黃土高原溝頭防治措施淺析

王振飛

（子洲縣水利局，陜西 子洲 718409）

1 概況

子洲縣屬黃土高塬溝壑區(qū)，全縣總土地面積2368.7 km2，水土流失面積1583 km2，土壤侵蝕模數(shù)由每年260 t/km2成倍向南逐漸遞增到2800 t/km2，溝頭延伸加快，溝道下切嚴重，造成的直接后果是農(nóng)田坍塌減少、道路毀壞、村鎮(zhèn)搬遷。為了探索溝頭防治，通過認真比選，子洲縣水務局決定以七里村為典型代表進行溝頭防護試點建設。

2 七里村水土流失現(xiàn)狀及特點

2.1 水土流失現(xiàn)狀

七里村位于子洲縣城南部，總面積4.29 km2，人口1086口人，植被覆蓋率19%。屬北溫帶大陸性濕潤易干旱季風氣候，多年平均降雨量625 mm。七里村土壤由黃綿土和黑壚土等構(gòu)成，水土流失面積4.29 km2，其中強度水土流失面積1.8 km2，占流失面積42%。嚴重的水土流失使得七里村經(jīng)濟發(fā)展緩慢，地方政府和群眾對水土保持工程建設要求迫切、重視程度高。

2.2 水土流失的特點及成因

七里村溝頭水土流失主要是濺蝕、面蝕、溝蝕和重力侵蝕，其主要特點為：

（1）自然因素加劇了水土流失。受季風的影響，降水年內(nèi)分配嚴重不均，多集中在6月～9月，占全年的75.7%，且多以暴雨形式出現(xiàn)。降雨強度遠遠大于地面的入滲強度，雨后的徑流量較大，依勢隨坡，席卷塬面，蠶食耕地，切割沖溝，匯集下塬，使溝頭不斷延伸，溝壁擴張，塬面逐年縮小。

（2）地形地貌加大了治理難度。受塬面的地形地貌的限制，居民區(qū)在塬心，地面較平的塬心人類活動頻繁，公路、村莊、場地、村前廣場等設施增加了集水因素，同時又減弱了蓄水能力，導致了雨后的徑流不能蓄于耕地，加大了溝蝕的強度。

（3）綜合治理措施難以配置。要保塬，必須實行水不下塬綜合治理，但是塬面盡是農(nóng)田和果園，不能固定種樹種草、建淤地壩；特別是難以在一個小的治理單元內(nèi)布置綜合措施，這種客觀因素要求人們在綜合治理上選擇新的突破口。

（4）水力侵蝕集中。塬面村莊和道路多建于高處，塬面多呈坡地，雨后易于形成徑流，面蝕產(chǎn)生的懸移質(zhì)和推移質(zhì)順流而下，隨著徑流的產(chǎn)生集中侵蝕力不斷增強，最終導致溝蝕。徑流集中匯集后進入胡洞，使切溝不斷加深，直至溝頭排入溝底，導致溝頭溯源而上，重力侵蝕加劇。

（5）重力侵蝕嚴重。溝壑區(qū)溝頭發(fā)育較快，一公里以上的溝壑就有2條、塬面有胡同3條。每逢下雨，塬面徑流沖向溝底，使得溝頭不斷延伸，溝底下切，溝岸擴張，不斷蠶食塬面。據(jù)調(diào)查七里村的東溝、西溝沒有治理的溝頭每年以1.5 m的速度向塬心延伸，治理好的溝頭由于排水不暢，也時有滑塌現(xiàn)象，所以重力侵蝕已成為保塬、固溝的一大課題。

3 七里村水土流失存在問題

3.1 澇池毀壞嚴重，集水溝頭延伸加快

子洲縣沒有建澇池或澇池已被填埋多年的村莊，匯水溝頭延伸加快，水土流失較為嚴重。七里村較為典型，沒有建澇池，村東兩條大的集水溝溝頭延伸加快，已毀壞兩條生產(chǎn)路，損失農(nóng)田十幾畝。

3.2 非生產(chǎn)用地快速增加，地表徑流總量加大

七里村1980年到現(xiàn)在的30多年間，因溝頭延伸滑塌毀壞農(nóng)田200多畝。同時，20世紀70年代到現(xiàn)在非生產(chǎn)用地擴大1.2倍。非生產(chǎn)用地的增加，在塬面形成了新的徑流匯集面，在塬邊產(chǎn)生破壞力更強的溝頭切割與延伸，水土流失加劇。

3.3 蓄排型水保工程設施建設滯后

該村在近20年來農(nóng)村村莊建設不斷擴大，卻沒有新建澇池或其它水保工程設施；該村在加快新農(nóng)村的建設過程中，也沒有配套排小型水保蓄水設施；該村大型基建項目的建設，擾動和改變了原地物地貌，尤其是公路、村莊巷道硬化面積越來越大，增加了新的地表徑流。而建設項目因財政困難或配套資金不到位，沒有實行水土保持設施“三同時”制度，水土流失嚴重。

3.4 農(nóng)田失修，地表徑流攔蓄能力差

雖然七里村非常重視基本農(nóng)田建設，但是維修和鞏固基本農(nóng)田的機制和措施沒有及時跟進，加之近幾年連年雨量增加，基本農(nóng)田水毀嚴重。幾乎村村都有沖垮的地塄、鹼畔，水毀土地沒有得到及時修復，一遇較強降雨，徑流匯集，加劇水土流失。

4 溝頭防治措施

針對七里村溝頭破壞特點，其防治工作思路為保塬、護坡、固溝。以村組為單元，工程、生物和耕作措施科學搭配，山水田林路綜合治理。塬面開展舊村還田和集水工程澇池建設，配套生產(chǎn)路，修筑溝邊埂和小型水保設施。坡面實行大封禁，小治理，修建排水渠，塬邊溝峁種樹的治理模式。依靠自然和人為力量共同修復植被，生物措施根據(jù)不同地理條件，采取喬木、灌木和種草相結(jié)合，建立塬、坡、溝三道立體防線，控制水土流失，實現(xiàn)保塬固溝目標。

4.1 澇池工程設計

溝頭以上塬面集水面積較大，應布設小型蓄水工程澇池，以減少地表徑流匯集溝頭。依據(jù)國家技術(shù)規(guī)范和《雨水集蓄利用技術(shù)與實踐》[1]中關于澇池設計的要求，澇池布設在村西低凹處，與排水溝（或排水型截水溝）的始端相連，以容蓄塬面雨水。沉沙池一般布設在澇池進水口的上游附近。排水明渠（或排水型截水溝）排出的水量，先進入沉沙池，泥沙沉淀后，再將清水排入池中。

4.1.1 蓄水池總?cè)萘?/p>

混凝土襯砌的蓄水池，襯砌中應專設進水口與溢洪口；土質(zhì)蓄水池的進水口和溢洪口，應進行混凝土襯砌。并用矩形寬頂堰流量公式校核過水斷面。經(jīng)計算：澇池按照30年一遇洪水設計，洪水總量為0.38萬m3；30年一遇洪水校核，洪水總量為0.54萬m3，經(jīng)計算澇池設計容積為5496 m3，能一次攔蓄30年一遇校核洪水。結(jié)合實際地形，確定澇池容積為6500 m3，當遇到50年一遇洪水時，能一次全部攔蓄。當遇到特大洪水時由排水明渠引流到下游臺階地。澇池形狀為不規(guī)則圖形，池深4.5 m，池邊埂基礎做300 mm厚3∶7灰土墊層，砌筑0.6 m的砌磚圍墻，設置1.5 m高圍欄，澇池邊鋪設2 m寬的水泥磚，外做2 m寬綠化帶，栽植油松和柳樹，樹高1.2 m以上，間隔5 m，綠化帶周邊設置。

4.1.2 澇池引水渠和沉淀池

按照子洲縣10年一遇洪峰模數(shù)為14 m3/km2，村莊匯流面積140畝，洪峰流量為1.31 m3/s,排洪渠斷面設計為矩形斷面，渠底比降i=1/50。來水首先引水明渠然后進入沉淀池，再經(jīng)明渠入澇池。引水渠和沉淀池均為混凝土澆筑，矩形斷面，寬0.8 m，深0.75 m，渠長30 m，進入澇池引水渠底板為階梯式；排水明渠和引水渠尺寸相同，為矩形斷面，寬0.8 m，深0.75 m，渠長10 m。沉淀池為長方形，長3 m，寬0.8 m、深1.25 m。為鋼筋混凝土池體，3∶7灰土墊層0.3 m,素混凝土墊層0.15 m,鋼筋混凝土底厚0.1 m,側(cè)墻寬0.1 m,蓋板厚0.1 m。

4.2 塬邊道路岸坡防護工程

村南生產(chǎn)路兩面溝頭侵蝕嚴重造成村南生產(chǎn)路狹窄，群眾通行困難，尤其在收獲季節(jié)，給人民群眾帶來很大的不便。因此決定對村南道路進行加寬加高。加高8 m，長度為50 m，加寬5 m，上下坡比為1∶2，并配套混凝土隔離墩。土壩與兩岸坡接合，必須隨壩面逐層升高。土岸須將岸坡削到大于1∶1的斜坡，以保證壩與岸坡結(jié)合緊密。壩體橫向接逢結(jié)合坡度不應陡于1∶3。壩坡應多填0.4 m～0.5 m。

4.3 排水渠設計

依據(jù)中華人民共和國《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》[2]，排水溝布設在防汛道路陡坡兩側(cè)，用以排除不能容納的地表徑流。排水溝的終端連接蓄水池。本次規(guī)劃布設排水渠0.5 km，采用混凝土明渠。防汛道路長1300 m，分為6段，長度為0.6 km。排水渠匯流后進入蓄水池，集水面積為1.32畝。排水渠設計流量計算采用10年一遇洪水標準進行計算，按照子洲縣10年一遇洪峰模數(shù)為14 m3/km2，村莊匯流面積1.32畝，洪峰流量為0.01 m3/s,排水渠斷面設計為矩形斷面，渠底比降i=1/5。

根據(jù)洪峰流量按照明渠均勻流公式計算排洪渠斷面,由明渠均勻流公式計算：

式中：C 為謝才系數(shù)，C=（1/n）R1/6，28.59；W 為過水斷面積，0.16 m2；X為濕周，1.2 m；B為排水渠底寬，0.4 m；h為排水溝水深，0.4 m；R=（W/X），0.133；i為渠道比降，1/5；Q 為排水渠流量，m3/s。

經(jīng)計算，明渠均勻流為0.75 m3/s，因此確定排水渠為矩形斷面，底寬為0.4 m,高0.4 m，蓋板厚0.06 m,采用混凝土襯砌，3∶7灰土厚0.15 m，側(cè)墻厚0.1 m,底板厚0.1 m。

4.4 塬邊防護和溝頭壩工程設計

項目區(qū)溝道內(nèi)地形支離破碎，溝頭前進、溝岸擴張較為嚴重，根據(jù)實際情況，塬邊防護工程采用蓄水型溝頭防護工程中的圍埂式。設置在溝頭以上的3 m～5 m處，沿等高線圍繞溝頭修筑土埂，全部攔蓄上面來水。本次規(guī)劃塬邊防護工程0.45 km，溝頭壩2座。溝頭壩為土質(zhì)梯形斷面，壩高因溝邊地形而定一般為0.8 m～1.5 m，頂寬0.8 m，內(nèi)外坡比1∶1，用土料填筑壓實。溝邊埂沿等高線順溝邊布置，一般位置距溝頭3 m～5 m，圍埂高 0.5 m～0.8 m，頂寬 0.8 m，內(nèi)外坡比 1∶1，用土料填筑壓實。內(nèi)坡外側(cè)栽植速生根系發(fā)達的樹種，外坡種草護埂。

4.5 小型蓄水池工程設計

為了匯流防汛道路洪水，在防汛道路陡坡段新修小型蓄水池6座，匯流洪水，做到水不下溝。標依據(jù)國家技術(shù)規(guī)范和《雨水集蓄利用技術(shù)與實踐》中關于蓄水池設計的要求，按照子洲縣10年一遇洪量模數(shù)為2.64萬m3/km2，防汛道路長1300 m，分為6段攔蓄，每段一次可攔蓄23.3 m3，結(jié)合實際地形確定6個蓄水池，容積為25 m3。蓄水池形狀為長方形，池長5 m，池寬2.5 m,池深2 m，其中設計池深1.8 m,安全超高0.2 m。

5 結(jié)語

黃土高原溝頭防治工作難度較大，通過對七里村的溝頭破壞和水土流失成因分析，進行小型水利工程保塬固溝建設，為七里村構(gòu)筑了較為安全的塬、坡、溝綜合治理模式，生態(tài)、社會和經(jīng)濟效益相得益彰。這種小型水利工程的護溝建設思路和模式在黃土高原區(qū)值得借鑒和參考。