昌圖縣太陽河小流域綜合治理工程效益評價

劉少明

(昌圖縣水利事務(wù)服務(wù)中心,遼寧 昌圖 112500)

土壤侵蝕會導(dǎo)致土地資源浪費(fèi)和水污染等問題,降雨徑流沖刷會導(dǎo)致土壤運(yùn)移和養(yǎng)分流失,降低土地生產(chǎn)力和肥力,對作物與植物的生長發(fā)展產(chǎn)生不利影響;同時,大量生活污水、化肥和農(nóng)藥進(jìn)入河流,污染周邊的土壤和水體,形成面源污染[1]。為了解決這些問題,需要加強(qiáng)土地保護(hù)和治理措施,限制農(nóng)藥和化肥的使用,加強(qiáng)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè),改善水土保持措施,遏制土壤侵蝕和泥沙流失。同時,也要加強(qiáng)城市污水處理和河流治理,減少面源污染的影響[2-3]。小流域是水土保持、水土資源保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)的基本單元,小流域治理的關(guān)鍵是綜合考慮水土保持技術(shù)與措施,合理調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu),加強(qiáng)水資源管理和污染防治,推動生態(tài)恢復(fù)與修復(fù),為整個區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和水源保護(hù)提供支持。鑒于此,文章以昌圖縣太陽河小流域?yàn)槔?根據(jù)小流域特點(diǎn)和水土流失危害程度制定治理方案,通過評價預(yù)測治理效益提出適宜的綜合治理模式,為實(shí)現(xiàn)小流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)、減少水土流失及可持續(xù)發(fā)展提供支持。

1 流域概況

1.1 自然條件

昌圖縣太陽河小流域位于昌圖縣昌圖鎮(zhèn),屬遼河水系,上級河流為三道溝河,流域面積930.61hm2。流域內(nèi)地勢東高西低,隨著下游河流的增大增寬,雨水季節(jié)水量劇增,對河道兩側(cè)農(nóng)田不斷侵蝕,現(xiàn)已造成河道兩側(cè)基本農(nóng)田大面積水土流失。該小流域內(nèi)基本無荒山荒坡,經(jīng)濟(jì)林、松樹林覆蓋面積較大且下游相對平緩。

氣候類型屬于亞濕潤季風(fēng)型大陸性氣候,年均降雨量607.5mm,多年平均蒸發(fā)量1705mm,平均無霜期230d。該區(qū)域?yàn)榈蜕角鹆陞^(qū),土壤以棕壤土為主,土層厚度0.20～1.5m,土壤質(zhì)地適合農(nóng)林果副業(yè)生產(chǎn),但土壤肥力偏低,缺乏有機(jī)質(zhì)。植被主要為針闊混交林,包括刺槐、落葉松和松樹等樹種,經(jīng)濟(jì)林有李子、榛子、蘋果等。

根據(jù)昌圖縣2019年小流域土壤侵蝕分布數(shù)據(jù),研究區(qū)水土流失面積521.19hm2,強(qiáng)度為輕度侵蝕,以水力侵蝕為主,平均侵蝕模數(shù)1610t/km2·a,具體如表1所示。

表1 治理前太陽河小流域水土流失現(xiàn)狀表

1.2 土地利用現(xiàn)狀

太陽河小流域總面積9.31km2,小流域范圍內(nèi)林地、園地及耕地面積所占比例大,林地基本為有林地和灌木林地,園地為果園,耕地中大部分為坡耕地,具體如表2所示。從現(xiàn)狀調(diào)查來看,坡度較大的坡耕地,基本已經(jīng)栽植了果樹,種植農(nóng)作物的耕地大部分都采取了保土耕作的措施?？傮w來看,流域內(nèi)土地利用情況較為合理,為了提高糧食產(chǎn)量、增加農(nóng)民收入,減少水土流失,還有部分坡地需進(jìn)行治理,如改變耕作結(jié)構(gòu),由種植糧食作物改成種植經(jīng)果林等。

表2 太陽河小流域土地利用現(xiàn)狀表

1.3 水土流失成因及危害

1.3.1 成因分析

水土流失是指土壤表層被水流、風(fēng)力或重力等自然因素侵蝕和剝蝕,導(dǎo)致土地變質(zhì)、植被枯死、土壤營養(yǎng)物流失等現(xiàn)象,導(dǎo)致水土流失原因如下:

1)自然因素。降雨是水土流失的主要自然因素,流域內(nèi)降雨多集中在7～9月,雨水經(jīng)過地面流動會剝蝕土壤容易導(dǎo)致水土流失。另外,長期氣候變化、植被退化、植被減少、水流速率變快以及地質(zhì)條件等也都會對水土流失起到影響。

2)人為因素。人類過度利用自然資源、亂砍濫伐、環(huán)境污染,以及不當(dāng)?shù)耐恋乩煤凸芾淼刃袨橐捕紩又厮亮魇КF(xiàn)象的發(fā)生。例如,濫伐森林、過度放牧、機(jī)械化開荒、坡面耕作種植、荒山造林、露天采礦和建筑、水利網(wǎng)建造和拆除,這些行為會破壞植被與土地、改變地貌,進(jìn)而引起地處陡峭的山區(qū)等可移動土壤直接流失;而荒野開墾、石灰土地的不合理處理等因素,會引發(fā)有機(jī)物缺乏,進(jìn)而導(dǎo)致容易被侵蝕的峒塬溝壑等裸露巖石表面的土壤損失嚴(yán)重。

1.3.2 危害影響

①土壤流失導(dǎo)致土層削減,土壤負(fù)重能力減弱,土壤結(jié)構(gòu)疏松,土壤質(zhì)量下降,從而影響農(nóng)作物的生長和發(fā)展。②水土流失會帶走土壤中的養(yǎng)分,如氮、磷、鉀等重要營養(yǎng)元素,使土壤貧瘠化,進(jìn)而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。③隨著水土流失,流失的土壤、農(nóng)藥、化肥等污染物會隨水體進(jìn)入河流、湖泊和地下水,導(dǎo)致水資源的污染,對水生生物和人類的健康造成危害。④水土流失會導(dǎo)致植被減少和生態(tài)系統(tǒng)退化,破壞生物多樣性,減少棲息地,影響環(huán)境的持續(xù)健康發(fā)展。⑤水土流失最終可能導(dǎo)致土地退化和沙化的加劇,土地?zé)o法再進(jìn)行正常的農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn),造成生態(tài)災(zāi)害和社會經(jīng)濟(jì)的損失。因此,為了有效應(yīng)對水土流失問題,需要采取綜合的治理措施,包括植被恢復(fù)、合理土地利用、水土保持工程等,以及加強(qiáng)政策和法律法規(guī)的制定和執(zhí)行,保護(hù)土壤資源,促進(jìn)流域可持續(xù)發(fā)展。

2 小流域綜合治理方案

2.1 工程總體布局

針對太陽河小流域不同的土地利用類型,采取相應(yīng)的措施,以減緩、治理和預(yù)防水土流失現(xiàn)象,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)土地可持續(xù)利用的目標(biāo)。

首先,通過全面保護(hù)天然林、人工林和草地等生態(tài)系統(tǒng),提高林地覆蓋率,并對未成林地實(shí)施封禁治理,減緩水土流失的發(fā)生,增強(qiáng)水土保持和抗蝕能力。同時,在封禁治理區(qū)周圍設(shè)置插牌定界,明確管理責(zé)任和政策制度,強(qiáng)化治理和管控措施,保證治理成效。其次,在進(jìn)行小范圍的荒地治理時,選擇進(jìn)行樹木栽植,以改善土地環(huán)境,增加植物覆蓋率,促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和穩(wěn)定性,從而減緩?fù)寥狼治g的發(fā)生。最后,通過加強(qiáng)預(yù)防措施,制定長效的管理機(jī)制和政策體系,如加強(qiáng)水土保持工程建設(shè)、落實(shí)生態(tài)補(bǔ)償政策等措施,提高土地利用效益和資源經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展水平。

2.2 封育治理區(qū)

對流域內(nèi)山高、坡陡、水土流失嚴(yán)重的林地區(qū)域進(jìn)行封育治理,封育治理措施圖斑內(nèi)水土流失面積達(dá)到15%以上,主要通過減少或避免人類活動的干擾、破壞,發(fā)揮生態(tài)自修復(fù)功能,有效改善和修復(fù)林草植被,起到較好的水源涵養(yǎng)和水土保持作用。封育治理工程涉及2個圖斑,采取半封的方式,并配套設(shè)立封育公告牌。封育治理面積22.91hm2(封育長度 4609m),標(biāo)志碑1座,禁封碑8塊。

2.3 溝道治理區(qū)

小流域內(nèi)部分小河道兩岸無防護(hù),每逢汛期暴雨,容易產(chǎn)生較大水土流失,沖毀兩岸耕地、道路、居民房屋等災(zāi)害時有發(fā)生,迫切需要治理。因此,對流域內(nèi)太陽河道及其支流實(shí)施溝道岸灘防護(hù)工程,具體防護(hù)位置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況布置,主要為險(xiǎn)工段、村莊道路防護(hù)段?？紤]到溝道現(xiàn)狀情況以及相關(guān)意見要求,溝道岸灘防護(hù)方式主要采用柳排護(hù)岸型式為主,對于亦沖刷的險(xiǎn)工險(xiǎn)段段采取固濱籠護(hù)岸型式。溝道岸灘防護(hù)工程7933m(其中石籠護(hù)腳1442m,柳排護(hù)岸6491m),造林整地1.0493hm2,水土保持林(喬木栽植)2623株。

3 小流域治理效益評價

3.1 蓄水保土效益

通過采取各種措施來減少地表徑流對土壤的沖刷和侵蝕,有效改善地表徑流量的情況。例如,通過草地保護(hù)和封禁治理,以及樹木栽植等措施,可以增加土壤的吸水能力和持水能力,降雨水通過截留、滲透等方式進(jìn)入土壤,增加土壤的含水能力,延緩水分的徑流,從而減少土壤的沖刷和侵蝕[5]。此外,在項(xiàng)目實(shí)施過程中通過植被的保護(hù)和恢復(fù),可以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量,提高土壤持水和保肥能力,這對于涵養(yǎng)水源、改善工程區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中的水供應(yīng),提升土壤水分狀況,實(shí)現(xiàn)更加合理的水資源利用和保護(hù)具有重要作用。采用公式(1)計(jì)算保水效益,結(jié)果見表3。

表3 蓄水效益計(jì)算結(jié)果

蓄水量W=徑流深×攔蓄系數(shù)×措施面積

(1)

根據(jù)昌圖縣多年水土保持措施效益調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),流域內(nèi)年均徑流深116.7mm,經(jīng)果林工程的降雨攔蓄系數(shù)為85%,生態(tài)修復(fù)工程的降雨攔蓄系數(shù)為75%。經(jīng)計(jì)算,項(xiàng)目區(qū)年蓄水量為4.56萬m3。

通過林草措施的實(shí)施,可以增加植被根系的密度和覆蓋率,有效增強(qiáng)土壤的抗沖蝕能力。植物的根系有助于固結(jié)土壤顆粒,提升土壤的穩(wěn)定性,減少土壤的侵蝕和沖刷。同時,植物的莖葉可以起到攔蓄作用,防止降雨引起的徑流沖擊力,進(jìn)一步減弱土壤的侵蝕和侵蝕速度,達(dá)到保土保水的效果。此外,攔蓄工程的建設(shè)也可以在坡面起到穩(wěn)定作用,防止土體滑落和重力侵蝕,減少坡面泥土的流失,避免土壤養(yǎng)分的流失,促進(jìn)土壤的熟化過程,提高土壤的質(zhì)量和肥力。在水土流失得到有效防控的情況下,下游河道、水庫和江河等水域得以減輕淤積,不僅可以節(jié)省治理淤積的勞動力和經(jīng)費(fèi),還有助于維護(hù)水資源的正常供給和生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展[6]。因此,通過增加林草根系密度、改善徑流條件以及建設(shè)攔蓄工程等措施,可以有效減少土壤侵蝕和沖蝕,保護(hù)土壤養(yǎng)分,促進(jìn)土壤的熟化,同時減輕下游水域的淤積問題,實(shí)現(xiàn)水土資源的有效利用和生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改善。采用公式(2)計(jì)算保土效益,結(jié)果見表4。

表4 保土效益計(jì)算結(jié)果

年保土量v=侵蝕模數(shù)×保土系數(shù)×措施面積

(2)

根據(jù)昌圖縣多年水土保持措施效益調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),經(jīng)果林、生態(tài)修復(fù)和保土耕作工程的保土系數(shù)分別為85%、75%、50%,經(jīng)計(jì)算項(xiàng)目區(qū)年保土量1.28萬t。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)水土保持規(guī)劃所采用的經(jīng)濟(jì)效益估算指標(biāo),確定本規(guī)劃各項(xiàng)治理措施的生效起算年、單位面積增產(chǎn)量、保存率以及各項(xiàng)措施實(shí)施的運(yùn)行費(fèi)或生產(chǎn)費(fèi)[7]。該工程的經(jīng)濟(jì)效益主要包括兩方面:秸稈填溝和兩岸護(hù)腳治理提高耕地產(chǎn)量和灌木造林增加枝條產(chǎn)量的收入,其增產(chǎn)數(shù)額通過水?？蒲匈Y料和區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)綜合分析計(jì)算得出,并按照當(dāng)?shù)厥袌鰞r格認(rèn)定。

對于秸稈填溝和兩岸護(hù)腳治理提高耕地產(chǎn)量所增產(chǎn)的糧食,可以按照市場價格計(jì)算總產(chǎn)值,從中扣除生產(chǎn)成本后再計(jì)算凈效益。同樣地,對于灌木造林增加枝條產(chǎn)量所帶來的收入,也可以按照市場價格計(jì)算總收入并扣除生產(chǎn)成本后計(jì)算凈效益。該項(xiàng)目實(shí)施后直接經(jīng)濟(jì)效益為20.21萬元。此外,還有其他間接經(jīng)濟(jì)效益的影響,如減少土壤侵蝕和流失,減輕淤積問題等對生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的長期影響。

3.3 生態(tài)效益

1)基礎(chǔ)效益。通過有效控制小流域水土流失可以改善立地條件,降低泥沙入河庫量,提高土地的可持續(xù)利用性,減少資源的浪費(fèi),為經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展提供較為穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

2)改善地表徑流條件。各項(xiàng)治理措施可以通過攔截和分散降雨,減少地表徑流,增大常水流量,從而提高水源涵養(yǎng)能力,減輕土壤侵蝕和地下水位下降的問題,達(dá)到保護(hù)地下水資源和減輕洪災(zāi)的目的。同時,保水保土能力的提高也有助于改善土壤生態(tài)系統(tǒng),減少養(yǎng)分流失,提高地力。

3)善土壤理化性質(zhì)。綜合治理能提高土壤的蓄水保墑能力,提高土壤的氮磷鉀和有機(jī)質(zhì)含量,從而改善土壤的抗沖蝕性和透水性,這對于土壤質(zhì)量的提升和生產(chǎn)穩(wěn)定性有著重要的意義。

4)增加林草植被。經(jīng)過治理措施的實(shí)施,林草措施可以增強(qiáng)侵蝕溝邊坡的穩(wěn)定性和土壤的保水蓄水能力,為周圍的耕地生產(chǎn)提供安全保障。同時,林草植被的增加也能夠改善生態(tài)環(huán)境,減少水質(zhì)污染,改善調(diào)節(jié)小氣候,凈化空氣,美化環(huán)境,保護(hù)野生植物等,對生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和生態(tài)環(huán)境的改善起到積極的作用。因此,綜合治理措施在基礎(chǔ)效益和改善效益方面都能夠發(fā)揮重要作用,有利于實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用和保護(hù),提高土壤質(zhì)量和農(nóng)田生產(chǎn)能力,同時改善生態(tài)環(huán)境,提升人民生活質(zhì)量[8-10]。

4 結(jié) 論

文章結(jié)合太陽河小流域的自然條件和社會經(jīng)濟(jì)情況,充分吸取小流域治理經(jīng)驗(yàn),以治理水土流失及保護(hù)太陽山水庫水源地為中心,以防治流域內(nèi)山洪災(zāi)害為重點(diǎn),植物與工程措施、開發(fā)利用與治理保護(hù)相結(jié)合,因害設(shè)防形成綜合治理體系。通過治理,2022年項(xiàng)目區(qū)年蓄水量為4.56萬m3,保土量為1.28萬t,攔沙量1.76萬t,直接經(jīng)濟(jì)效益20.21萬元。小流域治理具有顯著的蓄水保土、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益,通過保護(hù)水資源、改善土壤質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供了條件,對于推動可持續(xù)發(fā)展和流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。