鄉(xiāng)寧縣小流域水土流失分析及綜合治理效果評(píng)估

王建峰

（鄉(xiāng)寧縣水利發(fā)展中心,山西 鄉(xiāng)寧 042100）

小流域綜合治理涉及到自然生態(tài)、社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展多方面,具有專(zhuān)業(yè)性和復(fù)雜性的特征,以何種方式推進(jìn)小流域綜合治理進(jìn)程是值得重點(diǎn)探討的內(nèi)容,需立足區(qū)域水土流失現(xiàn)狀,采取科學(xué)可行的小流域綜合治理措施,以較低的成本投入取得良好的生態(tài)效益,促進(jìn)自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展。

1 鄉(xiāng)寧縣小流域概況

本次溝西小流域位于鄉(xiāng)寧縣城南部的西交口鄉(xiāng)和尉莊鄉(xiāng)兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。流域總面積14533.79 hm2,其中水土流失總面積13920.46 hm2,占流域總面積的95.78%。流域內(nèi)現(xiàn)狀林地為4430.72 hm2,現(xiàn)狀草地有5053.16 hm2（其中人工牧草地：6.81 hm2,其他草地：5046.35 hm2）。

2 水土流失及土地利用現(xiàn)狀

通過(guò)實(shí)地調(diào)查和地塊圖斑現(xiàn)場(chǎng)勾繪分析,項(xiàng)目區(qū)水土流失主要集中在坡耕地、荒山荒坡等地類(lèi)中,侵蝕方式主要以水力侵蝕為主。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)輕度流失面積7990.06 hm2,占水土流失總面積的57.4%；中度流失面積5651.97 hm2,占水土流失總面積的40.60%；強(qiáng)烈流失面積208.82 hm2,占水土流失總面積的1.5%；極強(qiáng)烈流失面積69.61 hm2,占水土流失總面積的0.5%。通過(guò)實(shí)地調(diào)查和地塊圖斑現(xiàn)場(chǎng)勾繪分析,輕度和中度水土流失主要分布于坡度5°~15°的旱地、荒山荒坡和部分其他林地塊中。強(qiáng)烈水土流失分布于坡度15°~25°的旱地和荒山荒坡,極強(qiáng)烈流失主要分布難利用地及裸巖,流域內(nèi)水土流失現(xiàn)狀見(jiàn)表1。

表1 流域內(nèi)水土流失現(xiàn)狀表

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)1∶10000 地形圖及三調(diào)圖,結(jié)合實(shí)地勘測(cè)成果,流域內(nèi)總土地面積為14533.79 hm2,其中：耕地面積2889.46 hm2,占總面積19.88%；果園面積1820.80 hm2,占總面積12.53%；林地面積4430.72 hm2,占總面積的30.49%；水域、交通及居民用地面積339.65 hm2,占總面積2.34%；草地面積5053.16 hm2,占總面積的34.76%。據(jù)此分析,項(xiàng)目區(qū)土地利用有以下特點(diǎn)：一是耕地面積較??；二是草地占比高達(dá)34.76%,主要為其他草地；土地利用結(jié)構(gòu)不盡合理,利用率偏低。

3 土壤流失量預(yù)測(cè)

3.1 土壤侵蝕模數(shù)

（1）原地貌土壤侵蝕模數(shù)的確定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并參照相鄰開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的背景監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),確定項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕類(lèi)型為水蝕,土壤侵蝕強(qiáng)度為中度,原地貌土壤侵蝕模數(shù)為3660 t/（km2?a）。

（2）水土流失背景值

在無(wú)工程擾動(dòng)時(shí)的水土流失量進(jìn)行預(yù)測(cè),主要依據(jù)是區(qū)域原有水土流失情況,按如下方法計(jì)算：

式中：W1為水土流失背景值流失量,t；Fi為預(yù)測(cè)區(qū)域的面積,hm2；Mo為原地貌土壤侵蝕模數(shù),t/（km2?a）；Ti為預(yù)測(cè)區(qū)域的預(yù)測(cè)年限,a；i 為不同的預(yù)測(cè)區(qū)域（1,2,3,……n）。

（3）侵蝕模數(shù)（地表擾動(dòng)后）

取值綜合考慮到工程現(xiàn)場(chǎng)的水土流失因素（地形、地貌、降雨量等）及預(yù)測(cè)對(duì)象受擾情況,并將工程周邊范圍內(nèi)的其它項(xiàng)目侵蝕系數(shù)取值作為參考[1],經(jīng)過(guò)全面的分析后,將地表擾動(dòng)后的土壤侵蝕模數(shù)取16500 t/（km2?a）。

（4）自然恢復(fù)區(qū)侵蝕模數(shù)的確定

項(xiàng)目進(jìn)入運(yùn)營(yíng)期,水土保持各項(xiàng)措施開(kāi)始初步發(fā)揮效應(yīng),在自然恢復(fù)期間,隨著植被的逐步恢復(fù),地面的林草植被覆蓋度增加,土壤侵蝕模數(shù)就會(huì)逐年減小。

3.2 預(yù)測(cè)結(jié)果

（1）施工期水土流失量預(yù)測(cè)

施工過(guò)程中,現(xiàn)場(chǎng)土壤松散系數(shù)受地表開(kāi)挖、回填的影響,且各預(yù)測(cè)單元不盡相同。經(jīng)預(yù)測(cè),施工期水土流失量、新增水土流失量分別為410.67 t、263.57 t。

（2）自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測(cè)

工程建設(shè)活動(dòng)結(jié)束后,擾動(dòng)區(qū)經(jīng)過(guò)綠化、硬化處理,或被建筑物覆蓋,在此條件下,水土流失量降低。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),植被覆蓋度提高,植物根系逐步發(fā)達(dá),根系的飽水能力提高,原本建設(shè)期較為嚴(yán)重的水土流失問(wèn)題得到有效的控制[2]。本項(xiàng)目自然恢復(fù)期產(chǎn)生的水土流失量為278.98 t,新增水土流失量為91.00 t。

（3）預(yù)測(cè)結(jié)論

施工期產(chǎn)生水土流失量為410.67 t,新增水土流失量為263.57 t；自然恢復(fù)期產(chǎn)生水土流失量為278.98 t,新增水土流失量為91.00 t。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),施工期屬于水土流失的高發(fā)時(shí)段,因此在水土流失治理時(shí)將施工期作為重點(diǎn)考慮階段,加強(qiáng)水土保持監(jiān)測(cè),采取針對(duì)性的水土流失防治措施。

4 水土保持施工技術(shù)

立足本流域?qū)嶋H狀況,結(jié)合類(lèi)似工程的經(jīng)驗(yàn),提出“坡面工程+溝道工程”的水土保持方案,具體做如下分析：

（1）坡面工程

坡耕地治理和坡面攔蓄是坡面治理工程的重要策略。針對(duì)水土流失嚴(yán)重、坡度較大的坡耕地,實(shí)行田間工程是取得良好水土流失控制效果的重要策略,主要措施為：對(duì)0.25°~3°的順坡壟進(jìn)行改造,形成橫坡壟作；坡耕地為3°~5°,或超過(guò)5°同時(shí)土層厚度在30 cm 以?xún)?nèi)時(shí),根據(jù)“截短坡長(zhǎng)、分割水勢(shì)”的方法進(jìn)行處理,例如修筑地埂植物防沖帶,對(duì)于5°以上且土層厚度超30 cm 的坡耕地,為達(dá)到減緩坡度和攔截徑流的效果而修筑水平梯田,壟向視山形而定,田寬視坡度而定,坡降視土質(zhì)而定[3]。

（2）溝道工程

聯(lián)合采取如下措施,建設(shè)溝道工程防護(hù)體系：溝底下切嚴(yán)重的溝道,修建谷坊群,提高侵蝕基準(zhǔn),以免溝底下切；溯源侵蝕嚴(yán)重的溝頭,溝底修筑跌水,阻止溝頭前行；穩(wěn)定性欠佳的溝岸,做削坡處理,并全面造林,保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)水土資源,鞏固治理成效。

（3）其他措施

1）場(chǎng)地整平。項(xiàng)目綠化之前用推土機(jī)進(jìn)行場(chǎng)地平整覆種植土,種植土來(lái)源于臨時(shí)堆土場(chǎng)及本場(chǎng)地內(nèi)堆放的土方,采用自動(dòng)翻斗車(chē)運(yùn)輸,推土機(jī)推平。2）土方開(kāi)挖。排水溝開(kāi)挖：人工掛線,使用鎬鍬進(jìn)行土方開(kāi)挖,挖方在排水溝沿線筑埂,施工結(jié)束采用74 kW 推土機(jī)將表土推到指定位置,然后進(jìn)行整平。3）密目網(wǎng)遮蓋。主要為臨時(shí)堆土及建筑材料苫蓋防護(hù),堆土完成后鋪設(shè)密目網(wǎng)搭接,邊角用編織袋裝土壓實(shí)。4）編織袋攔擋及拆除。臨時(shí)攔擋措施是對(duì)施工過(guò)程中為防止水土流失所采取的防護(hù)措施,主要用編織袋裝土堆筑成梯形擋墻形式。擋護(hù)高度1 m,擋護(hù)上寬0.6 m,下寬1.4 m,臨時(shí)堆土場(chǎng)回填后對(duì)編織袋進(jìn)行拆除。5）設(shè)立流域宣傳牌,加強(qiáng)流域治理宣傳,使流域范圍內(nèi)的居民認(rèn)識(shí)到水土保持的重要性,成為水土保持的參與者。

5 水土保持效益的評(píng)估

（1）水土流失治理度

經(jīng)過(guò)治理,流域內(nèi)現(xiàn)已治理面積為5441.52 hm2,治理度為39.09%。本次治理面積為5000 hm2。項(xiàng)目實(shí)施后,水土保持治理面積達(dá)到10441.52 hm2,治理度達(dá)到75%,比治理前增加35.92%。

（2）土壤流失控制比

容許土壤流失控制比為水土流失量與治理后每平方公里年均土壤流失量之比,在本項(xiàng)目水土流失防治區(qū)域內(nèi),則有：容許土壤流失量為1000 t/（km2?a）,各項(xiàng)水土保持措施實(shí)施后,該項(xiàng)目該時(shí)段可實(shí)施水土保持措施范圍內(nèi)土壤流失量應(yīng)至少達(dá)到1000 t/（km2?a）,水土流失控制比大于或者等于0.8,達(dá)到水土流失防治目標(biāo)。

（3）渣土擋護(hù)率

項(xiàng)目區(qū)水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)采取措施實(shí)際擋護(hù)的臨時(shí)堆土數(shù)量占臨時(shí)堆土總量的百分比。本項(xiàng)目臨時(shí)堆土堆存量約6.54 萬(wàn)m3。后期工程土石方部分回填利用,其余土石方由項(xiàng)目施工單位運(yùn)輸至指定填埋場(chǎng)。項(xiàng)目實(shí)際擋護(hù)的臨時(shí)堆土數(shù)量6.2 萬(wàn)m3,其攔渣率可達(dá)到94%。

（4）林草植被恢復(fù)率

項(xiàng)目區(qū)水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)林草類(lèi)植被面積占可恢復(fù)林草植被面積的百分比。在本項(xiàng)目中,林草植被恢復(fù)率為100%,即可恢復(fù)植草植被面積和植物措施面積均為0.8 hm2。

（6）林草覆蓋率

林草覆蓋率是項(xiàng)目水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)林草類(lèi)植被面積占總面積的百分比,本次選擇在合適的其他草地上進(jìn)行連翹栽植共 406 hm2,項(xiàng)目實(shí)施后,林草覆蓋率由 19.53%提升至 22.32%,可以有效改善項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的水濕比。

本工程段實(shí)施后的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)定防治目標(biāo)值,說(shuō)明通過(guò)本方案的實(shí)施,項(xiàng)目區(qū)的保水保土能力大幅提高,生態(tài)系統(tǒng)更具穩(wěn)定性,方案實(shí)施效果良好,方案具有可行性。各項(xiàng)目的目標(biāo)值實(shí)現(xiàn)情況,見(jiàn)表2。

表2 方案目標(biāo)值實(shí)現(xiàn)情況評(píng)估

通過(guò)本項(xiàng)目的綜合治理,各項(xiàng)措施充分發(fā)揮效益時(shí),每年可增加糧食106.79 t,連翹藥材增加量為730.8 t,各種產(chǎn)出物的價(jià)格均按當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)現(xiàn)行平均價(jià)格確定,直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)464.11 萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

水土流失防治是維持水土穩(wěn)定性的必由之路,而小流域綜合治理屬于重要措施,在實(shí)際治理活動(dòng)中,工程技術(shù)人員需遵循因地制宜、因害設(shè)防的原則,采取適應(yīng)于當(dāng)?shù)厮亮魇КF(xiàn)狀的防治措施,有效制止水土流失,逐步恢復(fù)至良好的水土狀態(tài)。經(jīng)過(guò)本文的分析后,提出鄉(xiāng)寧縣溝西小流域水土流失治理措施,包含工程措施、林草措施、封育治理等,多措施共同落實(shí),將有效防治水土流失,改善生態(tài)環(huán)境。