白盆珠水庫(kù)庫(kù)區(qū)水土流失現(xiàn)狀及綜合整治措施研究

丁業(yè)滔

(廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司，廣東 廣州 510000)

白盆珠水庫(kù)是廣東省惠州市管轄下的水利樞紐工程，始建于1959年10月，1984年9月29日主壩建成下閘蓄水，功能以防洪、供水為主，兼顧灌溉、發(fā)電。工程按500年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，5000年一遇洪水校核，總庫(kù)容12.2億m3，屬大(I)型水庫(kù)。主壩建于白盆珠峽谷處，采用混凝土空心支墩重力壩結(jié)構(gòu)，壩頂高程88.2m，壩頂寬6.0m，最大壩高66.2m，壩頂長(zhǎng)240m。副壩兩座，一座建于橫崗萬(wàn)福庵坳口，一座建于條形山，為均質(zhì)土壩，整個(gè)庫(kù)區(qū)有石澗、黃瑤、三坑、橫坑、馬山、寶口、高潭等近10條支流流入水庫(kù)。庫(kù)區(qū)水土流失綜合整治工程計(jì)劃分兩期實(shí)施，第一期已在2009～2011年實(shí)施。為進(jìn)一步鞏固國(guó)家級(jí)水利生態(tài)風(fēng)景區(qū)的良好生態(tài)環(huán)境，根據(jù)水庫(kù)庫(kù)區(qū)水土流失綜合整治整體規(guī)劃[1- 4]，本項(xiàng)目通過(guò)進(jìn)一步對(duì)庫(kù)周崩崗侵蝕區(qū)、面蝕溝蝕區(qū)進(jìn)行綜合治理，采取溝頭防護(hù)、土(石)谷坊、水平溝工程、植林種草、封山育林，治理項(xiàng)目區(qū)4326hm2水土流失面積，形成良好的生態(tài)環(huán)境和有力的水資源保護(hù)屏障。

項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)東北高西南低，區(qū)域內(nèi)地表破碎、溝壑縱橫。坡面陡峭、坡向多變，坡度多在10°～30°之間。項(xiàng)目區(qū)屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫20.6℃，多年平均年降雨量1898.2mm。降水年內(nèi)分布不均勻，一年中80%以上的降水量集中在4～9月，但雨熱同期，有利于植物生長(zhǎng)。西枝江為山溪性河流，多年平均徑流量為10.7億m3。由于項(xiàng)目區(qū)溝道的比降較陡，每逢暴雨發(fā)生時(shí)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的地表受到暴雨和洪水的嚴(yán)重侵蝕[4- 7]，大量泥沙被水流挾帶進(jìn)入山溝，通過(guò)各條山溝匯入白盆珠水庫(kù)。項(xiàng)目區(qū)土壤分布有赤紅壤、紅壤、黃壤，地帶性植被屬于亞熱帶季雨林，庫(kù)區(qū)周圍林木植被主要以人工林、灌叢為主，林草覆蓋率達(dá)86%。

1 項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)狀及成因

1.1 水土流失現(xiàn)狀

通過(guò)分析《廣東省第四次水土流失遙感普查成果報(bào)告》和實(shí)地踏勘，庫(kù)區(qū)已治理水土流失面積累計(jì)達(dá)3484hm2，項(xiàng)目區(qū)水土流失面積由1984年的7810hm2減少為目前的4326hm2。水土流失面積占項(xiàng)目區(qū)總面積的5.05%，主要以面狀侵蝕、溝狀侵蝕為主[8- 10]，同時(shí)有多處崩崗侵蝕。其中，強(qiáng)度侵蝕面積14.15hm2，占總土地面積的0.02%；中度侵蝕面積2813.37hm2，占總土地面積的3.29%；輕度侵蝕面積1498.09hm2，占總土地面積的1.75%。土壤平均侵蝕模數(shù)為2012t/(km2·a)，每年流失土壤約8.70萬(wàn)t。水土流失區(qū)特別是強(qiáng)度侵蝕區(qū)主要集中在水庫(kù)周邊，流失泥沙很快進(jìn)入水庫(kù)，對(duì)水庫(kù)造成直接危害。一方面影響水庫(kù)水質(zhì)，暴雨致使周邊水面變黃，更重要的是泥沙淤積嚴(yán)重侵害水庫(kù)庫(kù)容。同時(shí)區(qū)內(nèi)水土流失也影響了當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活。

1.2 水土流失成因

1.2.1 自然因素

(1)降雨：項(xiàng)目區(qū)年平均降雨量為1898.2mm，雨量充沛，但年內(nèi)分配不均勻，汛期(4～9月)降雨量占全年的80%以上，且降雨強(qiáng)度大。降雨對(duì)地面的沖刷是產(chǎn)生水土流失的主要原因。

(2)地形地貌：以山地、丘陵為主，并有河谷平原，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，地表坡碎、坡向多變、相對(duì)高差可達(dá)1100m，坡度多在10°～30°之間。由于地面坡度較大，降雨易形成地表徑流，造成水力侵蝕。

(3)地表組成物質(zhì)：主要巖石有花崗巖、砂頁(yè)巖和砂礫巖，花崗巖所形成的風(fēng)化層主要特征是含沙量大、土壤結(jié)構(gòu)性差，當(dāng)?shù)乇碇脖辉獾狡茐模韺油劣袡C(jī)質(zhì)及氮磷鉀養(yǎng)分隨之流失，造成土壤退化，甚至出現(xiàn)崩崗侵蝕，水土流失劇烈。砂頁(yè)巖和砂礫巖發(fā)育成的紅巖土系表層持水能力差，恢復(fù)植被困難。

1.2.2 人為因素

(1)白盆珠水庫(kù)建設(shè)的因素：白盆珠水庫(kù)于1959年12月動(dòng)工興建，1960年8月因國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整而停建，1977年復(fù)建。水庫(kù)停、復(fù)建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)25年，移民多，樹木亂砍濫伐相當(dāng)嚴(yán)重，建設(shè)期間沒(méi)有采取有效的保護(hù)措施，致使庫(kù)區(qū)植被遭受大面積破壞。

(2)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較低的因素：雖然近年來(lái)項(xiàng)目區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了一定成果，但仍然低于惠東縣平均水平，屬于落后的山區(qū)。當(dāng)?shù)卣娃r(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的過(guò)低，導(dǎo)致他們只能對(duì)當(dāng)?shù)亓植葙Y源進(jìn)行索取，而沒(méi)有能力對(duì)當(dāng)?shù)亓植葸M(jìn)行保護(hù)和建設(shè)，從而加劇了當(dāng)?shù)氐乃亮魇А?/p>

2 整治措施典型設(shè)計(jì)

2.1 崩崗治理工程

通過(guò)“上攔、下堵、中間?；蛳鳌钡拇胧Ⅲw控制崩崗的水土流失。

(1)對(duì)于崩口上游匯水區(qū)，應(yīng)根據(jù)不同的地形和坡度采取截排水措施，阻止坡面徑流進(jìn)入崩口。

(2)對(duì)于崩口內(nèi)的崩壁，應(yīng)首先削坡修階，穩(wěn)定邊坡，在種樹種草，鞏固崩壁。

(3)對(duì)于崩崗的底部治理，應(yīng)從上到下布設(shè)土谷坊群，攔截洪水泥沙，并在崩崗口修建符合設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)的攔沙壩。

防御暴雨設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：

(1)截水溝按5年一遇24h暴雨設(shè)計(jì)。

(2)土谷坊按10年一遇24h暴雨設(shè)計(jì)。

(3)攔沙壩按10年一遇24h暴雨設(shè)計(jì)。

2.1.1 截水溝設(shè)計(jì)

(1)沿崩口頂部外沿5m左右布設(shè)截水溝式溝頭防護(hù)工程，從崩口頂部正中向兩側(cè)延伸，截水溝以能防止坡面徑流進(jìn)入崩口為準(zhǔn)。

(2)截水溝應(yīng)布設(shè)在崩口頂部正中，截水溝應(yīng)沿等高線布設(shè)，在兩側(cè)則應(yīng)按一定坡降布設(shè)，并在溝口設(shè)消力池。

(3)截水溝斷面應(yīng)采用半挖半填的溝埂式梯形斷面，斷面大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算確定。

2.1.2 崩壁臺(tái)階設(shè)計(jì)

(1)崩壁臺(tái)階寬0.5～1.0m，高0.8～1.0m，臺(tái)面向內(nèi)呈5°～10°反坡。外坡：實(shí)土為1∶0.5，松土為1∶0.7～1∶1.0。

(2)崩壁坡度上部宜陡，下部可緩，土質(zhì)上部應(yīng)結(jié)實(shí)，下部疏松。臺(tái)階從上到下應(yīng)該逐步加大寬度，縮小高度，同時(shí)放緩?fù)馄隆?/p>

(3)在每一坡面各級(jí)臺(tái)階的兩端，從上到下宜修筑排水溝，塊石襯砌或種草皮防沖。

2.1.3 土石谷坊(攔沙壩)設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑材料，分為石谷坊和土谷坊。由于項(xiàng)目區(qū)交通不便，本項(xiàng)目主要按土谷坊進(jìn)行設(shè)計(jì)，局部有較高穩(wěn)定要求的考慮石谷坊。根據(jù)溝道自然條件情況，選擇谷坊類型因地制宜，抗滑抗傾，能蓄能泄。谷坊規(guī)格和數(shù)量根據(jù)實(shí)際情況和那功能要求確定。谷坊壩址要求“口小肚大”，溝底、岸坡地形、地質(zhì)條件良好，谷坊群由高到低、從上往下逐級(jí)進(jìn)行。谷坊斷面一般為梯形，采用定型設(shè)計(jì)，土谷坊、干砌石谷坊和漿砌石谷坊參數(shù)見(jiàn)表1，設(shè)計(jì)斷面如圖1(a～c)所示。谷坊的溢洪道采用漿砌石砌筑，其規(guī)模根據(jù)計(jì)算確定，斷面為矩形，也采用定型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2，設(shè)計(jì)斷面如圖1(d)所示。

表1 谷坊壩高參照表

圖1 谷坊典型設(shè)計(jì)圖

自然坡度/(°)截水溝土埂底寬/cm溝深/cm內(nèi)坡坡比外坡坡比開挖/m3頂寬/cm外坡坡長(zhǎng)/m填筑/m3說(shuō)明5～1550601∶11∶10.79401.910.76中心線挖深34cm15～2550601∶11∶10.57501.170.52中心線挖深49cm25～3550601∶11∶10.31400.590.27中心線挖深54cm

表2 溢洪口斷面尺寸計(jì)算表

2.1.4 水平溝設(shè)計(jì)

在坡面中上部的坡面區(qū)依地勢(shì)分段布置水平溝，坡面較長(zhǎng)時(shí)布設(shè)兩級(jí)或三級(jí)，較短時(shí)布設(shè)一級(jí)，利用水平溝排導(dǎo)山坡雨水。坡面水平溝類型采用少蓄多排型，坡面來(lái)水量計(jì)算同溝頭防護(hù)。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)土地坡度組成，對(duì)主要集中的坡度5°～15°、15°～25°、25°～35°進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)及工程量對(duì)比。在保持挖填基本平衡的前提下，確定截水溝中心線的開挖深度。水平溝的斷面設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表3，設(shè)計(jì)斷面圖如圖2所示。

圖2 水平溝設(shè)計(jì)斷面

2.1.5 林草措施

2.1.5.1 喬木林

水土保持喬木林包括大葉相思、樟樹、荷木、蔭香和楓香，項(xiàng)目區(qū)陽(yáng)光充足，水源涵養(yǎng)高，土壤相對(duì)肥沃，栽種以大葉相思、樟樹和荷木為主，蔭香和楓香作為點(diǎn)綴種植。其中荷木、蔭香和楓香適宜在陰坡種植。造林立地條件類型為花崗巖赤紅壤，土層較厚，但肥力一般。為提高荒山造林的成活率，采取塊狀整地的辦法，有利于涵養(yǎng)水源。根據(jù)不用地塊現(xiàn)狀土壤侵蝕模數(shù)、原有植被覆蓋情況的不同而進(jìn)行水土保持喬木林補(bǔ)植，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，中度侵蝕區(qū)域補(bǔ)植密度為1200株/hm2，有崩崗侵蝕區(qū)域補(bǔ)植密度為1800株/hm2。造林株距、行距規(guī)格為2m×2m。

造林技術(shù)要求：(1)整地：在春季進(jìn)行塊狀整地，規(guī)格為0.4m×0.4m、深0.4m，回填表土0.2m?？?、埂間留出0.2m旱臺(tái)。整地時(shí)要求品字形排列，表土、心土分置，拍光土埂。(2)栽植：春季人工植苗造林，栽植時(shí)苗木蘸泥漿，直立于穴中，保持根系舒展，并分層覆土踏實(shí)，埋土到地面以上2～3cm，栽后澆水。(3)撫育管理：共3年5次，前2年每年2次，第3年后每年1次。每年對(duì)穴內(nèi)要松土、除草，并進(jìn)行必要的補(bǔ)植和澆水。

2.1.5.2 人工種草

項(xiàng)目區(qū)的人工種草主要是林下草及護(hù)坡草。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)多年水土保持經(jīng)驗(yàn)，目前適應(yīng)項(xiàng)目區(qū)條件的主要草種有糖蜜草、百喜草、狗牙根等，對(duì)于溝頭防護(hù)、水平溝等開挖坡面撒播糖蜜草；對(duì)于崩崗內(nèi)淤積地或削坡開級(jí)平臺(tái)則選用糖蜜草；對(duì)于水土流失的坡面林下采用條播百喜草和狗牙根混種。

2.2 庫(kù)區(qū)道路及清淤

項(xiàng)目區(qū)嚴(yán)重水土流失區(qū)溝壑縱橫，交通不便，為了項(xiàng)目順利實(shí)施、創(chuàng)建水文水質(zhì)檢測(cè)通道和配合水利風(fēng)景區(qū)的建設(shè)，以及便于庫(kù)區(qū)監(jiān)督管理和應(yīng)急搶險(xiǎn)，擬建設(shè)庫(kù)區(qū)道路13.6km。擬建庫(kù)區(qū)道路位于庫(kù)區(qū)主壩左岸，始于水庫(kù)管理局附近，設(shè)計(jì)道路路面寬度4m，鋪沙石10cm，路基邊坡比根據(jù)不同地質(zhì)和高度選用不同坡率。部分高挖填邊坡進(jìn)行綜合防護(hù)，高挖方側(cè)上邊坡修筑截水溝，道路內(nèi)側(cè)開挖排水溝。

白盆珠水庫(kù)水土流失導(dǎo)致大量泥沙下泄，造成白盆珠水庫(kù)庫(kù)區(qū)淤積，根據(jù)《西枝江(鷹爪橋下游3km～西來(lái)庵口河段)河道地形測(cè)量、斷面測(cè)量成果報(bào)告》，西來(lái)古剎山腳至鷹爪橋下約9km河段共有約200萬(wàn)m3淤積，主要以含泥中細(xì)砂、中粗砂。為保持庫(kù)區(qū)庫(kù)容的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展，建議針對(duì)西來(lái)古剎山腳至鷹爪橋下約9km河段進(jìn)行清淤。庫(kù)區(qū)清淤施工安排在枯水期，采用抓斗式挖泥船施工。

3 結(jié)論

在查明了白盆珠水庫(kù)庫(kù)區(qū)水土流失狀況的基礎(chǔ)上，通過(guò)采取截水溝、崩壁臺(tái)階、土石谷坊、水平溝、林草措施以及庫(kù)區(qū)道路和清淤等水土流失綜合整治措施，將有效攔截泥沙，增加流域的林草覆蓋率，有效地改善庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境，對(duì)保護(hù)整個(gè)東江流域供水資源，促進(jìn)東江中上游地區(qū)水土保持生態(tài)建設(shè)，保障中下游地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)繁榮和穩(wěn)定具有重大意義。

[1] 牛海東, 胡向紅, 趙衡, 等. 白楊河鎮(zhèn)水庫(kù)水土保持生態(tài)景觀規(guī)劃理念與實(shí)踐[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2017(09): 20- 22+39.

[2] 許峰, 嚴(yán)慕綏, 李智廣, 等. 黃河拉加峽谷地區(qū)典型流域水土流失調(diào)查分析[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2009(08): 17- 19.

[3] 牛蘭蘭. 九甸峽水利樞紐工程水土保持措施應(yīng)用效果研究[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2016(10): 142- 143+147.

[4] 陳夢(mèng)華, 張航釩. 莊里水庫(kù)工程移民安置過(guò)程中水土流失及防治對(duì)策[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2010(06): 41- 42.

[5] 安娜. 加強(qiáng)水土保持建設(shè) 保護(hù)碧流河水庫(kù)水質(zhì)安全[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2015(02): 21- 23.

[6] 彭華玲. 新疆瑪納斯河上游水土流失現(xiàn)狀及防治對(duì)策[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2010(03): 33- 34+37.

[7] 王勇. 烏斯?jié)M河道整治工程水土保持設(shè)計(jì)[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2012(01): 40- 42.

[8] 劉長(zhǎng)君. VIC模型在大洋河流域水土流失模擬研究中的運(yùn)用[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2016(04): 59- 61.

[9] 秦一博. 大伙房水庫(kù)小流域水土保持綜合治理措施的探討[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2015(03): 100- 102.

[10] 秦璐, 楊宗杰, 陳珊. 衛(wèi)星水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程水土保持設(shè)計(jì)[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2012(06): 73- 75.