克山縣古北鄉(xiāng)侵蝕溝治理措施分析

孫艷坤

(齊齊哈爾市水利科學研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

1 項目概況

克山縣古北鄉(xiāng)東勝村距離克山縣城區(qū)7km，面積1.84km2。本次侵蝕溝治理工程區(qū)是東勝村水土流失最嚴重的區(qū)域之一，工程區(qū)內有大小侵蝕溝主溝3條，支溝7條，總長度1123m，占地1.52hm2，侵蝕溝的發(fā)展導致區(qū)域內土地支離破碎，土壤侵蝕極為嚴重，以部分面蝕和溝蝕為主要侵蝕形式的生態(tài)災害逐年加劇，嚴重威脅區(qū)域農業(yè)生態(tài)系統穩(wěn)定及人民群眾生命財產安全。本次治溝綜合措施采取工程與植物措施相結合的方式，以植物措施蓄水固土，以工程措施攔截徑流，蓄滯泥沙，群體防護、分段攔蓄。

2 侵蝕溝治理措施

本項目采取的工程措施和植物措施主要有：營造水土保持林1.00hm2，全部為灌木林，修建溝頭漿砌石跌水6處，溝頂漿砌石防護1處，干砌石谷坊11座，編柳谷坊12座。

2.1 工程措施

漿砌石跌水：侵蝕溝溝頭前進速度較快，威脅農田道路及兩側耕地安全，為了防止溝頭的繼續(xù)發(fā)展，在侵蝕溝溝頭段削坡整修后，布設漿砌石跌水防護措施，既可作為排水通道，又起到穩(wěn)定溝頭的作用。

谷坊：其主要作用是鞏固并抬高溝床，制止溝底下切，同時也穩(wěn)定溝坡、制止溝岸擴張。按照頂底相照原則設計谷坊座數，按照溝道的徑流量和沖刷程度確定谷坊高度。根據侵蝕溝土質情況和投資要求，主要設計為柳谷坊和干砌石谷坊。

2.2 植物措施

溝坡防蝕林：溝坡削坡整地后造林，以穩(wěn)定溝岸，防止溝壑橫向發(fā)展。防蝕林全部為灌木純林，樹種選用灌木柳。

溝底防護：其主要作用是鞏固溝床，制止溝底下切。溝底整地后挖槽鋪柳捆，配合谷坊群建立溝底防護林、速生豐產林，既可使溝道穩(wěn)定，又可獲得經濟效益[1]。

溝底防沖林：溝底整地后造林，鞏固溝床。防沖林全部為灌木純林，樹種選用灌木柳。

3 措施設計

3.1 漿砌石跌水設計

1)措施的目的、作用及原則：侵蝕溝溝頭前進速度較快，威脅農田道路及周邊耕地安全，為了防止溝頭的繼續(xù)發(fā)展，在侵蝕溝溝頭段削坡整修后，布設漿砌石跌水防護措施，既可作為排水通道，又可起到穩(wěn)定溝頭的作用。

2)適用范圍：溝頭高差較大且溝頭發(fā)展迅速的溝頭。

3)設計標準：10a一遇6h最大降雨量。

4)措施布設位置、立地條件：溝頭以上集雨面積較大，來水較多，水勢較強的侵蝕溝頭。

5)設計參數：漿砌石跌水設計參數見表1，漿砌石跌水斷面見圖1、圖2。

表1 溝頭跌水設計要素表

圖1 漿砌石跌水縱剖面圖(單位：cm)

圖2 漿砌石跌水橫剖面圖(單位：cm)

3.2 干砌石谷坊設計

溝底沿縱坡布設谷坊群，鞏固并抬高溝床，制止溝底下切。

3.2.1 設計標準

10a一遇最大6h暴雨標準。

3.2.2 使用范圍

侵蝕溝下切嚴重，坡度較陡、易受沖刷侵蝕的部位。

3.2.3 來水量計算

來水量計算，根據設計標準和谷坊的位置，從圖中量得谷坊上游集水面積。則設計頻率洪峰流量為：

(1)

式中：Qmp為設計頻率洪峰流量，m3/s；Kp為設計頻率模比系數，Kp=1.67；K5%為20a一遇模比系數，K5%=1.94；Cp為20a一遇最大徑流模數，Cp=4.0m3/km2·s；F為集雨面積，km2。

表2 溝道來水量計算表

3.2.4 斷面設計

根據溝道實際情況，設計干砌石谷坊2種：

1)干砌石谷坊一：高度1m，頂寬1m，底寬2m，上游坡比1∶0.2，下游坡比1∶0.8，中間留1.0m寬、0.2m高矩形溢洪口，見圖3。

圖3 干砌石谷坊一縱橫斷面圖(單位：cm)

2)干砌石谷坊二：高度2m，頂寬1m，底寬3m，上游坡比1∶0.2，下游坡比1∶0.8，中間留1.0m寬、0.5m高矩形溢洪口，見圖4。

圖4 干砌石谷坊二縱橫斷面圖(單位：cm)

溢流口泄流量：

Q=Mbh3/2

(2)

式中：Q為溢流口泄流量，m3/s；b為溢洪口底寬，m；h為溢洪口水深，m；M為流量系數，一般采用1.55。

據此計算Q1=0.54m3/s和Q2=0.14m3/s，滿足設計標準洪峰流量要求。

3.3 編柳谷坊設計

1)設計標準：10a一遇最大6h暴雨標準。

2)實施部位：小型發(fā)展溝或半穩(wěn)定溝較活躍的溝底。

3)設計原則：按照頂底相照的原則規(guī)劃柳谷坊座數；按照溝道的徑流量和沖刷程度確定谷坊高度。

4)編柳谷坊設計：編柳谷坊頂寬1.5m，高度為1.0m，邊坡為1∶1。修建編柳谷坊時，垂直水流方向設木樁3排，排間距0.5m，編柳上填土。溝底每排木樁處開挖基溝，基溝深0.4-0.5m，基溝寬0.2m，見圖5。

圖5 編柳谷坊標準橫斷面圖(單位：cm)

編柳谷坊施工時，應先橫過溝道定線，開挖深0.5m、寬0.2m的基溝，兩端切入溝坡1.0m，然后每隔10-15cm把柳條埋入土中，敷土踩實，以利成活。再每隔0.3-0.5m釘上木樁，樁高0.8m，并用細柳編籬，即成編柳谷坊，最后在谷坊上填土，以便攔淤，見圖6。

圖6 編柳谷坊示意圖

3.4 溝底防護設計

1)適用范圍：侵蝕溝發(fā)育活躍，溝道下切、溝岸坍塌嚴重，溝口較寬的溝段。

2)設計標準：10a一遇洪水。

3)斷面設計：由于本次治理的排水溝落差較大，溝頭經溝頭防護設計后，溝道底部設計栽植防護林。

從漿砌石跌水出口順水流方向在溝底鋪設30cm厚柳捆，每間隔1.5m用一排木樁固定，木樁直徑7cm，長1.5-2m。在木樁處用10cm柳條梱橫向編籬，壓在縱向柳梱之上，再用8號鉛絲將10cm橫向柳梱與木樁綁扎在一起，使之互相連接成一個整體[2]。

斷面圖如圖7所示。

圖7 溝底防護縱斷面圖(單位：cm)

施工注意事項：必須按各部位尺寸把柳條捆扎結實；柳條梱之間也用土填實，防止沖刷，利于柳條成活；開挖基槽必須是挖方；竣工后需要覆蓋0.3m厚表土并壓實，利于柳條成活[3]。

3.5 侵蝕溝造林設計

1)措施的目的、作用及原則：根據項目區(qū)立地條件，選用速生豐產樹種營造溝道防護林，提高林草覆蓋率，攔截、調節(jié)溝道徑流，防止溝道沖刷，蓄水保土。

確定造林樹種的基本原則是“適地適樹”，以適生的鄉(xiāng)土樹種為主。

2)適用范圍：溝坡侵蝕擴張迅速、溝底下切比較嚴重的溝道。

3)設計標準：設計標準是在對該區(qū)進行實地調查的基礎上，汲取以往的造林經驗，以立地條件類型為依據，考慮各地自然條件的差異性，結合現有栽培水平進行設計。

4)措施布設位置、立地條件：水力侵蝕嚴重的溝坡及溝底。

5)造林樹種及密度：樹種為灌木柳，株、行距均為0.3m。

6)撫育措施：撫育年次：第一年二次；第二年二次。

7)造林圖示：溝坡和溝底扦插灌木柳，行距0.3m，株距0.3m。

造林圖示見圖8、圖9。

圖8 溝坡防蝕林示意圖

4 結 論

克山縣古北鄉(xiāng)東勝村侵蝕溝專項治理工程完成10條侵蝕溝，治理水土流失面積共 1.52hm2。工程實施后，一是改善了生態(tài)環(huán)境，減少河道及水利工程的泥沙淤積，提高防洪減災能力；二是溝頭溯源侵蝕和溝岸擴張得到有效控制，下游耕地得到有效保護；三是保護工程區(qū)內黑土資源、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境和農業(yè)基礎設施條件，提升了人們的生活質量，為項目區(qū)經濟社會發(fā)展奠定了良好的基礎。