shù)監(jiān)測(cè)值。庫(kù)阿鐵路建設(shè)項(xiàng)目距離此次項(xiàng)目區(qū),最近處約9.30 km。工程區(qū)的自然條件、水土流失狀況和工程建設(shè)過(guò)程中損壞等可能造成水土流失的原因、程度和影響與庫(kù)阿鐵路建設(shè)項(xiàng)目相似。因此，項(xiàng)目選擇庫(kù)阿鐵路建設(shè)項(xiàng)目作為類比工程?？杀刃苑治鰧?duì)照表詳見表1。

表1 可比性分析對(duì)照表

依據(jù)庫(kù)阿鐵路建設(shè)項(xiàng)目水土流失監(jiān)測(cè)值:1 800～3 500 t/（km2·a），綜合確定麻扎干渠及施工道路沿線土壤侵蝕模數(shù)背景值為1 950 t/（km2·a），施工生產(chǎn)生活區(qū)和料場(chǎng)區(qū)土壤侵蝕模數(shù)背景值為3 400 t/（km2·a）。土壤侵蝕模數(shù)背景值見表2。

表2 土壤侵蝕模數(shù)背景值表

3.3 水土流失預(yù)測(cè)結(jié)果

3.3.1 擾動(dòng)原地貌面積

通過(guò)查閱主體工程報(bào)告有關(guān)內(nèi)容和設(shè)計(jì)圖紙，并結(jié)合野外調(diào)查，麻扎干渠節(jié)水改造工程擾動(dòng)原地貌和植被面積共計(jì)73.17 hm2。

3.3.2 損害水土保持設(shè)施面積和數(shù)量

根據(jù)《中華人民共和國(guó)水土保持法》和《新疆維吾爾自治區(qū)水土保持設(shè)施補(bǔ)償費(fèi)、水土流失防治費(fèi)收繳使用管理暫行規(guī)定》等文件，水保設(shè)施是指凡具有水土保持功能的一切實(shí)物的總稱。通過(guò)實(shí)地勘察及參閱相關(guān)資料，此次工程擾動(dòng)范圍均可視為水土保持范圍，因此扣除原工程占地，將渠道施工作業(yè)帶及其他施工臨時(shí)占地均視為水土保持設(shè)施進(jìn)入計(jì)算，得出麻扎干渠節(jié)水改造工程損壞水土保持設(shè)施面積為27.97 hm2。

3.3.3 棄土、棄石、棄渣量測(cè)算

工程棄料主要來(lái)自渠道清基、挖方、建筑物挖方。根據(jù)主體工程報(bào)告中提供的工程量計(jì)算，產(chǎn)生棄料項(xiàng)目的主要為：麻扎干渠節(jié)水改造工程開挖方9.06 萬(wàn)m3（自然方），回填方為23.42萬(wàn)m3（實(shí)方），清廢方7.10萬(wàn)（自然方）m3，借方18.61萬(wàn)m3（實(shí)方），工程產(chǎn)生棄料7.10萬(wàn)m3（自然方）。

3.3.4 可能造成的水土流失量

在項(xiàng)目施工期內(nèi)，各項(xiàng)工程包括臨時(shí)工程和永久占地工程均已動(dòng)土施工，因此施工期內(nèi)可能造成的新增水土流失量計(jì)算是施工期擾動(dòng)區(qū)域內(nèi)的預(yù)測(cè)，根據(jù)計(jì)算預(yù)測(cè)施工期內(nèi)可能新增的水土流失量為1 951.65 t。

4 水土流失預(yù)防對(duì)策

4.1 工程措施

在施工結(jié)束后，對(duì)渠道兩側(cè)施工作業(yè)區(qū)域、料場(chǎng)開挖面采取場(chǎng)地、施工生產(chǎn)生活區(qū)擾動(dòng)地面等采取平整碾壓措施，減少風(fēng)蝕。同時(shí)，在渣場(chǎng)堆渣結(jié)束后對(duì)渣頂進(jìn)行土方規(guī)整，渣頂表面平整后進(jìn)行機(jī)械碾壓。

4.2 植物措施

針對(duì)采取植物措施的渠段，在林木栽種前需對(duì)林床進(jìn)行平整，為下一步春季栽植苗木做好充分準(zhǔn)備。林床兩側(cè)土埂要與渠道平行，確保林木整齊成行，順林床長(zhǎng)方向每10 m設(shè)置一個(gè)橫埂。修整后的框格內(nèi)林床面要求高程一致，避免低洼處積水、地勢(shì)高的林床面難以澆水的情況。樹種采用當(dāng)?shù)貥浞N新疆楊，采取穴坑栽種，共栽種3 163株。為使植物措施盡快達(dá)到防護(hù)效果，并能良好地生長(zhǎng)發(fā)育，必須加強(qiáng)植物的撫育管理。在灌溉方面，由于渠道兩側(cè)為耕地，此次植物措施水保防護(hù)林與耕地利用同一來(lái)水，即農(nóng)田灌溉時(shí)，可以對(duì)林床防水澆灌樹木。

4.3 臨時(shí)措施

在施工中和施工后可以灑水防治水土流失，灑水次數(shù)根據(jù)天氣情況而定，若遇大風(fēng)或干燥天氣可適當(dāng)增加灑水次數(shù)。施工場(chǎng)地灑水與否對(duì)揚(yáng)塵的影響很大，灑水后可使揚(yáng)塵量減少28%～70%，可大大減少其對(duì)環(huán)境的影響。盡量避免在大風(fēng)天氣下施工作業(yè)，風(fēng)力大于四級(jí)的天氣禁止挖土方及拆遷作業(yè)。在施工期間，要對(duì)臨時(shí)堆放的棄土進(jìn)行灑水，防治揚(yáng)塵。

5 結(jié)語(yǔ)

麻扎干渠節(jié)水改造工程對(duì)項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境和水土流失的影響較大，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工中要充分貫徹水土保持理念，盡量減少水土流失，并對(duì)各個(gè)區(qū)域有針對(duì)性地進(jìn)行水土保持設(shè)計(jì)，為同類工程水土流失防治提供借鑒和參考。