虎莊流域侵蝕溝溝頭防護(hù)工程及柳樁編籬谷坊布設(shè)探析

王海龍

（遼寧省營(yíng)口水文局, 遼寧 營(yíng)口 115003）

1 概述

虎莊小流域位于大石橋市虎莊鎮(zhèn),區(qū)域所在大石橋市虎莊鎮(zhèn)總土地面積8580.2 hm2,其中虎莊三街土地面積340.67 hm2,虎莊流域土壤侵蝕面積224.67 hm2,占土地總面積的2.48%。

通過(guò)外業(yè)對(duì)侵蝕溝的實(shí)際勘察,溝道的上游很陡,下游很平坦。上游以切割擴(kuò)張為主,下游以擴(kuò)張為主。工程區(qū)內(nèi)大部分的侵蝕溝都是水線溝,承擔(dān)著排出上游雨水的功能,根據(jù)侵蝕溝的排水特點(diǎn),總體布局應(yīng)采取侵蝕溝上游攔沙、減少洪峰、防止溝道發(fā)育、下游排洪等措施[1]。由于水土流失渠道在汛期供水量大,有必要首先采用工程措施減輕水土流失,并保護(hù)正常植物生長(zhǎng)措施,以防止初期植物受到洪水的損害。

根據(jù)工程布置原則,對(duì)各種工程類型進(jìn)行比選,可比選的工程類型主要為下游溝道內(nèi)的溝道岸灘防護(hù)工程,只采用石籠、土質(zhì)自然邊坡、漿砌石、混凝土、植物護(hù)坡、生態(tài)袋防護(hù)等工程措施,在這些可選工程中,漿砌石、混凝土為硬覆蓋措施,雖然保護(hù)功能強(qiáng),但其投資高,不能融入周邊環(huán)境,與項(xiàng)目區(qū)發(fā)展不協(xié)調(diào)。土質(zhì)自然邊坡、植物護(hù)坡類工程雖然投資低,可與項(xiàng)目區(qū)發(fā)展相協(xié)調(diào),但其抗沖能力,很難起到控制溝道侵蝕溝功能。單獨(dú)的石籠工程投資適中,石籠空隙可生長(zhǎng)雜草,可與環(huán)境融為一體,但單獨(dú)的石籠工程可觀賞性差,因此項(xiàng)目最后確定用生態(tài)袋護(hù)坡與邊坡造林相結(jié)合的方法進(jìn)行治理[2]。造林樹(shù)種選擇具有一定的經(jīng)濟(jì)效益并可大量供應(yīng)的紫穗槐與刺五加。

根據(jù)侵蝕溝的實(shí)際情況,需要對(duì)邊坡進(jìn)行切割以減輕邊坡的荷載,從而使邊坡的穩(wěn)定斷面能夠形成或維持在原來(lái)的狀態(tài)。對(duì)于耕地侵蝕溝,為便于機(jī)械耕作,恢復(fù)耕地的完整性,采取秸稈充填溝的措施,在排水量大的地方,采用固濱籠和綠濱墊來(lái)保護(hù)溝頭,干砌石谷坊布設(shè)位于溝底深度大于1.5 m、水量大、坡度大于5% 的侵蝕溝內(nèi),干砌石谷坊可作為溝道治理的控制性工程布置,用于減少洪水沖量和提高侵蝕基準(zhǔn)面；柳樁編籬谷坊布設(shè)在溝底比降小于5%的侵蝕溝中[3]。其他裸露溝道部分,在不阻礙行洪的條件下,采用溝坡及溝底造林的措施采取封溝。

2 溝道治理工程

2.1 溝頭防護(hù)工程

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明,侵蝕溝溝頭坡度松散,植被較差。為有效減少水土流失,設(shè)計(jì)中型侵蝕溝qsg-zx-02、qsg-zx-03、qsg-zx-04、qsg-zx-06和qsg-zx-07,采取溝頭綠濱墊及固濱籠防護(hù)；侵蝕溝頭qsg-zx-08長(zhǎng)35 m,其中13 m為附近村民傾倒的礦渣和石渣,溝頭坡腳處布設(shè)漿砌石護(hù)腳,溝坡覆土栽植紫穗槐。

2.1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定[4],匯水面積小于50 km2的北方土石山區(qū),耕地大于10 hm2的溝道灘岸工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 年1 遇的最大降水3 h~6 h[5]。

2.1.2 溝頭防護(hù)設(shè)計(jì)

qsg-zx-02、qsg-zx-03、qsg-zx-04、qsg-zx-06及qsgzx-07溝頭防護(hù)分別為19 m、23 m、13 m、18 m及15 m,頂板壓力采用0.5 m×1 m×2 m固定籠,邊坡采用0.3 m×2 m×3 m綠濱護(hù)岸墊護(hù)坡,邊坡1∶2,下設(shè)400 g/m2針刺短纖維無(wú)紡布,qsg-zx-08 防護(hù)13 m,削坡整形后,坡腳處布設(shè)漿砌石護(hù)腳,墊頂寬0.8 m,底寬1.5 m,高1.2 m。主要工程量見(jiàn)表1。

表1 溝頭防護(hù)措施工程量

2.2 谷坊工程

2.2.1 谷坊布設(shè)原則

在溝谷調(diào)查的基礎(chǔ)上,根據(jù)溝谷底坡度,按照底頂對(duì)比原則[5],選擇河谷底坡度大于5% ~10% 的河谷段,系統(tǒng)排列河谷谷群,并初步確定每個(gè)山谷從下到上的位置,谷坊壩址選擇應(yīng)遵循的原則為溝底及岸坡地形、地質(zhì)（土壤）條件好,無(wú)坑洼或破地,無(wú)難以清除的雜物。

2.2.2 坊形式

根據(jù)上述原則,經(jīng)實(shí)地調(diào)查測(cè)量,建議在qsg-xx-01、qsg-zx-01、qsg-zx-02等地安排柳條絨編織谷坊。qsg-x-05、qsg-zx-02、qsg-zx-04、qsg-zx-05、qsg-zx-06、qsg-zx-07等地建立干砌石谷坊。

1）干砌石谷坊

谷倉(cāng)的高度是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,要依據(jù)修建谷坊的材料,同時(shí)要考慮兩谷坊之間形成的階地,有利開(kāi)發(fā),便于經(jīng)營(yíng),為此,采用“頂?shù)紫嗾铡狈椒梢杂脕?lái)檢查[6],以便選擇最佳方案,另外,根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù),布設(shè)最適合的治理措施在最合適的位置。該工程谷坊高為1.5 m×0.8 m（高×寬）,其中谷坊的高度1.5 m包括基礎(chǔ)埋深0.5 m。為防止洪水沖刷河道兩側(cè)的堤壩,破壞堤壩,在谷坊兩側(cè)的堤壩中嵌入溝岸0.5 m 的防洪設(shè)施。

2）工程量

在6 條侵蝕溝一共布置20 座干砌石谷坊,總壩長(zhǎng)189 m。干砌石谷坊布設(shè)及工程量見(jiàn)表2。

表2 干砌石谷坊布設(shè)及工程量表

2.3 消能措施設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)在河谷末段下游設(shè)置綠色岸墊護(hù)底,護(hù)底總長(zhǎng)60 m。qsg-xx-04 設(shè)置寬為3 m,長(zhǎng)為10 m,qsg-xx-05設(shè)置寬為3m,長(zhǎng)為10 m；qsg-zx-04 設(shè)置寬為5 m,長(zhǎng)為10 m；qsg-zx-05設(shè)置寬為3 m,長(zhǎng)為10 m；qsg-zx-06 設(shè)置寬為2 m,長(zhǎng)為10 m；qsg-zx-07 設(shè)置寬為3 m,長(zhǎng)為10 m；消能措施工程量見(jiàn)表3。

表3 消能措施工程量表

2.4 柳樁編籬谷坊

小型溝qsg-xx-01溝長(zhǎng)53 m,平均上口寬為6.3 m,平均下口寬為2.0 m,平均深0.6 m,上口經(jīng)直線坡度整形（坡度35°）后平均寬度為7.25 m,下口平均寬為2.0 m,平均深為0.6 m。

2.4.1 谷坊典型設(shè)計(jì)

坡面被侵蝕切割后,在底部種植垂直于水流的柳桿,桿長(zhǎng)1.0 m,埋深0.65 m,柳桿5行,行距為0.5 m,株距為0.3 m,埋桿直徑為7 cm~10 cm,柳木柱子用鍍鋅鋼絲圍起來(lái),每?jī)膳呕h中填滿混合土和碎石,柳樹(shù)樁用鍍鋅鋼絲捆扎牢固,增加整體抗沖擊能力。

2.4.2 谷坊布設(shè)

qsg-xx-01 配備4 座柳谷坊,壩長(zhǎng)14 m,3 條侵蝕溝共布置13 根編籬谷坊,總長(zhǎng)136.5 m。工程量見(jiàn)表4。

表4 柳樁編籬谷坊布設(shè)及工程量表

2.5 填溝工程

對(duì)于耕地被侵蝕的溝渠,為便于機(jī)械耕作,恢復(fù)耕地的完整性,采取秸稈填溝治理措施,秸稈捆扎結(jié)合排水管和木樁鋪設(shè)在溝底[7],溝內(nèi)鋪有切削坡土,經(jīng)過(guò)溝渠處理后可恢復(fù)被侵蝕的耕地,提高耕地利用率。

2.5.1 典型設(shè)計(jì)

典型設(shè)計(jì)為qsg-zx-02,侵蝕溝長(zhǎng)266 m,上口3.4 m,溝底平均寬度1.3 m,（削坡后溝底平均寬約1.3 m）,平均深0.6 m。

2.5.2 秸稈填溝措施設(shè)計(jì)

1）邊坡切割、排水管放置、打樁:首先在侵蝕溝上進(jìn)行邊坡切割,坡度切割角度接近直角,秸稈治理措施的最小溝深應(yīng)為1.2 m以上,對(duì)于深度不夠的侵蝕溝,為能夠正常施工,需要將溝挖到要求的高度,將土方臨時(shí)堆放在溝邊,鋪設(shè)Φ300 mm的排水管,外包400 g/m2短纖維針型無(wú)紡布;溝底插一排木樁（長(zhǎng)100 cm~150 cm,直徑5 cm~7 cm,埋地約50 cm,行距0.5 m）,每隔3 m左右。

2）秸稈打捆：選擇秸稈并進(jìn)行捆綁, 秸稈尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為0.6 m×0.4 m×0.5 m,沿溝底鋪設(shè)一層。

3）填土：溝底采用秸稈編捆敷設(shè),將坡土鋪在秸稈上,填土分為壓實(shí)層和松土層[8]。 壓實(shí)層厚度為0.2 m。松散土層按溝深填實(shí)?；靥詈?溝渠與耕地的高度差為0.2 m。河道內(nèi)每3 m向水流方向有一個(gè)脊,高0.2 m,頂寬0.2 m,底寬0.6 m。坡度1∶1,使流入溝內(nèi)的降水就地下滲,在一定程度上減少水土流失,恢復(fù)耕地的完整。

2.5.3 秸稈填溝工程量

qsg-zx-02 秸稈填溝措施需填234 m3秸稈,其中需84.45 m3秸稈,土方150.7 m3。區(qū)域共有3 條侵蝕溝布置秸稈填溝措施,共需填方量3900.11 m3,其中土方2189.18 m3,秸稈1710.93 m3（需要秸稈捆個(gè)數(shù)為14258）,恢復(fù)耕地面積約0.09 hm2,具體工程量見(jiàn)表5。

表5 秸稈填溝布設(shè)及工程量表

3 其他輔助工程

3.1 生產(chǎn)道路設(shè)計(jì)

現(xiàn)有田間生產(chǎn)道路路面凹凸不平,路寬窄不一,影響現(xiàn)代耕作機(jī)械及車(chē)輛通行。根據(jù)該地區(qū)生產(chǎn)道路實(shí)際情況,設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有田間生產(chǎn)道路進(jìn)行拓寬、整平,改建[6]。

改建生產(chǎn)道路3 條,長(zhǎng)度3683 m。其中：2#、3#小型侵蝕溝附近改建生產(chǎn)道路1043 m；3#中型溝右側(cè)改建生產(chǎn)道路328 m；1#中型溝左側(cè)改建生產(chǎn)道路647 m；4#、5#、6#、7#、8#中型溝溝頭部分改建生產(chǎn)道路1548 m,3#中型溝過(guò)路涵改建生產(chǎn)道路117 m。拓寬后路寬為3.0 m,路面整平后鋪設(shè)100 mm厚砂石路面,下設(shè)300 mm厚山皮石。

3.2 漿砌條石過(guò)水路面

現(xiàn)有2#、6#中型侵蝕溝溝道內(nèi)需要增設(shè)2條干砌石過(guò)水路面,以便汛期道路通行。

設(shè)計(jì)2#侵蝕溝過(guò)水路面寬1.5 m,6#侵蝕溝過(guò)水路面寬3 m,共計(jì)長(zhǎng)38.9 m。整平后下層設(shè)700 mm漿砌石,中層鋪設(shè)100 mm細(xì)石混凝土,上層鋪設(shè)300 mm厚M15 漿砌石條石。

3.3 整地工程

實(shí)施過(guò)程中不可避免的會(huì)擾動(dòng)、占?jí)呵治g溝道兩側(cè)的耕地,項(xiàng)目實(shí)施后對(duì)侵蝕溝道兩側(cè)一定范圍內(nèi)的耕地進(jìn)行深松措施,使耕地恢復(fù)原有耕種條件或與侵蝕溝恢復(fù)后的耕地融為一體。

3.4 碑牌工程

根據(jù)侵蝕溝實(shí)際情況,在治理區(qū)域的明顯處設(shè)立宣示牌,加強(qiáng)對(duì)侵蝕溝管理和建設(shè)的政策法規(guī)和獎(jiǎng)懲制度的宣傳[10],提高人們的生態(tài)保護(hù)意識(shí),宣傳牌采用鍍鋅鋼管結(jié)構(gòu)?；⑶f三街設(shè)置宣示牌2個(gè)。

4 結(jié)語(yǔ)

虎莊流域設(shè)計(jì)共有13 條侵蝕溝,總長(zhǎng)3421 m,根據(jù)每條侵蝕溝產(chǎn)生、發(fā)展及分布特點(diǎn),分別采取削坡整形、固濱籠綠濱墊溝頭防護(hù)、干砌石谷坊、漿砌石護(hù)腳、排水涵綠濱墊護(hù)底、秸稈填溝、過(guò)水路面、柳樁編籬谷坊等不同治理措施治理。