論川西北山區(qū)水土保持工程措施實施探討

蹇洪勝+張志鵬+黃寧+曹玉林+雍婷婷

摘 要：工程措施是山區(qū)水保工程治理的主要手段，在實際操作中，由于各地自然壯況千差萬別，加之水保工程涵蓋山、水、田、林、路綜合治理，面廣項目多，雖然單位工程量一般較小，除工程施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求必須符合國家有關(guān)規(guī)定外，在具體實施中，應(yīng)實事求是，因地制宜，與時俱進(jìn)，不斷總結(jié)提高和創(chuàng)新。文章就川西北地區(qū)山區(qū)水土保持工作做一些探討與總結(jié)，重點闡述了排洪溝、蓄水池等關(guān)鍵水保設(shè)施的設(shè)計、施工要求，為該地區(qū)日后開展水土保持相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：水土保持；工程措施；川西北山區(qū)

為了防治水土流失所造成的危害，保護(hù)、并合理利用水土資源修建各項治坡、治溝以及小型水利工程設(shè)施，謂之水土保持的工程措施。在川西北山區(qū)，因其特殊的地質(zhì)條件，加之“5.12”地震造成的水土流失面積及侵蝕模數(shù)的改變，本文作者根據(jù)其多年來的水土保持工作中的經(jīng)驗，對該地區(qū)水保工作做出總結(jié)，闡述川西北地區(qū)排洪溝、蓄水池等關(guān)鍵水保設(shè)施的設(shè)計、施工要求，旨在為該地區(qū)日后開展水土保持相關(guān)工作提供參考。

1 基本概況

北川羌族自治縣位于四川省西北部盆周邊沿山區(qū)，整個地勢走向由西北向東南頃斜，西北部地質(zhì)以變質(zhì)巖為主，東南部以“喀斯特”地貌為主。轄區(qū)內(nèi)山高坡陡、溝深谷峽、溝壑縱橫。西北部青片鄉(xiāng)境內(nèi)的插旗山海拔為4769m，東南部香泉鄉(xiāng)境內(nèi)通口河邊的海拔為 540m ，在東西長僅約92km的區(qū)間內(nèi)，相對高差達(dá)4229m。由于地勢從東南向西北高原急劇抬升，導(dǎo)致氣流劇烈變化，形成四川省鹿頭山西北暴雨區(qū)，而北川正好處于暴雨區(qū)中心。最大24小時降水量在300.0mm以上年份的頻率較高，最大一小時降水量高達(dá)70.omm，其中1992年7月22日24小時降水量為384.0mm，多年平均年降水量為1423.7mm，最大年降水量為2175.3mm，降水主要集中在6至9月，占全年總降水量的78%左右，多年平均降水日數(shù)為180天，最多260天，最少90 天。年際變化差異大，分配不均。主要氣候特征是：冬干、春旱；夏洪、秋澇。所以，造成北川水土流失的主要成因是由暴雨形成的水力侵蝕，侵蝕形式以面蝕、溝蝕和重力侵蝕顯現(xiàn)。

2008年“5.12”地震前北川的水土流失面積：輕度——劇烈為1157.74km2；震后的水土流失面積：輕度——劇烈為1430.03km2，主要是以增加重力和劇烈的流失面積為主。

2 工程技術(shù)措施

目前我國水土保持工程雖然仍實行工程、生物、保土耕作三大措施治理的思路沒有變，但中央和地方的治理經(jīng)費和治理標(biāo)準(zhǔn)逐年提高，新的施工工藝、材料、技術(shù)、機(jī)械不斷的在實際工程中使用，所以，必須隨時更新設(shè)計理念，擴(kuò)展創(chuàng)新思路，對原有施工方法和工藝進(jìn)行總結(jié)提高，在工程措施總體規(guī)劃上要與農(nóng)田排、灌、蓄、田間耕作便道和人畜飲水同時納入。做到泥不下溝，水不亂流，出行方便，協(xié)調(diào)兼顧，與時俱進(jìn)，使整體工程達(dá)到“安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，美觀大方”的目標(biāo)。

2.1 石坎坡改梯

在具體操作中，我們根據(jù)各地不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、氣候特征，因地制宜；石坎線型走向在具體操作上，為了滿足工程質(zhì)量要求，必須打破村、社、戶原有不規(guī)則的自然界線，按等高帶狀布置，既可避免不必要的大挖大填土石方量，確保工程質(zhì)量安全，又使工程整體整潔美觀。

坡改梯干砌石坎，北川大部分石料屬于片狀且較為硬脆的塊片石，片石厚度一般5至10cm，寬度30至50cm，原習(xí)慣安砌法是一丁一掛水平安砌，每安砌一個石料需要幾個支墊石，隨著墻體不斷增高，壓力加大，很容易使墻體的支墊石因受力不均將中、下層石料壓壞，加上墻體背后主、被動土壓力作用，導(dǎo)致墻體變形跨塌。另外，原習(xí)慣安砌法，工效低，質(zhì)量差，不美觀。經(jīng)過對比分析，將原習(xí)慣一丁一掛安砌法改為人字形安砌，人字形墻體穩(wěn)定性強，技術(shù)操作簡單，砌筑墻體時基本不用支墊石，墻體簡潔，美觀大方。在砌筑時，要求石料安砌的最佳頃斜夾角控制在七十至八十五度，根據(jù)實地對比，小于或大于最佳頃角時，墻體穩(wěn)定性和外觀形象都較差。砌筑墻體時，邊坡統(tǒng)一控制在25%左右，必須帶線安砌。石坎高度和石坎密度因石料量、原地面坡度和相關(guān)要求確定。

2.2 干、漿砌塊片石、水泥磚、砼現(xiàn)澆和毛石砼現(xiàn)澆修建排洪溝

排洪溝的線型走向規(guī)劃設(shè)計，要考慮水平軸線和垂直軸線的協(xié)調(diào)。在水平面規(guī)劃設(shè)計上，原則上依照原有沖溝布置，但必須實行“裁彎取直，逢正抽心”的方法加以矯正，盡量與坡面呈正交，（沿山排洪溝除外），縱坡較大的排洪溝，不要轉(zhuǎn)急彎，目的是使邊墻呈軸心受壓，減少側(cè)向受壓，不使水流產(chǎn)生離心和紊流。在溝的交匯處夾角控制在45度左右為宜，避免樹根或雜物堵塞行洪通道。在大坡降排洪溝底面垂直布設(shè)上，底面縱坡要保持一致。在自然跌坎處，一般不用跌坎和消力池消能，要做成實用埝型，營造順暢的水流條件，避免挑流產(chǎn)生汽蝕溝底和邊墻。排洪溝行洪斷面的設(shè)置，根據(jù)匯水面積、洪水流量、坡降、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)綜合設(shè)定。建議在實際施工過程中，不論用什么方法和材料，寬深比以1：1.5較適宜?？v坡較小的排洪溝，溝底和溝壁可以抹成光面，以利增強行洪能力。坡度較大和土質(zhì)松散的軟基礎(chǔ)排洪溝，為防止因水流沖刷產(chǎn)生下切造成重力侵蝕，排洪溝溝底必須漿砌。

2.2.1 干砌塊片石修建排洪溝

邊墻用塊片石干砌，為增加墻體穩(wěn)定性，避免墻縫和墻頂生長雜樹、雜草，影響和降低行洪能力，故采用水泥沙漿勾“凹”縫，頂部用砼壓頂。為了不使水流產(chǎn)生紊亂，汽蝕溝底，在砌筑邊墻時，（先砌邊墻后采底，形成幫包底）必須從下游向上游逐一砌筑，石料一律向下游傾斜，斜角仍然控制在七十至八十度之間，不能砌成人字形，更不能砌成一丁一掛和貼面石墻；溝底用人頭石采底后成燕尾形，必須一律向下游方向，澆灌砼或水泥砂漿后，溝底的頂面縫隙均呈“凹”形，使底的縫隙和邊墻的縫隙均呈“凹”形，給邊墻和溝底實施人為增糙降速，以提高抗沖刷能力（石頭的抗沖刷能力比砼強）。

2.2.2 漿砌塊片石修建排洪溝

漿砌塊片石排洪溝，砌筑方式與干砌排洪溝相同因此在此不再贅述。

2.2.3 干、漿砌水泥磚、砼現(xiàn)澆和毛石砼現(xiàn)澆修建排洪溝

根據(jù)材質(zhì)和天然特性又分兩種：一是純粘土磚和頁巖磚，它屬于粘土制品；二是免燒水泥磚、毛石砼澆筑、砼現(xiàn)澆均屬水泥制品。根據(jù)實地使用對比，粘土制品只能適宜在室內(nèi)干燥、恒溫的環(huán)境中使用；水泥制品適宜在陰暗潮濕的環(huán)境中使用。排洪溝均處于地面以下陰暗潮濕的環(huán)境。經(jīng)科學(xué)測試，水泥制品在陰暗潮濕的環(huán)境中，它的強度隨著時間的增長會不斷增強。在缺乏石料的地區(qū)，首先在滿足工程質(zhì)量要求和最優(yōu)造價比的前提下，充分利用材料的天然特性，最好首選水泥制品砌筑排洪溝的邊墻。但在砌筑排洪溝前，必須先在設(shè)計開挖深度內(nèi)用人頭石采底后，用設(shè)計標(biāo)號的砼或水泥砂漿澆灌后使溝底的頂面呈“凹”形，并用水泥砂漿找平磚墻位子后方可砌磚，即底包幫。在墻體長度間隔2至3米之內(nèi)，總高度1/2處要預(yù)留6*10公分的排水孔，以削減側(cè)壓力。露出地面和過洪區(qū)必須用水泥砂漿抹面。溝的底角要加做等腰三角形內(nèi)貼角，內(nèi)貼角的邊長根據(jù)溝底寬度確定，使溝底基本呈“U”形，以利增加墻體穩(wěn)定性。特別是縱坡較小的排洪溝，減少濕周，束水攻沙，避免淤積，增強行洪能力。

2.3 田間耕作便道

公路、較大的院落與主要農(nóng)田（地）內(nèi)為方便人畜行走或機(jī)械通行修建便道。按寬度分有兩種：一種是僅供人畜行走的便道寬度為80cm；另一種是因要通行小型農(nóng)業(yè)機(jī)械，其寬度為100cm。建筑材料：一種是石塊、石板或石條路面，并用水泥砂漿澆灌連接；另一種是用砼澆筑，路面要做成凹凸不平的糙面，或者設(shè)置橫向等距或棱形防滑槽，在坡度較陡的地段要設(shè)置梯步以防滑，確保人畜與機(jī)械安全。

布置形式可在坡改梯干砌石坎上，與灌排溝渠路溝相連，根據(jù)實際需要單獨布置，材質(zhì)選用既要因地制宜又要費省效宏。

2.4 農(nóng)田灌溉蓄水池

雖然北川是暴雨區(qū)，但年際分配不均，部分區(qū)域還是“喀斯特”地貌的溶洞區(qū)，人畜飲水遇干旱年分比較困難。在規(guī)劃修建農(nóng)田灌溉蓄水池的容積和地點時，盡量做到人畜飲水相結(jié)合。新建蓄水池多為園形，用水泥磚砌筑邊墻，容積為80至100m3，豐水期引進(jìn)干凈水源入池，在池頂加蓋，這樣既減少水量蒸發(fā)損失，又確保了水質(zhì)的清潔衛(wèi)生，盡量做到人畜飲水與農(nóng)田灌溉兩不誤。

3 結(jié)語

綜合川西北地區(qū)多樣的氣候特征、地質(zhì)條件以及水文與水資源狀況，在實際水保工程中應(yīng)當(dāng)充分考慮當(dāng)?shù)靥卣髋c條件，用創(chuàng)新的眼光對待實際施工。重視“石坎坡改梯在筑墻過程中的可行性；在修建排洪溝過程中充分考慮 干、漿砌塊片石、水泥磚、砼現(xiàn)澆和毛石砼的優(yōu)缺點；修建田間耕作便道時應(yīng)充分考慮人畜與機(jī)械通行，并且注意糙面防滑與陡面樓梯確保人畜與機(jī)械安全；修建農(nóng)田灌溉蓄水池時盡量做到人畜飲水相結(jié)合。水土保持任重而道遠(yuǎn)，唯有用與時俱進(jìn)因地制宜的眼光面對待實際施工，才能切實做好水土保持相關(guān)工作。

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作者簡介：蹇洪勝（1956- ），男，四川綿陽人，中專，中級工程師，從事水土保持規(guī)劃、設(shè)計、施工放線管理工作；通訊作者：黃寧（1970- ），男，四川綿陽人，大專，高級工程師，從事水土保持規(guī)劃、水土流失治理項目管理等方面的研究。