東白山小流域水土保持措施優(yōu)化配置技術(shù)應(yīng)用及效果評價(jià)

胡 琳

(浙江省水文局，浙江杭州 310009)

東白山小流域水土保持措施優(yōu)化配置技術(shù)應(yīng)用及效果評價(jià)

胡 琳

(浙江省水文局，浙江杭州 310009)

水土保持措施;優(yōu)化配置;效果;東白山小流域 ;浙江

合理配置水土保持措施，是加快水土流失治理步伐，保護(hù)和鞏固治理成果，提高水土保持工作質(zhì)量，帶動(dòng)治理區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。浙江省東白山小流域采取水土保持工程措施及植物措施優(yōu)化配置設(shè)計(jì)，取得了顯著的治理成效。治理后，流域治理度達(dá)81%，年減少土壤侵蝕量6.8萬t，涵蓄水量153.3萬m3，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益134萬元，促進(jìn)了農(nóng)村各業(yè)的發(fā)展及水土資源的可持續(xù)利用，增加了農(nóng)民收入，逐步實(shí)現(xiàn)了生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的有效統(tǒng)一。

水土保持措施有工程、生物及耕作等不同類型，各類措施的蓄水減蝕機(jī)理是有差異的［1－2］，即在相同的水土流失類型區(qū)，在同一治理度情況下，如果采取的措施配置不同，其治理效果也會(huì)有差異。由各種工程措施、生物措施等按不同比例配置所構(gòu)成的綜合治理體系，其攔蓄減蝕效應(yīng)將是一個(gè)高階的非線性響應(yīng)函數(shù)［3］。在全國很多水土流失治理區(qū)，人們往往偏重于單項(xiàng)措施的實(shí)施與建設(shè)，忽視了各類措施的合理配置與優(yōu)化，致使水土保持措施的綜合效益不能充分發(fā)揮。因此，在有限的水土保持投資下，將水土保持的各項(xiàng)措施優(yōu)化配置，在發(fā)揮其蓄水保土基礎(chǔ)效益的前提下，充分發(fā)揮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等綜合效益，對加快水土流失治理步伐，保護(hù)和鞏固治理成果，提高水土保持工作質(zhì)量，帶動(dòng)治理區(qū)各項(xiàng)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 東白山小流域概況

東白山小流域位于浙江中部，東陽北端，東陽、諸暨、嵊州三市交界處，距東陽城區(qū)40 km，屬于錢塘江水系，流域面積327 km2，地形以丘陵和山地為主，具典型的浙江小流域地貌特征。東白山屬中山山地，山體呈北西向傾斜，溝谷地貌明顯。土壤以紅壤為主，局部有黃壤分布。流域內(nèi)主要河流白溪發(fā)源于東白山蒸底尖南側(cè)的山谷，干流長40 km，是東陽境內(nèi)東陽江的最大支流。流域內(nèi)東方紅水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的中型水庫。

東白山小流域土地面積總計(jì)57.7 km2，共有水土流失面積24.78 km2，占總土地面積的42.96%，流失以輕度和中度為主，其中:輕度流失面積17.08 km2，占水土流失面積的68.93%;中度流失面積7.16 km2，占水土流失面積的28.89%;強(qiáng)烈流失面積0.36 km2，占水土流失面積的1.45%;極強(qiáng)烈流失面積0.17 km2，占水土流失面積的 0.69%;劇烈流失面積 0.01 km2，占水土流失面積的0.04%。

2 水土保持措施優(yōu)化配置應(yīng)用

2.1 優(yōu)化配置原則

治理區(qū)水土保持措施總體配置依據(jù)為自然條件、交通條件、土壤條件、微地貌變化情況和土地適宜性評價(jià)結(jié)果［4］，并綜合考慮土地利用、地貌部位、空間結(jié)構(gòu)、措施類型以及治理與開發(fā)等問題，充分反映流域的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)要求。配置原則應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)［5］:

(1)以合理利用土地為前提。流域綜合防治措施的配置應(yīng)按當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，在明確生產(chǎn)發(fā)展方向、合理利用土地的前提下，在土地利用規(guī)劃確定的不同地類上，布置相應(yīng)的措施。

(2)因害設(shè)防，層層攔蓄。在不同的水土流失類型區(qū)，流域的地質(zhì)、地貌、氣候和水土流失特點(diǎn)各不相同，綜合防治措施的配置，應(yīng)根據(jù)流域的實(shí)際情況，全面考慮坡溝川、上下游、左右岸，因害設(shè)防，層層攔蓄，突出重點(diǎn)，合理配置各項(xiàng)水土保持技術(shù)措施，發(fā)揮綜合措施的群體防護(hù)功能。

(3)生物與工程措施緊密結(jié)合。流域治理是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的工作，涉及到農(nóng)、林、牧、水、經(jīng)等方面，既要協(xié)調(diào)好部門間的關(guān)系，又要加強(qiáng)技術(shù)措施的組合與互補(bǔ)，相輔相成。要求做到農(nóng)業(yè)措施、工程措施和生物措施的緊密結(jié)合，合理布設(shè)，以工程養(yǎng)生物，以生物護(hù)工程，達(dá)到“土蓄水，水養(yǎng)林，林固土”。

(4)治坡與治溝相結(jié)合。在綜合治理中，必須坡溝兼治，以治坡為主。坡面治理要堅(jiān)持生物措施和工程措施相結(jié)合，以生物措施為主。溝道治理要因地制宜，從上游到下游、從溝頭到溝口、從支溝到主溝、從溝岸到溝底，層層設(shè)防，節(jié)節(jié)攔蓄，建立大中小型工程相結(jié)合的溝道工程防治體系。在溝道布設(shè)工程的基礎(chǔ)上，造林種草，形成綜合防治體系，達(dá)到控制水土流失之目的。

(5)治理與開發(fā)相結(jié)合。流域治理不僅要重視控制水土流失，而且要重視經(jīng)濟(jì)開發(fā)，增加群眾收入。在追求生態(tài)效益的同時(shí)，注重經(jīng)濟(jì)效益的提高，以經(jīng)濟(jì)開發(fā)促進(jìn)流域治理，切實(shí)做到治理與開發(fā)相結(jié)合，當(dāng)前利益和長遠(yuǎn)利益相結(jié)合，大力發(fā)展多種經(jīng)營，促進(jìn)商品經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使農(nóng)民盡快脫貧致富。

(6)以防為主，治管結(jié)合。在流域治理中，要堅(jiān)持以防為主，防治并重，治管結(jié)合的原則，認(rèn)真貫徹水土保持法和森林法等法律法規(guī)，加強(qiáng)監(jiān)督管理，維修和保護(hù)水土保持工程，嚴(yán)禁毀林開荒和過度放牧，防止新的水土流失產(chǎn)生。

2.2 優(yōu)化配置具體方法

2.2.1 梯田建設(shè)

選取地面坡度在25°以下，土層厚度大于20 cm，土質(zhì)較好，距村莊較近，交通方便，便于經(jīng)營管理的地方進(jìn)行坡改梯，并將坡面水系工程、田間道路和梯田綜合配套。梯田田坎沿等高線布設(shè)，大彎就勢，小彎取直，做到田面平整，地邊有埂。有灌溉條件的梯田，設(shè)計(jì)田間灌排溝渠，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。

坡改梯設(shè)計(jì)全部采用修建水平梯田的形式，結(jié)合東白山小流域水文特征，在東白山小流域治理設(shè)計(jì)中采用6 h最大暴雨量進(jìn)行計(jì)算，預(yù)計(jì)可減少徑流90%以上。

東白山小流域內(nèi)坡耕地夾雜大量石塊、石礫，土壤多為黑土，土層較厚，根據(jù)就地取材的原則，采用石坎梯田，但在地勢高處采用土坎梯田，因這里機(jī)械施工不方便。土坎梯田選用白三葉草進(jìn)行護(hù)坎，播種量為120 kg/hm2。石坎梯田修建為垂直田坎，若坐落在堅(jiān)硬土基上，則墻頂寬設(shè)計(jì)為0.35～0.4 m;若坐落于巖石上，則墻頂寬設(shè)計(jì)為0.3～0.35 m。石坎均需嵌入地面以下0.2 m。

2.2.2 造林設(shè)計(jì)

造林的主要目的是減少、阻攔及吸收地表徑流，使土壤免受各種侵蝕，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益。東白山小流域的造林設(shè)計(jì)在對東陽市及流域?qū)嵉卣{(diào)查的基礎(chǔ)上，認(rèn)真總結(jié)東陽市多年來的造林經(jīng)驗(yàn)，以立地條件類型劃分為依據(jù)，充分考慮了各立地條件類型的差異性和現(xiàn)有栽培水平。

(1)樹種選擇。根據(jù)適地適樹原則，水土保持林選擇具有生長快、防護(hù)性能好、抗逆性強(qiáng)等優(yōu)良性狀的樹種;經(jīng)果林選擇具有優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)等性狀且市場前景好的名、優(yōu)、特品種。東白山小流域水土保持林采用的主要樹種有木荷、馬尾松、胡枝子、紫穗槐、馬棘等;經(jīng)果林造林樹種在考慮水土保持效益的同時(shí)，兼顧了當(dāng)?shù)厝罕姷姆N植積極性，主要采用香榧、油茶、茶樹等樹種。以上樹種均為當(dāng)?shù)貎?yōu)良鄉(xiāng)土樹種，穩(wěn)定性好，抗性強(qiáng)。

(2)營造模式。根據(jù)東白山小流域多為針葉林的現(xiàn)狀，水土保持造林時(shí)采取針葉樹種與闊葉樹種混交、喬木樹種與灌木樹種混交、灌木樹種與草種混交的形式?；旖环椒ㄒ话悴捎脦罨旖唬旖粯浞N比例在30%以上。結(jié)合東陽市本地樹木品種及特性，該流域采用馬尾松與木荷、馬尾松與胡枝子、紫穗槐、馬棘，胡枝子與金針花等混交種植。營造經(jīng)果林時(shí)將香榧樹與茶樹混種，以充分利用香榧樹間的空間，因香榧苗較大且造林密度較小。

(3)造林密度。結(jié)合本治理區(qū)造林所選樹種特性，確定該治理區(qū)各造林樹種密度見表1。

(4)整地方式。沿等高線進(jìn)行水平階整地，然后在階內(nèi)挖種植穴。

表1 東白山小流域治理主要造林樹種初植密度

(5)造林方法。造林前對苗木進(jìn)行剪梢、截干、修根、修枝、剪葉、摘芽、浸水、蘸泥漿等處理。水土保持林在雨季植苗造林，全部采用營養(yǎng)袋植苗，植苗時(shí)將營養(yǎng)袋去掉，保持營養(yǎng)土完整。經(jīng)果林應(yīng)多留須根。落葉樹種栽植一般在春季發(fā)芽前或秋季落葉后進(jìn)行，常綠樹種一般在春季發(fā)芽前或秋季新梢停止生長后進(jìn)行。

2.2.3 種草設(shè)計(jì)

水土保持草種應(yīng)滿足抗逆性強(qiáng)、保土性好、生長迅速、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高等條件。東白山小流域內(nèi)自然生長有雷蓬草、旱林草等野生草種，可采取金針花與之混種，播種量100 kg/hm2，也可用低矮的灌木，如胡枝子、映山紅與上述兩種野草混合栽種。

2.2.4 封育治理設(shè)計(jì)

東白山小流域內(nèi)水熱條件良好，有利于植被生長。在實(shí)施人工治理的同時(shí)，對流域內(nèi)現(xiàn)有疏幼林和荒山荒坡采取封育治理，并輔以農(nóng)村替代能源建設(shè)等相關(guān)措施，可發(fā)揮氣候條件優(yōu)勢和生態(tài)的自我修復(fù)能力，加快植被恢復(fù)進(jìn)程。采取全封形式，在封禁區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁放牧、亂砍濫伐、毀林開荒等一切不利于植被恢復(fù)的人為活動(dòng)，并在封禁區(qū)路口等醒目位置設(shè)立封禁標(biāo)志牌若干，防止人畜任意進(jìn)入。另外，為減少封禁對農(nóng)村燃料的負(fù)面影響，在流域內(nèi)安排一部分沼氣池，解決農(nóng)村人口的生活能源問題。

2.2.5 小型水利水保工程設(shè)計(jì)

(1)截水溝。當(dāng)坡面下部是梯田或林草，上部是坡耕地或荒坡時(shí)，應(yīng)在其交界處布設(shè)截水溝。當(dāng)無措施坡面的坡長太大時(shí)，應(yīng)在此坡面增設(shè)幾道截水溝，間距一般為15～25 m，具體視地面坡度、土質(zhì)和暴雨徑流情況確定。蓄水型截水溝基本上沿等高線布設(shè)，排水型截水溝應(yīng)取1% ～2%的比降。

(2)排水溝。排水溝一般布設(shè)在坡面截水溝的兩端或較低一端，用以排除截水溝不能容納的地表徑流，其終端連接蓄水池或天然排水道。當(dāng)排水出口的位置在坡腳時(shí)，排水溝大致與坡面等高線垂直布設(shè);當(dāng)排水位置在坡面時(shí)，排水溝可基本沿等高線或與等高線斜交布設(shè)。無論何種布設(shè)形式都必須做好防沖措施(鋪草皮或石方襯砌)。排水溝設(shè)置按10年一遇最大洪峰流量來考慮。

(3)沉沙池。沉沙池一般布設(shè)在蓄水池進(jìn)水口上游附近，一般為矩形，寬度為排水溝寬度的2倍，長度為池體寬度的2倍，深度為2 m，以利于流入池后能緩流沉沙。

(4)蓄水池。蓄水池一般布設(shè)在坡腳或坡面局部低凹處，與排水溝的終端相連，以容蓄坡面排水。蓄水池應(yīng)盡量在坡面分散布置，一方面便于取水，另一方面便于蓄水池開挖施工及后期管理。蓄水池主要用于調(diào)蓄水量和灌溉，根據(jù)分布位置發(fā)揮其功用。一個(gè)坡面的蓄排工程系統(tǒng)可集中布設(shè)一個(gè)蓄水池，也可分散布設(shè)若干蓄水池，單池容量從數(shù)立方米到數(shù)十立方米不等。

2.2.6 谷坊、擋土墻

谷坊工程主要修建在溝底比降較大(5%～10%或更大)、溝底下切劇烈發(fā)展的溝段。壩址選擇在“口小肚大”的地方，且要求溝底和岸坡地形良好，無孔洞或破碎地層，無不易清除的亂石和雜物。

東白山小流域采取10年一遇6 h最大暴雨量進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合壩址處地形及地質(zhì)條件，漿砌塊石谷坊斷面尺寸為:頂寬0.6 m，高3 m，長10 m，上游邊坡垂直，下游邊坡系數(shù)0.45。擋土墻的斷面形式與漿砌塊石谷坊基本相同，其抗滑、抗傾覆和地基承載力安全系數(shù)分別不小于1.3、1.5和1.2。根據(jù)壩址溝道地形條件，擋土墻斷面尺寸為:頂寬0.6 m，高4 m，長25 m，上游邊坡系數(shù)0.5，下游邊坡垂直。

2.2.7 堰壩

堰壩工程布設(shè)在溪溝“口小肚大”、比降小、壩址處地質(zhì)條件理想的地方。防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇24 h最大降雨量。

東白山小流域溪溝內(nèi)灘地卵石、塊石等石料較豐富，可以就地取材，設(shè)置重力式漿砌塊石堰壩。壩址根據(jù)溝道比降、河寬、蓄水量等因素綜合選定。斷面頂寬1.5 m，上游邊坡直立，下游邊坡比為1∶1。考慮到行洪時(shí)堰壩過水流量較大，在壩頂設(shè)置寬0.5 m、高0.5 m的溢流口4個(gè)，以保證堰壩在溢流時(shí)穩(wěn)定。

3 效果評價(jià)

東白山小流域水土保持治理工程從2009年開始實(shí)施，于2011年完成，經(jīng)過植物措施、工程措施的優(yōu)化配置，取得了顯著效果。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

東白山小流域以種植香榧和茶樹兩種具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物為主，據(jù)計(jì)算，治理后每年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益132.48萬元，其中經(jīng)果林產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益就達(dá)103.9萬元;間接經(jīng)濟(jì)效益按照直接經(jīng)濟(jì)效益的1%估算，東白山小流域每年可產(chǎn)生間接經(jīng)濟(jì)效益1.3萬元。

3.2 生態(tài)效益

經(jīng)過水土保持措施優(yōu)化配置治理后，東白山小流域完成水土流失治理面積20.01 km2，年減少土壤侵蝕量6.8萬t，涵蓄水量153.3萬m3，治理度達(dá)81%。人為活動(dòng)造成的水土流失得到初步控制，流域內(nèi)的荒山荒坡基本得到治理，林草植被覆蓋率和綠化質(zhì)量大大提高，在減少水土流失的同時(shí)為野生動(dòng)植物的生長繁衍和生態(tài)平衡創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境的良性、健康發(fā)展，提高了土壤的保水保肥能力;有效抑制了因水土流失造成的面源污染，使得流域內(nèi)的水資源得到了有效保護(hù)，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.3 社會(huì)效益

東白山小流域治理，有效地減輕了因水土流失造成的自然災(zāi)害和經(jīng)濟(jì)損失，確保了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，并將延長水利、交通等基礎(chǔ)設(shè)施的使用年限，提高使用效益。通過治理，合理調(diào)整了流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了農(nóng)村各業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境容量，對流域內(nèi)群眾水土保持國策意識的提高起到了巨大的促進(jìn)作用。同時(shí)，水土保持在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要地位和作用也逐步被當(dāng)?shù)厝罕娝J(rèn)識，調(diào)動(dòng)了群眾治理水土流失的積極性，增強(qiáng)了百姓的管護(hù)意識，對當(dāng)?shù)厮９ぷ鞯拈_展起到了很好的促進(jìn)作用。

4 結(jié)語

小流域水土保持治理綜合效益是經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的綜合體現(xiàn)，影響因素眾多，從浙江省東白山小流域的治理實(shí)例來看，水土保持措施的優(yōu)化配置對控制水土流失、改善生態(tài)環(huán)境、服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很好的推動(dòng)作用，但更具體的定量研究還有待以后深入開展。只有通過各種數(shù)學(xué)方法尋求各項(xiàng)措施的最優(yōu)組合，才能合理配置各項(xiàng)措施，最終達(dá)到“小投入大回報(bào)”，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的多贏。

［1］蔣定生.黃土高原水土流失與治理模式［M］.北京:中國水利水電出版社，1997:2－4.

［2］徐建華，牛玉國.水利水保工程對黃河中游多沙粗沙區(qū)徑流泥沙影響研究［M］.鄭州:黃河水利出版社，2000:3－5.

［3］姚文藝，彭乃志，楊道富.水土保持治理對河道系統(tǒng)影響研究的若干基礎(chǔ)理論問題［J］.泥沙研究，1999，8(4):20－22.

［4］金霞.三坪溝流域水土保持綜合治理優(yōu)化配置與設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)業(yè)科技與信息，2009(4):15－17.

［5］王禮先，王治國，史明昌，等.流域管理學(xué)［M］.北京:中國林業(yè)出版社，1999:51－52.

S157.2

C

1000－0941(2012)10－0005－03

胡琳(1982—)，女，浙江東陽市人，工程師，碩士，主要從事水文及水資源工程研究工作。

2012－05－20

(責(zé)任編輯 張培虎)