賦石水庫集水區(qū)小流域治理措施體系淺析——以安吉縣和村小流域為例

婁平平， 劉 強，梅道亮，郭 峰

(1.杭州大地科技有限公司，浙江 杭州 310004； 2.安吉縣水利局，浙江 安吉 313300)

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賦石水庫集水區(qū)小流域治理措施體系淺析
——以安吉縣和村小流域為例

婁平平1， 劉 強1，梅道亮2，郭 峰2

(1.杭州大地科技有限公司，浙江 杭州 310004； 2.安吉縣水利局，浙江 安吉 313300)

賦石水庫集水區(qū)；小流域綜合治理；措施設(shè)計

賦石水庫是安吉縣重要的飲用水源地，集水區(qū)水土流失導(dǎo)致庫區(qū)淤積嚴重，影響了城鄉(xiāng)供水水質(zhì)。造成水土流失的主要原因是：在坡地種植板栗、發(fā)展茶園及毛竹林全墾改造等致林下水土流失嚴重；溝道侵蝕沖刷嚴重；庫區(qū)周邊部分林地郁閉度低。和村小流域的水土流失治理實踐表明，在賦石水庫集水區(qū)采取工程措施、林草措施、耕作措施、封育治理措施相結(jié)合的方式，構(gòu)建生態(tài)林、水保林+工程、經(jīng)濟林+工程和溝道防護4道體系，可有效控制水土流失，減少入庫泥沙。

賦石水庫總庫容2.18億m3，是浙江省安吉縣境內(nèi)一座以防洪為主結(jié)合灌溉、發(fā)電、供水等綜合利用的大(二)型水庫，同時也是安吉縣重要的飲用水源地。為發(fā)展經(jīng)濟，自20世紀90年代開始，地方政府鼓勵村民在上游集水區(qū)開墾種植板栗、白茶等經(jīng)濟作物，并全面墾復(fù)毛竹林。不合理的開發(fā)方式造成了嚴重的水土流失，加速了水庫的淤積。據(jù)統(tǒng)計，2012年賦石水庫淤積量達到1 000萬m3[1]。嚴重的淤積使得庫容減小，影響了防洪、灌溉、供水等效益的正常發(fā)揮，水庫淤積物中存在的大量鐵、錳等重金屬元素和氮、磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)影響了水質(zhì)，對城鄉(xiāng)居民飲水安全產(chǎn)生了不良影響。

根據(jù)《浙江省水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃》《浙江省水土保持規(guī)劃》和《浙江省水土保持條例》確定的水土保持工作目標，按照“山、水、田、林、路”綜合治理的原則，以小流域為單元，安吉縣在賦石水庫上游集水區(qū)開展的水土流失治理工作，有效減少了水庫淤積，保障了供水水質(zhì)。為給賦石水庫上游集水區(qū)和類似庫區(qū)今后的水土流失治理提供借鑒和參考，我們以安吉縣和村小流域水土流失治理項目為例，探討賦石水庫集水區(qū)的水土流失治理措施及設(shè)計經(jīng)驗。

1 小流域概況

和村小流域隸屬安吉縣杭垓鎮(zhèn)，流域面積34.97 km2，流域內(nèi)主要河道西溪直連賦石水庫庫尾。屬山地丘陵地貌，最高峰655 m，賦石水庫庫尾為該小流域最低點，高程85 m左右；多年平均降水量1 534 mm，多年平均氣溫15.5 ℃；土地利用類型以林地、園地(板栗、茶)為主，土壤類型屬紅壤土，植被類型屬亞熱帶北緣落葉、闊葉與常綠針葉混交林帶。

小流域所在區(qū)域?qū)僬憬√炷可?昱嶺水土流失重點預(yù)防區(qū)，該區(qū)域的水土保持措施體系以封育管護與自然修復(fù)、植被建設(shè)與恢復(fù)、面源污染控制、水庫植被緩沖帶、溝道防護體系以及耕作措施為主[2]。該流域水土流失面積15.18 km2，水土流失類型以水力侵蝕為主，集中在板栗林、茶園、毛竹林、河道兩側(cè)，平均土壤侵蝕模數(shù)1 300 t/(km2a)。造成水土流失的主要原因是：在坡地種植板栗、發(fā)展茶園及毛竹林全墾改造等致林下水土流失嚴重；溝道侵蝕沖刷嚴重；部分林地郁閉度低。

水土流失造成土地生產(chǎn)力降低，涵養(yǎng)水源等生態(tài)保護功能減弱，同時易風(fēng)化的花崗巖隨徑流沖刷進入河道，對賦石水庫造成了較為嚴重的泥沙淤積，影響水庫水質(zhì)，制約了當?shù)亟?jīng)濟與社會的可持續(xù)發(fā)展。

2 措施布局及設(shè)計

以小流域為單元，以坡面水系為切入點，以板栗林、毛竹林水土流失防治為抓手，以“定位置、定數(shù)量、定典型設(shè)計”為工作思路，因地制宜、因害設(shè)防、綜合治理。根據(jù)小流域地貌特征和水土流失規(guī)律，自上而下共布設(shè)4道防護體系，即生態(tài)林、水保林、經(jīng)濟林和溝道防護體系。

2.1 生態(tài)林防護體系

小流域內(nèi)竹、杉木、松等林地分布廣泛，部分林地郁閉度低，幼林、疏林、低效林居多，以輕度水土流失為主。

對于水熱條件可滿足植被自然恢復(fù)要求，且坡度較陡不宜進行人為擾動的區(qū)域采取封育治理措施進行生態(tài)修復(fù)。具體措施是通過建封育標牌，設(shè)置宣傳牌、加強病蟲害防治等，建立完善的封育治理技術(shù)體系。

封育措施可高效、快速地恢復(fù)林地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，加快水土流失治理步伐，形成保護生態(tài)、涵養(yǎng)水源、控制徑流泥沙的第一道防線。

2.2 水保林+工程防護體系

毛竹為安吉縣主要的經(jīng)濟林種之一，竹林區(qū)水土流失防治需充分考慮群眾的生產(chǎn)方式、經(jīng)濟收益等因素。以營造植物緩沖帶為主，推廣科學(xué)的竹林墾復(fù)技術(shù)為輔，減少林下水土流失，同時對現(xiàn)狀較好、可能發(fā)生水土流失的區(qū)域做好預(yù)防保護工作，從而提高林區(qū)整體水土保持效果。

2.2.1 營造植被緩沖帶

在輕度水土流失的毛竹種植區(qū)，結(jié)合現(xiàn)有植被分布，并充分考慮經(jīng)濟效益，在坡面沿等高線呈帶狀栽植萌蘗能力強、耐陰性能好的楊桐形成植被緩沖帶，延緩坡面徑流速度、增加入滲。每條緩沖帶栽植楊桐2行，株、行距均為1 m。當坡度≤30°時，緩沖帶間距8～10 m；當坡度>30°時，緩沖帶間距6～8 m。

2.2.2 推廣科學(xué)的竹林墾復(fù)技術(shù)

推廣科學(xué)的竹林經(jīng)營方式，如合理的采伐密度及竹齡組成、撫育管理方式等，既可提高林分的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，又可治理林下的水土流失。竹林復(fù)墾應(yīng)遵循“因地制宜、宜墾則墾、宜劈則劈”的原則。對于確需墾復(fù)的，可在坡度<20°的緩坡進行，坡度20°～30°的采取水平帶狀墾復(fù)，帶間距及帶寬均取3 m，隔年隔帶再翻墾；30°以上的陡坡地禁止翻墾。墾復(fù)由下坡向上坡進行全面深翻，平緩山地翻土深度為20～30 cm，翻土?xí)r盡量把雜草壓入土中，土塊一塊壓一塊，不要敲碎，坡度較陡的山地采取帶狀或塊狀深翻，翻土深度為10～20 cm[3]。通過深翻、施肥，培肥土壤，改善土壤性能，提高土壤涵養(yǎng)水源能力，達到保持水土的目的。

2.2.3 修生產(chǎn)道路及排水溝

生產(chǎn)道路主要在毛竹林現(xiàn)狀土質(zhì)生產(chǎn)道路基礎(chǔ)上進行硬化改造，道路寬2～3 m，采用10 cm厚碎石墊層+15 cm C20混凝土澆筑，并在山體側(cè)修建排水邊溝，以防止山體來水沖刷路面，有效防止水土流失。

生產(chǎn)道路設(shè)計應(yīng)盡量結(jié)合截、排水溝布設(shè)，兼做排水溝的應(yīng)設(shè)置跌水踏步，截、排水溝與生產(chǎn)道路交叉時，應(yīng)考慮布設(shè)過路排水管。

2.3 經(jīng)濟林+工程防護體系

2.3.1 套種更新

根據(jù)流域內(nèi)板栗林分布較廣的實際，選擇常綠且有經(jīng)濟效益的毛竹、楊桐作為板栗林套種樹種，選擇茶樹在坡面、坡腳營造植被緩沖帶，將絡(luò)石作為坡腳邊坡防護植物。

毛竹株行距4.5 m×4.5 m或4 m×4 m，楊桐株行距1.0 m×1.5 m或1.5 m×1.5 m，與已有板栗樹呈“品”字形栽植。在坡面沿等高線營造茶樹緩沖帶，緩沖帶間距10～15 m；坡腳茶樹緩沖帶栽植茶樹2行，株行距15 cm×15 cm，坡腳裸露坡面栽植絡(luò)石1行，株距0.5 m。

選用毛竹、楊桐套種既可保持水土，又可使板栗生產(chǎn)暫不受影響，待板栗樹種自然老化后，毛竹、楊桐正好出產(chǎn)，形成新的增收渠道。茶樹緩沖帶攔截坡面徑流，減少水土流失；邊坡坡腳栽植攀援植物絡(luò)石，可有效減少邊坡裸露，減輕水土流失。

2.3.2 坡面小型攔蓄排水工程

在板栗、茶園種植區(qū)實施坡面小型攔蓄排水工程，可增加林內(nèi)降水入滲率，攔蓄坡面徑流，有效減輕徑流沖刷產(chǎn)生的水土流失。

(1)截水溝。截水溝與坡面等高線平行，一般布置一道或多道，間距可根據(jù)山體坡度、匯水面積等確定，截水溝可匯集和有序排導(dǎo)徑流，防止徑流沖刷坡面。

截水溝采用兩種型式：Ⅰ型為土工布排水溝，布設(shè)在坡面位置較高處，溝槽開挖后鋪土工布，內(nèi)覆10 cm種植土后撒播草籽以達到減少沖刷保持水土的目的，溝深30 cm、底寬30 cm、溝壁坡比1∶0.5；Ⅱ型截水溝布置在坡面高程較低處，作為區(qū)域最低一道截水溝，既可以攔截坡面徑流泥沙，又可作為生產(chǎn)便道，該截水溝設(shè)計內(nèi)低外高，寬60 cm、深20 cm，采用15 cm厚C20混凝土澆筑。

截水溝設(shè)計時應(yīng)注意橫向土工布截水溝與縱向排水溝連接段防沖設(shè)計，防沖連接段一般取3～5 m，可采用砂漿抹面、砌磚或現(xiàn)澆混凝土的方式進行硬化。

(2)排水溝。排水溝與截水溝交叉，垂直等高線布設(shè)，用于排除截水溝匯集的地表徑流。排水溝終端連接蓄水池或天然排水道，走向可結(jié)合原溝道進行布置，設(shè)計標準采用10年一遇。斷面選用梯形或“U”形，當縱坡大于10%時，可設(shè)置沉沙井進行消能。

排水溝采用兩種形式，板栗林地采用T40型預(yù)制混凝土槽排水溝，茶園采用底寬40 cm、深40 cm，坡比為1∶0.5的梯形斷面植草磚排水溝。植草磚排水溝溝壁和溝底鋪設(shè)草坪磚，溝壁頂部壓單層標準磚以提高穩(wěn)定性，磚孔隙內(nèi)撒播草籽，雨天作為排水溝，晴天可以作為上山道路，作為上山道路時可結(jié)合地形設(shè)置跌水坎，方便行走。植草磚排水溝是一種生態(tài)型的排水溝，近些年在小流域綜合治理項目中應(yīng)用較多，其優(yōu)點是環(huán)保、生態(tài)、美觀，同時可結(jié)合上山道路，做成跌水坎，方便農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

兩種排水溝設(shè)計及選用時應(yīng)注意：①植草磚排水溝適用于坡度稍緩(15°以下)的山體或平地，施工時溝壁頂部的磚壓頂必不可少，可增強溝體穩(wěn)定性，溝內(nèi)空隙撒播草籽成活后可提高溝道耐沖性能；②與植草磚排水溝相比，T40型預(yù)制混凝土槽排水溝造價低，對山體坡度要求較低，耐沖性較高，但對施工質(zhì)量要求較高，易發(fā)生底部掏空導(dǎo)致槽體斷裂情況，因此對山體巖性也提出較高要求，必要時可增加基礎(chǔ)混凝土墊層；③植草磚排水溝與蓄水池、沉沙池相接處應(yīng)注意防沖問題，池體出口考慮3～5 m的防沖段，可用砂漿抹面予以硬化防沖。

(3)沉沙蓄水池。沉沙蓄水池設(shè)置在有一定集水面積，又缺少蓄水設(shè)施的坡面種植區(qū)，通過截、排水設(shè)施收集多余徑流，用于灌溉、施肥、打藥等。

池體采用敞開埋入式磚砌結(jié)構(gòu)，“日”字形，前池沉沙后池蓄水，兩池體間設(shè)隔墻并留溢流口，過水不過沙，池體前后與截排水溝連接，蓄水池蓄滿后多余徑流經(jīng)頂部溢流口排入排水溝。蓄水池設(shè)計6 m3和4 m3兩種規(guī)格，尺寸分別為3 m×2 m×1 m(長×寬×深)和2 m×2 m×1 m，底板采用20 cm厚C20混凝土澆筑，墻體和底板表面采用2 cm厚水泥砂漿抹面。

沉沙蓄水池設(shè)計時應(yīng)注意：①以方便農(nóng)戶取水為原則，盡量靠近生產(chǎn)道路；②以滿足沉沙為原則，尺寸不僅要考慮農(nóng)戶生產(chǎn)需要，還需計算坡面匯水，以達到沉沙的目的；③對有凍脹破壞現(xiàn)象的區(qū)域，宜采用混凝土結(jié)構(gòu)，必要時可考慮底板配筋；④注意截、排水溝與池體相接段的防沖設(shè)計，做到有效匯流蓄水，減少水土流失。

2.4 溝道防護體系

為攔截坡面及溝道上游泥沙，在溝道內(nèi)設(shè)置谷坊、攔沙壩，并對部分損毀護岸進行修復(fù)，在流域最低高程處形成防治水土流失減輕入庫泥沙的最后一道防線。

2.4.1 谷 坊

在坡面小型蓄排水工程下部溝道內(nèi)，選擇溝底比降較大、溝底下切劇烈的位置設(shè)置谷坊，鞏固并抬高溝床，穩(wěn)定溝坡、制止溝岸擴張。石谷坊采用C20細骨料混凝土砌塊石結(jié)構(gòu)，頂部采用15 cm厚C20混凝土壓頂。頂寬1 m，高1.5 m，迎水面坡比1∶0.4，背水面坡比1∶1，基礎(chǔ)深0.5 m，頂部設(shè)溢流口，寬0.6 m。

谷坊設(shè)計首先要考慮生態(tài)性，有條件的地方可設(shè)置植物谷坊，以增強景觀效果；其次是溢流口的寬度應(yīng)與現(xiàn)狀溝道寬度相當，以不影響過流能力為宜。

2.4.2 攔沙壩

安吉縣和村小流域花崗巖風(fēng)化嚴重，汛期水流常攜帶大量沙石抬高河床，在安吉縣具有典型代表性。為減少徑流中的沙石量、方便村民生活用水，在有季節(jié)性水流的溪溝內(nèi)，選擇村莊附近溝道狹窄處修建攔沙壩，設(shè)計標準為10年一遇。

攔沙壩用C20細骨料混凝土砌塊石砌筑，以不影響河道行洪為原則，壩體高1.3 m，其中基礎(chǔ)埋深0.8 m，壩頂寬1 m，迎水面坡比1∶0.4，背水面坡比1∶1，壩頂用20 cm厚C20混凝土壓頂，下游設(shè)5 m長C20細骨料混凝土砌塊石護坦，護坦下游開挖面拋大塊石護腳，為增強景觀性，壩體表面采用15 cm厚卵石貼面。

攔沙壩設(shè)計應(yīng)注意：①經(jīng)濟、生態(tài)相結(jié)合的原則，結(jié)合地方實際情況，主材可就地取材；②攔沙不阻水的原則，壩體不宜過高，不可影響河道行洪；③方便居民的原則，對有過河需要的，壩體頂部可設(shè)置成汀步，壩體上游可設(shè)置踏步或親水平臺，增加景觀功能；④對有灌溉需求的地方，可結(jié)合壩體標高設(shè)計引水渠道，方便農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。

2.4.3 護岸修復(fù)

對部分護岸坍塌、沖刷、溝蝕較嚴重的河道，通過建設(shè)生態(tài)護岸的方法進行加固，并在兩岸大量種植柳樹、楓楊等植物，通過其發(fā)達的根系固堤護坡、過濾和緩沖徑流[4]，減少入庫泥沙量。

護岸設(shè)計選用格賓網(wǎng)形式，即在沖刷較強的河道凸岸采用格賓網(wǎng)箱+生態(tài)網(wǎng)墊護坡，在沖刷相對較弱的河道凹岸，采用純格賓網(wǎng)墊護坡。為防止網(wǎng)墊溜坡，純格賓網(wǎng)墊護坡鋪設(shè)時下部預(yù)留一定的水平鋪設(shè)段，長度按照2倍最大沖刷深度考慮，取2 m。

考慮到生態(tài)景觀性，應(yīng)在護岸頂部設(shè)置河道護岸林，可選擇楓楊、垂柳作為沿河坡頂綠化樹種，細葉水團花、南川柳作為間植灌木，狗牙根、絡(luò)石作為坡面護坡植物。

護岸設(shè)計應(yīng)注意以下幾點：①考慮生態(tài)性，選用植被防護技術(shù)與工程防護技術(shù)有機結(jié)合的綜合護坡工程[5]，如框格護坡、格賓擋墻護坡、生態(tài)袋、松木樁等；②位于村莊附近的，可結(jié)合美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，設(shè)置沿河景觀帶、親水平臺等，為居民提供休閑活動場所；③生態(tài)格賓擋墻及網(wǎng)墊護坡對塊石需求量大，適用于石材豐富并且取用方便的區(qū)域，為增強坡面穩(wěn)定性，網(wǎng)墊護坡坡度不宜陡于1∶1.5；④坡面的覆土應(yīng)分層實施，并避開汛期，防止沖刷造成二次水土流失，必要時可采用生態(tài)袋填土進行坡面覆土，以提高穩(wěn)定性及植物成活率。

3 結(jié) 語

根據(jù)《水土保持綜合治理效益計算方法》[6]，小流域各項措施實施后，保土量3.33萬t/a，蓄水量41.91萬m3/a，直接經(jīng)濟效益1 493萬元。

坡面小型攔蓄排水工程布設(shè)在經(jīng)濟效益較好的板栗林及茶園區(qū)塊，在防治林下水土流失的同時，又可為農(nóng)戶生產(chǎn)作業(yè)提供便利；板栗林、毛竹林的套種更新技術(shù)，將明顯改善小流域內(nèi)林分結(jié)構(gòu)，增加地表植被覆蓋率，在治理水土流失的同時，又給農(nóng)民增加了新的創(chuàng)收途徑；溝道防護體系中的攔沙壩和護岸修復(fù)，在保障附近居民生產(chǎn)生活安全的同時，又直接減少了入庫泥沙。

通過構(gòu)建自上而下4道水土流失防護措施體系，可有效地減輕區(qū)域水土流失，減少賦石水庫入庫泥沙量，保證河道入庫水質(zhì)，對明顯改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、提高人居環(huán)境、推動區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展有良好的作用。

[1] 李寶虎，俞益銘. 賦石水庫清淤工程的效益評價[J].浙江水利科技，2014(2)：80-81.

[2] 杭州大地科技有限公司.安吉縣水土保持規(guī)劃[R].安吉：安吉縣水利局，2015：3.

[3] 李國華. 毛竹林地水土流失特點及其防治[J].亞熱帶水土保持，2008，20(3)：57-58.

[4] 江影，陸芳春，張錦娟.等，浙江省生態(tài)清潔小流域建設(shè)的實踐與思考[J].浙江水利科技，2014(2)：5-7.

[5] 中國水土保持學(xué)會水土保持規(guī)劃設(shè)計專業(yè)委員會.生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持設(shè)計指南[M].北京：中國水利水電出版社，2011:80-91.

[6] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.水土保持綜合治理效益計算方法：GB/T 15774—2008[S].北京：中國標準出版社，2009：3-7.

(責(zé)任編輯 張培虎)

S157.2

A

1000-0941(2016)12-0026-04

婁平平(1983—)，女，山東聊城市人，工程師，碩士，主要從事水土保持規(guī)劃、監(jiān)測等工作。

2016-09-09