賈明國

（新疆伊犁州水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，新疆 伊寧 835000）

鞏乃斯河是伊犁河3大支流之一，流域面積為7677km2，全長235km。鞏乃斯河流域降水量相對豐富且呈垂直分布，加之河谷兩岸植被較好，鞏乃斯河水源相對充足穩(wěn)定。因此隨著改革開放的逐步深入，該區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉各項(xiàng)事業(yè)蓬勃發(fā)展，水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加強(qiáng)，土地灌溉面積日益擴(kuò)大，面積已達(dá)2.47萬hm2。然而大量灌區(qū)灌排骨干工程和配套工程在一定程度上加劇了該區(qū)水土流失，新增水土侵蝕量對灌區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。因此如何準(zhǔn)確預(yù)測水土流失并有效防治是當(dāng)前亟待解決的重要課題。

1 研究區(qū)自然地理概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)位于鞏乃斯河下游北岸，呈東西向帶狀分布，灌區(qū)南面是鞏乃斯河，自東向西流淌，北面為阿吾拉勒山，地形北高南低、東高西低，總地勢由東向西傾斜。除東部的則克臺溝、鐵木里克溝等形成小沖積扇突出起伏外，大部分土地連片且地形比較平坦，由河灘、谷地、丘陵3部分組成。灌區(qū)東西平均坡度為1/1200，而南北坡度較陡，為1/30～1/80，海拔高程為800～900m。

1.2 氣象水文

研究區(qū)獨(dú)特的地形地貌有利于遠(yuǎn)程接納來自西風(fēng)帶大西洋及地中海等水域的暖濕氣流，因而灌區(qū)內(nèi)降水相對較多，氣候溫和，水量豐沛，土壤肥沃。多年平均氣溫8.1℃；平均降雪日數(shù)為40d；年日照小時(shí)數(shù)為2693.5h；無霜期150d；年平均風(fēng)速大于2.1m/s；最大風(fēng)速大于20m/s，風(fēng)向W；歷年最大凍土深度1.2m；多年平均降水量為479.7mm，多年平均蒸發(fā)量為1285.8mm。降水主要集中在4～7月，占全年降水量的49.2%～52.5%，其中5月份降水量年內(nèi)最大，占全年總降水量的13.3%～15.0%。研究區(qū)氣溫、降水、蒸發(fā)呈現(xiàn)出明顯的垂直分布。

研究區(qū)灌溉水源主要引自鞏乃斯河水，雖然流域面積不大，河道流程短，但水系卻相對發(fā)育，年際變化穩(wěn)定，有利于灌溉引水。

2 水土流失現(xiàn)狀分析

研究區(qū)雨量充沛，氣候相宜，森林密布，牧草茂盛，植被優(yōu)良，水土流失微弱，河流含沙量僅為0.37kg/m3，是伊犁河3大支流中泥沙含量最小的。據(jù)水文站實(shí)測，多年平均輸沙量為52.7×104t，懸移質(zhì)泥沙的年內(nèi)分配與徑流年內(nèi)變化也基本一致，并且較徑流更為集中。年內(nèi)分配不均勻主要集中在汛期，4～7月輸沙量為39.4×104t，占年內(nèi)輸沙總量的74.8%。

根據(jù)前人研究成果，該區(qū)屬于平原微度水蝕治理區(qū)，區(qū)內(nèi)土壤平均侵蝕模數(shù)背景值為385t/（km2·a），然而大量農(nóng)田水利灌溉干渠及配套建設(shè)工程穿行于丘陵邊緣及傾斜平原上，該區(qū)土層為大孔隙濕陷性黃土地基，高差為5～20m，且南北向縱坡大，為1/20～1/100，坡面積雪在春季溶化形成徑流，加之工程施工過程中產(chǎn)生的棄土、棄渣不合理堆放等因素，將造成輕度水力侵蝕的水土流失。此外，研究區(qū)所屬區(qū)域年平均風(fēng)速為2.1m/s，最大風(fēng)速為20m/s，風(fēng)向W在春季地表植被還沒有恢復(fù)及秋季植被逐漸退化時(shí)，具有起沙條件。因此可能導(dǎo)致微度風(fēng)力侵蝕。

3 水土流失預(yù)測與評價(jià)

3.1 預(yù)測方法

3.1.1 擾動(dòng)原地貌、損壞土地及植被情況預(yù)測方法

通過查閱本工程的設(shè)計(jì)技術(shù)資料，利用設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合實(shí)地查勘，調(diào)查工程經(jīng)過地段的水土流失和水土保持現(xiàn)狀，對項(xiàng)目建設(shè)的主體、臨時(shí)工程及配套的設(shè)施在建設(shè)期開挖擾動(dòng)地表、占壓土地和損壞植被的程度和面積分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和預(yù)測。

3.1.2 臨時(shí)棄渣情況預(yù)測方法

嚴(yán)格按照主體工程的設(shè)計(jì)成果和施工組織進(jìn)行綜合分析，了解土石方開挖量、回填量之間的關(guān)系，預(yù)測各時(shí)段各區(qū)域的臨時(shí)棄渣量。

3.1.3 損壞水土保持設(shè)施預(yù)測方法

對工程中損壞的水土保持設(shè)施及植被面積、數(shù)量進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。

3.1.4 可能造成的水土流失總量預(yù)測方法［1－2］

通過現(xiàn)場調(diào)查（各類比點(diǎn)）采樣分析并結(jié)合工程地質(zhì)資料，統(tǒng)計(jì)各侵蝕面的土壤類型、各粒徑的百分比組成；結(jié)合工程組成部分具體施工工藝和施工進(jìn)度，對施工區(qū)、料場、施工道路等不同區(qū)域的流失量采用數(shù)學(xué)模型與類比法相結(jié)合的方法進(jìn)行預(yù)測。對于工程運(yùn)行中造成的侵蝕量，按預(yù)測模型（1）、（2）計(jì)算：

式中 Fi為項(xiàng)目區(qū)面積（km2）；Mi為擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)（t/km2·a）；M0為原地貌侵蝕模數(shù)（t/km2·a）；Ti為預(yù)測時(shí)段（a）；Si為堆渣表面積（km2）。

3.2 預(yù)測結(jié)果

3.2.1 工程擾動(dòng)原地貌、破壞植被的面積

根據(jù)主體工程資料，結(jié)合野外調(diào)查，確定工程擾動(dòng)地貌、破壞植被面積共43.96hm2。 其中永久占地21.20hm2，臨時(shí)占地22.76hm2。

3.2.2 損壞水土保持設(shè)施面積的預(yù)測

水土保持設(shè)施是指具有水土保持功能的一切實(shí)物的總稱，如原地貌、自然植被等均具有水土保持功能，應(yīng)視為水保設(shè)施。因此，研究區(qū)灌溉工程破壞水土保持設(shè)施面積即為破壞荒地植被、天然河灘地等具有水土保持功能的面積43.96hm2。

3.2.3 棄土、棄石、棄渣量預(yù)測

在對渠線進(jìn)行整修、清理的過程中將產(chǎn)生大量的棄土、棄渣。其中棄渣量為6067m3，包含漿砌石、混凝土拆除。棄土量為102595m3，大多為渠道和渠系建筑物清基、開挖土方，此外，渠道還需要外運(yùn)土方100161m3。合理解決這些棄土棄渣的臨時(shí)堆放、回收利用、永久堆放等問題是本次水土保持工作的重中之重。

3.2.4 水土流失量預(yù)測

根據(jù)現(xiàn)場檢測及類比同類項(xiàng)目，該項(xiàng)目施工期需要20個(gè)月，建設(shè)期工程新增水土流失量為1166t，建設(shè)施工產(chǎn)生的棄土、棄渣造成的水土流失量為453t，預(yù)測項(xiàng)目施工期總計(jì)新增水土流失量為1619t。

4 防治對策

4.1 防治目標(biāo)［3－4］

根據(jù)研究區(qū)所屬區(qū)域的自然條件、水土流失背景、區(qū)域水土保持規(guī)劃等，對本水土保持方案的實(shí)施提出以下6項(xiàng)目標(biāo)，用以指導(dǎo)方案編制時(shí)的防治措施布局，同時(shí)作為水土保持工程的驗(yàn)收指標(biāo)。

（1）與主體工程設(shè)計(jì)相結(jié)合，對防治責(zé)任范圍內(nèi)采取工程措施和植物措施、臨時(shí)措施和永久措施的防護(hù)體系，治理工程施工破壞區(qū)域，減輕施工造成的水土流失，使擾動(dòng)土地治理率達(dá)到95%以上。

（2）使由于本工程的施工造成的水土流失面積的治理度達(dá)到95%以上。

（3）利用有效可行的防治措施，預(yù)防和治理工程建設(shè)新增的水土流失，使工程建成后的土壤侵蝕模數(shù)的控制比達(dá)到1.5以上。

（4）對工程施工中產(chǎn)生的棄渣進(jìn)行擋攔，使攔渣率大于95%。

（5）對渠道兩側(cè)及邊坡、棄土、棄渣場、生產(chǎn)、生活管理區(qū)、場內(nèi)交通等占地區(qū)域，按照“適地種草”的原則布設(shè)生物措施，使渠道沿線防治責(zé)任范圍內(nèi)林草植被逐步得到恢復(fù)，使植被恢復(fù)率達(dá)到98%以上，使除渠道及巡渠路以外責(zé)任范圍的林草植被覆蓋率達(dá)到25%以上。

4.2 防治措施設(shè)計(jì)

4.2.1 渠道施工區(qū)水土保持措施

在施工期應(yīng)加強(qiáng)施工管理，嚴(yán)格限制渠道施工區(qū)域，以減少對渠道沿線水保設(shè)施的擾動(dòng)。在渠道開挖與回填邊坡上，選擇當(dāng)?shù)剡m生品種草籽如蒿草、禾草、木地膚、沙打旺等進(jìn)行綠化，人工養(yǎng)護(hù)1a，增加植被覆蓋度，防止水土流失，共計(jì)種草面積7.02hm2，播種量為19kg/hm2。在干渠關(guān)鍵段沿線兩側(cè)種植喬木林帶，選擇新疆白楊、榆等樹種，林帶寬度7.5m，分4排種植，間距2.5m×2.5m，植樹面積6.31hm2。

4.2.2 料場水土保持措施

合理布置砂石料場，其中砂礫凈料場位于干渠引水樞紐下游500m的河灘，屬于外購料場。砂礫石料場開采后，對開采跡地進(jìn)行適當(dāng)開槽導(dǎo)流，待洪水期，依靠河床自然淤平。開采后選擇當(dāng)?shù)剡m生品種草籽如蒿草、禾草、木地膚、沙打旺等進(jìn)行綠化，人工養(yǎng)護(hù)1a，增加植被覆蓋度，防止水土流失，土料場共計(jì)種草面積5.01hm2，播種量為19kg/hm2。

4.2.3 棄渣處置水土保持措施

為了盡量減少二次水土流失的發(fā)生，本次將棄渣場設(shè)置在渠道北側(cè)低凹處，經(jīng)實(shí)地調(diào)查，本期實(shí)施渠段沿線北側(cè)低凹處容量滿足要求。棄渣采用臺體堆放型式，為碾壓回填，堆放外邊坡坡度為1∶1.5，表層利用渠道清基腐殖土進(jìn)行土方平整，后播撒當(dāng)?shù)剡m生草種（植草技術(shù)同上），進(jìn)行植物養(yǎng)護(hù)，合計(jì)植草面積為0.30hm2，棄渣為永久堆放，共計(jì)棄渣回填6067m3。工程棄渣場為天然凹地，采取水保措施后不會(huì)產(chǎn)生地表徑流而造成水力侵蝕；棄渣回填后采用播撒草籽的措施保持地表水土，不會(huì)產(chǎn)生風(fēng)力侵蝕。

4.2.4 棄土處置水土保持措施

由于棄土是由渠道沿線工程土方開挖產(chǎn)生的，因此計(jì)劃將它就地回填至渠道沿線南側(cè)邊坡上。土方回填時(shí)必須按照渠堤設(shè)計(jì)的干容重進(jìn)行碾壓，后播撒當(dāng)?shù)剡m生草種，具體植草技術(shù)同上。

4.2.5 渠系建筑物施工區(qū)水土保持措施

建筑物施工過程中混凝土拌和、砂礫料篩分等工序，如果管理不善將產(chǎn)生施工廢渣。施工過程中應(yīng)加強(qiáng)管理，以減少廢渣排放量，完工后施工單位自行將施工廢渣清除，統(tǒng)一運(yùn)往指定施工垃圾回收場。

4.2.6 場內(nèi)交通水土保持措施

工程場內(nèi)道路均為土質(zhì)路面，在施工過程中應(yīng)經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)，防止風(fēng)力侵蝕。要加強(qiáng)運(yùn)輸車輛的管理，盡量減少臨時(shí)道路的占地面積。此外，在工程施工完成后，應(yīng)對道路占地區(qū)域土地平整后進(jìn)行植被恢復(fù)。

4.2.7 施工生產(chǎn)、生活管理區(qū)水土保持措施

在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)管理減少生產(chǎn)生活管理區(qū)占地面積。在工程施工完成后，應(yīng)對臨時(shí)占地區(qū)域土地平整后進(jìn)行植被恢復(fù)。

［1］王悅，韓露，劉莎.泰來縣抗旱灌溉引水工程水土流失預(yù)測［J］.黑龍江環(huán)境通報(bào)，2009，33（3）：20－22.

［2］劉芳.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中水土流失預(yù)測研究綜述［J］.中國科技信息，2009（9）：64－65.

［3］GB/T16453.1－15453.6—1996，水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］SL204—98，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范［S］.