吐魯番地區(qū)小流域綜合治理措施及效益評(píng)價(jià)

張生財(cái)

（吐魯番地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 新疆吐魯番 838000）

吐魯番地區(qū)小流域綜合治理措施及效益評(píng)價(jià)

張生財(cái)

（吐魯番地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 新疆吐魯番 838000）

吐魯番地區(qū)各族人民長(zhǎng)期為減輕干旱、風(fēng)沙等水土流失災(zāi)害做出艱苦卓絕的努力，但整體生態(tài)環(huán)境仍在惡化，只有搞好水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)，才是生存和可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。

水土保持 水土流失 生態(tài)環(huán)境 綜合治理措施

1 木頭溝小流域概況

木頭溝小流域位于吐魯番市勝金鄉(xiāng)境內(nèi)，位于北緯42°59′8.5″～43°0′35.66″，東經(jīng)89°31′30″～89°31′53.58″之間，地處吐魯番市火焰山北，距離吐魯番市45km。

1.1 地形條件

木頭溝小流域?qū)儆诤跍虾恿饔?，黑溝河發(fā)源于天山支脈的博格達(dá)山南坡，河流為北南走向，流域集水面積180km2，河長(zhǎng)25km，河床縱坡30‰，多年平均流量0.33×108m3，項(xiàng)目區(qū)所屬小流域?yàn)榱撕跍虾恿饔虻闹饕购橥ǖ?，黑溝主河道水流只?duì)工程區(qū)下游有影響，對(duì)工程的影響很小，可以忽略。

本流域?qū)俚蜕角鹆甑孛?，地形海拔高程?00～250m之間，就地形而言，北高南低。流域表層地質(zhì)構(gòu)造多為粉細(xì)土，透水性強(qiáng)，粘性很差，抗沖刷條件非常弱，溝蝕情況比較嚴(yán)重，由于不停被沖蝕，溝道兩岸形成高陡邊坡，土體經(jīng)常出現(xiàn)塌滑，形成岸邊再造，溝道寬度不斷增大的現(xiàn)象。

（1）溝道情況：主要溝道兩條，總長(zhǎng)度為7.2km，溝壑密度1.04km/km2，溝壑面積占總面積的1.1%，干溝平均比降2.1%，溝底寬度10～20m左右。

（2）坡面情況。地面坡度組成為：＜5°面積180hm2，占總面積的27.7%。

木頭溝流域現(xiàn)有兩條主要泄洪通道，在木頭溝村西側(cè)一條，為1號(hào)洪溝，村中間一條，為2號(hào)洪溝。由于木頭溝1號(hào)洪溝、2號(hào)洪溝為黑溝河流域主要的泄洪通道，溝底縱坡較大，約為2%，河道下切侵蝕非常嚴(yán)重，岸坡土質(zhì)為粉質(zhì)粘土，邊坡不穩(wěn)，兩岸沖刷極為嚴(yán)重，形成近30m的陡崖，在重力作用下不斷的滑落于河道中，帶入大量的泥沙，岸坡不斷塌落，部分區(qū)域的岸坡坍塌邊界已經(jīng)接近兩岸耕地，如果任由溝道自行發(fā)展，勢(shì)必影響兩岸耕地安全，項(xiàng)目區(qū)的治理尤為迫切。本次小流域綜合治理范圍為1號(hào)洪溝、2號(hào)洪溝包圍的溝道區(qū)域。項(xiàng)目區(qū)總面積為1100hm2，水土流失面積為650hm2，本工程治理面積500hm2。

1.2 地質(zhì)條件

吐魯番盆地北緣博格達(dá)山主峰海拔5445m，山頂終年冰雪覆蓋，發(fā)育現(xiàn)代冰川，博格達(dá)冰川融水是吐魯番盆地內(nèi)河流水量補(bǔ)給的重要來(lái)源。區(qū)內(nèi)較大的河流有塔爾郎河、煤窯溝河及二唐溝河，常年流水，在6、7、8月份水量最大，流速湍急并常有洪水暴漲，河流自北向南切過(guò)盆地

中央隆起帶匯入盆地的集水中心艾丁湖。沿河流由山前至盆地中央形成了沖洪積平原、中央隆起帶內(nèi)河流階地、洪積湖平原等第四紀(jì)基本地貌單元。地下水埋深3.60～6.00m，巖性為粉砂、粉砂質(zhì)粘土及含細(xì)礫石的砂土等。

工程區(qū)主要洪水影響黑溝河流域下泄洪水。工程區(qū)水源為泉水及洪水，根據(jù)勝金鄉(xiāng)水管所多年測(cè)量數(shù)據(jù)：本區(qū)域降雨量很小，壩址區(qū)四周表層土均為全新統(tǒng)沖、洪積堆積物（，為土黃色粘土、棕紅色砂質(zhì)粘土、青灰色粉砂質(zhì)粘土及含細(xì)礫石的砂土等，滲透系數(shù)較大，因此在此種條件下黑溝河流域下泄過(guò)來(lái)的洪水經(jīng)過(guò)滲漏蒸發(fā)等損失洪峰流量已經(jīng)大大減小。

1.3 植被

本流域面積較小，流域內(nèi)山區(qū)樹木比較稀疏，僅在河溝下游有帶狀林木分布，樹種為：榆樹、楊樹，平原農(nóng)區(qū)為各種農(nóng)作物，牧草、林木等種植栽培區(qū)，形成以灌溉為基礎(chǔ)的大小綠洲。項(xiàng)目區(qū)位于火焰山北側(cè)的木頭溝，溝內(nèi)生長(zhǎng)的植物主要為灌木、蘆葦?shù)取?/p>

1.4 土壤

流域土壤為綠洲土壤，自東向西分布著：灌耕土、草甸土、鹽土、灌淤土。土壤養(yǎng)分含量是：有機(jī)質(zhì)平均1.72%，全氮平均含量0.076%，全磷平均含量0.061%，堿解氮平均含量42ppm，速效磷平均含量6ppm，速效鉀平均含量為124ppm，最高為525ppm，最低為20ppm，以上情況表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量低，缺磷少氮，鉀豐富。

流域土壤質(zhì)地總體偏砂，但砂性不大。從表層0～20cm質(zhì)地統(tǒng)計(jì)類型分析，主要為壤土類，占農(nóng)業(yè)土壤的90.04%。其中中壤土占53.22%；輕壤土占36.3%；重壤土占0.52%。壤土的各種性狀較好，適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但大部分壤土中含鹽量較多，耕性較差。其次，砂土類占農(nóng)業(yè)土壤的9.96%，其中砂土占砂土類的90.74%，礫質(zhì)土占砂土類的9.26%。砂土理化性狀差，保水能力差，生產(chǎn)力不穩(wěn)定，時(shí)常受風(fēng)砂影響。礫質(zhì)土保水保肥能力差，適宜種植葡萄和果樹。

2 其他小流域綜合治理概況

2002年在工程區(qū)上游東側(cè)支溝曾修建過(guò)一處淤地壩，淤地壩上游水土流失控制較好，已有初步效果，植被覆蓋率較高，該淤地壩壩型為均質(zhì)土壩，前壩坡坡比為1∶2.0，后壩坡坡比為1∶6.0，壩頂寬度為4m，在右壩肩布置有過(guò)水陡坡，陡坡斷面為梯形，采用當(dāng)?shù)赝亮献鳛橹尾牧?，由于筑壩材料為?dāng)?shù)赝亮希蟠蠼档土斯こ掏顿Y，但由于當(dāng)?shù)赝亮系募?jí)配和性質(zhì)，為了壩體的穩(wěn)定考慮，將后壩坡采用緩坡。該淤地壩上游目前泥沙淤積已成規(guī)模，壩前蘆葦長(zhǎng)勢(shì)良好，大大減少了溝道水土流失，每年的蘆葦還能帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，水土保持效果良好。

2008年在工程區(qū)上游西側(cè)支溝又新建了一處淤地壩，該淤地壩位于勝金臺(tái)水庫(kù)上游，目前工程已經(jīng)完工，壩型為均質(zhì)土壩，前壩坡坡比為1∶4.0，后壩坡坡比為1∶6.0，最大壩高12.5m，壩頂長(zhǎng)度為60m，壩頂寬度為4.0m，對(duì)溝道縱坡的調(diào)整起到了很大的作用，但由于工程建設(shè)時(shí)間較短，對(duì)溝道內(nèi)植被還沒(méi)有明顯的恢復(fù)作用，隨著時(shí)間的推移和壩前泥沙的不斷淤積，壩前最終會(huì)形成混凝土東側(cè)支溝相同的效果。

勝金溝是一條縱坡較大的溝道，計(jì)劃對(duì)整個(gè)溝道分段治理，采用多級(jí)連續(xù)的壩體，對(duì)整個(gè)溝道的縱坡進(jìn)行調(diào)整，以期達(dá)到良好的水土保持效果，防止溝道岸坡坍塌，保護(hù)兩岸建筑物。

3 木頭溝小流域的治理措施

木頭溝小流域的治理措施：①在1號(hào)洪溝修建漿砌石溢流壩1處。②在2號(hào)洪溝修建跌水13處。③整個(gè)項(xiàng)目區(qū)以兩條洪溝交界處為邊界進(jìn)行封禁治理，治理面積為467hm2，布置在兩條洪溝上，形成一條集中連片的封育治理區(qū)，對(duì)不適宜發(fā)展水保種草、牧草的荒地，能封育的全部實(shí)行封育，利用大自然的自我修復(fù)能力。通過(guò)修建工程圍欄保護(hù)封禁治理地塊不受人畜干擾破壞，確保植被自然恢復(fù)，以提高地表植被覆蓋度，增加保水保土能力。治理水土流失面積500hm2，由水保種草治理面積和封育管護(hù)面積兩部分組成。其中：水土保持種草新增治理水土流失面積33hm2，實(shí)施封育管護(hù)467hm2，

3.1 1號(hào)溝溢流壩設(shè)計(jì)

為了解決勝金鄉(xiāng)木頭溝一號(hào)溝內(nèi)常年沖刷問(wèn)題，在木頭溝1號(hào)溝內(nèi)建造漿砌石溢流壩一座。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇洪水（P=5%）,流量為Q=30.2m3/s；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用30年一

遇洪水（P=3.3%），流量Q=36.2m3/s。壩址處河底高程為199m；由木頭溝1號(hào)溝地形條件以及沖刷要求確定壩頂高程為201m；根據(jù)壩址處河面寬度采用壩的溢流長(zhǎng)度B=17.5m ，頂寬寬度為1.5m。上游壩坡1∶0.5，下游壩坡1∶1.5。溢流壩為無(wú)閘墩及閘門的單孔堰。

3.2 2號(hào)溝跌水設(shè)計(jì)

（1）由于2號(hào)溝長(zhǎng)度較大，且縱坡也較大，結(jié)合地形地貌本次擬在2號(hào)洪溝上布置13處跌水。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇洪水（P=5%），流量Q=45.30m3/s；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用30年一遇洪水（P=3.3%），流量Q=54.20m3/s。本次設(shè)計(jì)采用單級(jí)跌水。跌水由進(jìn)口段、跌水墻段、消力塘段及出口段組成。

（2）進(jìn)口段。進(jìn)口段連接段和跌水缺口組成。根據(jù)地形條件，連接段常采用八字墻扭曲面，直接襯砌河溝兩岸的山體邊坡以及河溝河床，連接段長(zhǎng)度為5.0m，邊坡系數(shù)設(shè)計(jì)為1∶0.8，襯砌形式為漿砌石襯砌，邊墻襯砌厚度0.4m，底板襯砌厚度為0.6m。跌水缺口的形式選用梯形斷面缺口，且對(duì)河溝不進(jìn)行束窄，梯形缺口底寬為b=10m，以滿足泄洪要求。

（3）跌水墻段。跌水墻采用傾斜式跌水墻，單級(jí)跌水的跌差為3m。

（4）消力塘段。消力塘的寬度為12.0m。消力塘長(zhǎng)度為11.5m。消力塘深度為1.0m，消力塘邊墻高度取為2.5m。消力塘形式根據(jù)河溝地形條件布置為梯形，邊坡系數(shù)為0.8，邊墻襯砌厚度為400mm，底板襯砌厚度為800mm。

（5）出口段。出口包括連接段和整流段。消力塘末端采用1∶2的仰坡與下游整流段底板相連。整流段斷面與河溝斷面形狀一致，采用漿砌石襯砌，邊墻襯砌厚度400mm，底板襯砌厚度為600mm，邊坡系數(shù)為0.8，整流段長(zhǎng)度為3m，坡降i=0.02，末端為防止沖刷，設(shè)置一深為2m的齒墻。整流段邊墻高度為1.5m。

3.3 林草措施設(shè)計(jì)

根據(jù)立地條件，本區(qū)域?qū)俦狈斤L(fēng)沙區(qū)，溝道狹窄，不適合種植喬木，人工種草草種選擇禾本科植物：蘆葦。

林草措施建設(shè)區(qū)域位于漿砌石溢流壩的上游，沿溝寬向上游分布布置，共實(shí)施面積為33hm2。根據(jù)適地適草、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、生態(tài)優(yōu)先和盡量采用鄉(xiāng)土草種的原則，結(jié)合流域自然地理?xiàng)l件，尊重群眾意愿。原在河溝內(nèi)生長(zhǎng)有茂密的蘆葦，因溝內(nèi)被水蝕、切割成溝槽，溝內(nèi)兩側(cè)蘆葦大部分被干死。

溢流壩及跌水建成后，恢復(fù)溝內(nèi)植物的生存狀況，故本工程在溢流壩及跌水上游實(shí)施林草措施，栽植蘆葦，蘆葦采用根狀莖種植，春季土壤解凍后、根狀莖上分株芽開始萌發(fā)，此時(shí)選取優(yōu)良根狀莖進(jìn)行繁殖。選取深黃色至褐色，莖壁較厚，其中生長(zhǎng)的地上莖粗壯堅(jiān)實(shí)，根莖長(zhǎng)達(dá)到30～50cm，5節(jié)以上，每節(jié)均帶有明顯的側(cè)芽，并有很多分叉的枝，以鹿角狀為好，按以上標(biāo)準(zhǔn)選定后，截取30～50cm粗帶有分杈的枝段用鐵叉按行株距各約1m，逐一斜插于灘上松軟泥層中，上部留出7cm左右，這樣出苗快，出土蘆苗多，芽苗出土前后，土面要經(jīng)常保持潤(rùn)濕或保持淺水。蘆葦種植后，生長(zhǎng)期所需水源，直接利用溝內(nèi)的水，壩建成后，溝內(nèi)將恢復(fù)至原水面，蘆葦為喜水草本植物，并有利于其正常的生長(zhǎng)，故蘆葦載植后，不需另設(shè)灌溉水源。

3.4 封禁治理措施設(shè)計(jì)

從本小流域的氣候、降水等自然條件來(lái)看，該區(qū)域降水量少、蒸發(fā)量大，在水源條件差的地方，植物本身的自然萌生能力差，在水源充足的地方，植物本身具有很好的自然萌生能力。在水源有保障的條件下，只要對(duì)原有的流失較輕的疏林地防止人為的破壞，充分發(fā)揮大自然的修復(fù)功能，這些疏林地很快就會(huì)郁閉成林。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)現(xiàn)有467hm2水土流失較輕的疏林地，對(duì)這些疏幼林地全部實(shí)施生態(tài)修復(fù)。

封育管護(hù)位于溢流壩、跌水、林草措施的上游，在因吐魯番市所轄區(qū)域內(nèi)，大部分地區(qū)干旱少雨，植物生長(zhǎng)條件惡劣，本次的封育管護(hù)地段的水源相對(duì)豐富，為保證管護(hù)范圍內(nèi)的植物免受人為或其他破壞，需確定固定的管護(hù)人員，由水土保持工程建設(shè)區(qū)周圍的村莊出管護(hù)人員。

4 效益分析

4.1 生態(tài)效益

隨著項(xiàng)目的實(shí)施，人工林草的增加，地面覆蓋度將增加，對(duì)近地層小氣候的改善將起到明顯的作用，可以調(diào)節(jié)貼地層氣溫、濕度，影響地面蒸發(fā)，減少風(fēng)沙及空中飄塵。地表徑流狀況得到改善，降雨經(jīng)過(guò)生物措施的截流滲入地下，補(bǔ)給土壤和地下水，增加入滲水量，緩解干旱，形成水圈生態(tài)良性循環(huán)。工程發(fā)揮效益后，保土能力逐年增大，水土流失量減少，阻止土地沙化，土壤中相對(duì)土壤肥力增大，在水肥氣熱作用下，有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，從而是土壤孔隙率提高，加快有機(jī)質(zhì)的熟化，增加植物的有效肥力，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，形成土圈生態(tài)效益的良性循環(huán)，項(xiàng)目建成后蓄水量增加1.16萬(wàn)m3，每年保土18.04萬(wàn)t。

4.2 社會(huì)效益

生產(chǎn)條件和生存條件將得到基本改善，當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境容量和承載能力得到提高，促進(jìn)了人與自然的和諧相處。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目是實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的水土流失得到有效的控制，生態(tài)環(huán)境走向良性循環(huán)，土地利用結(jié)構(gòu)更趨合理，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施得到進(jìn)一步完善?？刂屏四嗌硨?duì)下游工程設(shè)施和農(nóng)田的危害，每年減少損失估算35萬(wàn)元。

5 結(jié)論與建議

坡面工程、溝道治理以及林草措施實(shí)施后，應(yīng)進(jìn)行工程管理及時(shí)修補(bǔ)被破壞和出現(xiàn)暴雨沖毀的工程，應(yīng)經(jīng)常對(duì)溢流壩和跌水等工程檢查修復(fù)，以保證工程措施的保土保水效益的最大發(fā)揮。

小流域水土保持綜合治理措施，采取防治并重，治管結(jié)合，因地制宜、工程措施、林草措施相結(jié)合的方法，統(tǒng)一規(guī)劃、綜合治理、因害設(shè)防，合理布局。經(jīng)過(guò)科學(xué)的實(shí)踐證明，這一小流域治理模式是基本上可行的，有效的。其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的效果顯著，對(duì)于我國(guó)條件類似的小流域的綜合治理具有借鑒作用。

1 劉國(guó)彬、楊勤科，鄭粉莉. 黃土高原小流域治理和生態(tài)建設(shè).中國(guó)水土保持科學(xué)，2004,2（1）：11-15.

2 王軍強(qiáng). 陜北黃土高原小流域治理及其效益評(píng)價(jià)【D】.陜西楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2001：3-9.

3 王禮先.小流域綜合治理的概念與原則. 中國(guó)水土保持科學(xué)，2006（2）：16-18.

4 高洋，唐凱，馬順利.水土保持綜合治理措施在雙青小流域治理的應(yīng)用. 黑龍江水利科技，2007,35（3）.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.002

TV212

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1672-2469(2014)09-0005-03

張生財(cái)（1979年—），男，工程師。