鄭 彬

(遼陽市水土保持局，遼寧 遼陽111000)

1 概 況

1.1 地理位置

弓長嶺區(qū)穆家小流域綜合治理工程位于遼陽市弓長嶺區(qū)穆家小流域湯河鎮(zhèn)紅穆村，湯河水庫下游，湯河的右岸。工程地理坐標為E123°24'41.51″，N41°06'07.05″。

1.2 自然概況

1)地形地貌。該流域地形特點是起伏變化較大，屬于土石質低山區(qū)，最高海拔高度為495 m，最低海拔高度為106 m。林草覆蓋率為61%。

2)水文氣象。該地區(qū)屬于北溫帶濕潤地區(qū)，四季分明，春夏兩季多西南風，冬季多西北風。年平均氣溫為8.4 ℃;最熱月平均氣溫為24.8 ℃;極端最高氣溫38 ℃;極端最低氣溫－33.7 ℃;最大凍結深度1.2 m;無霜期167 d。四季分明，春夏兩季多西南風，冬季多西北風，平均降雨量790 mm。多年平均風速1.98 m/s，年均日照時數為2804 h，年均蒸發(fā)量1 740.7 mm。

3)土壤。該區(qū)土壤分布趨勢:棕壤土是全區(qū)內的典型土壤，山坡的中上部為棕壤，山角坡地和山谷之間為潮棕壤。厚度為30 ～40 cm。土壤理化性狀PH 值為6.5，土壤有機質含量2% ～3%，土壤質地松散，空隙度高，全氮含量0.1% ～0.15%，其土地性狀對發(fā)展林業(yè)適應性很強。

4)植被。該區(qū)屬于低山區(qū)，該區(qū)主要植被為落葉林和針、闊混交林。年平均氣溫低于平原，降水量大于平原。是長白植物區(qū)系和華山植物區(qū)系的交匯區(qū)，植物種類豐富，是次生林和人工林最集中的區(qū)地。該地區(qū)以農業(yè)為主，農作物主要由玉米、大豆。經濟作物有大榛子、蘋果。

1.3 經濟社會情況

穆家小流域土地面積985.44 hm2，耕地面積116 hm2，總人口1 980人，均為農業(yè)人口。人均收入9 000 元，人 口 密 度201 人/km2，人 均 基 本 農 田0.09 hm2/人。勞動力1650 人，大小牲畜1050 頭。紅穆村土地總面積455.30 hm2，耕地面積120 hm2，總人口1 251人，均為農業(yè)人口。人均收入8 500元，人口密度274 人/km2，人均基本農田0.09 hm2/人。勞動力890 人，播種面積112.47 hm2，大小牲畜400 頭。

1.4 土地利用

穆家小流域總土地面積985.44 hm2，其中:山丘地林地面積600.00 hm2，耕地面積116.00 hm2，建設用地207.00 hm2，園地20.00 hm2，草地10 hm2，其他用地32.44 hm2。項目區(qū)總土地面積455.30 hm2，其中:林地面積150.00 hm2，耕地面積120.00 hm2，建設用地103.00 hm2，園地30.00 hm2，草地10.3 hm2，其他用地42.00 hm2。

2 水土流失及防治情況

穆家小流域總土地面積985.44 hm2，水土流失面積80.00 hm2，水土流失面積占總面積8.12%，平均侵蝕模數1 500.00 t/km2·a。流域內有侵蝕溝壑3 條，溝道密度為0.60 km/km2。該區(qū)土壤侵蝕形式以水力侵蝕為主，侵蝕強度為輕度。水土流失形式主要以水力侵蝕為主，有少部分人為因素造成的侵蝕。水土流失主要分布在山洪溝溝頭處及荒草地和疏林地等。該流域已治理水土流失面積32.00 hm2，采取封禁治理措施。小河道整治理2.5 km，治理度為40%。

3 工程建設規(guī)模

穆家小流域綜合治理工程治理面積0.09 hm2，其中:路面硬化面積0.09 hm2，排水溝治理125 m，兩側共計250 m。在溝道兩側對排水溝進行治理，治理長度125 m，兩側共計250 m。采取漿砌石擋土墻結構形式;修建混凝土作業(yè)路285 m，混凝土路面寬3.0 m，厚度0.20 m，砂礫石路基層寬3.50 m，厚度0.10 m。通過進行綜合治理，達到防止水土流失，保護水源，增加農村經濟收入。

4 工程總體布置

4.1 布置原則

全面貫徹落實《中華人民共和國水土保持法》，遵照“預防為主、保護優(yōu)先、全面規(guī)劃、綜合治理、因地制宜、突出重點、科學管理、注重效益”的水土保持方針，合理利用水土資源。①堅持以人為本、服務民生的宗旨，充分征求群眾意見，尊重群眾意愿，按照“近村、近水、就緩、就低”的原則選擇地塊;②與退耕還林基本口糧田建設、土地整理、農業(yè)綜合開發(fā)土地治理等項目協調，科學規(guī)劃，合理布局，避免重復建設，發(fā)揮工程最大效益;③優(yōu)先安排坡度＜15°的緩坡耕地，對15° ～25°坡耕地，按照集中連片、因地制宜原則修筑，以便形成規(guī)模;④以村為單位，以地塊為單元，以梯田建設為重點，配套生產道路，統(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理［1］。

4.2 措施總體布局

穆家小流域綜合治理工程水土保持措施將本著重點治理與一般防治相結合，工程措施與植物措施相結合，點、線、面治理相結合的原則，形成綜合防治體系。防治體系配置按照系統(tǒng)工程原理，處理好局部與整體、單項與綜合、近期與遠期的關系，有效地控制防治責任范圍內的水土流失［2］。根據項目的建設目標與規(guī)模，本項目的治理措施主要有工程治理措施。工程治理措施包括山洪溝護砌125 m(兩側共計250 m);混凝土作業(yè)路285 m。排水溝護砌工程位于西側管理房上游0.30 km，采取雙側護砌形式;作業(yè)路緊鄰治理段山洪溝邊緣，修筑長度285 m，起點樁號為0 +000，終點樁號為0 +285。

5 工程措施設計與計算分析

5.1 穆家小流域護砌工程

5.1.1 設計洪峰流量計算

1)基本情況:流域內沒有水文觀測站，屬于山區(qū)無資料河流。設計洪水采用遼寧省設計暴雨洪水查算圖表法計算。在萬分之一地形圖上確定流域面積，并向上游量取等高線高程和距離，求算河道的平均比降。根據萬分之一地形圖查得:穆家河流域控制面積。

2)設計洪峰流量計算:流域內無實測資料，一般根據短歷時設計暴雨推算。本次設計根據遼寧省設計暴雨洪水查算圖表法進行方法。

計算公式:

式中:Q 為設計洪峰流量;φ 為設計洪峰徑流系數(由遼陽市水文手冊查得φ =0.60);Ip 為τ 歷時暴雨強度(由遼陽市水文手冊查得Ip =120 mm);F 為流域面積km2。

通過計算10 a 一遇的設計洪峰流量為:P =10%，Q =10.25 m3/s。

5.1.2 溝道過流能力驗算

治理排水溝125 m，結構形式為在河道兩岸采取漿砌石擋土墻結構形式，左右岸各125 m，共250 m。

1)排水溝過水能力計算:根據上述排水溝過流能力計算，10 a 一遇設計洪峰流量為 Q =10.25 m3/s。兩岸墻高1.4 m，河道比降I =23.5‰。

過流能力驗算，采用明渠非均勻流公式:

式中:Q 為設計流量，m3/s;H 為水深，m;W 為過水面積，m2;C 為謝才系數，C = 1/n ×R1/6 ;R 為水力半徑m，R = W/X;X 為濕周，m;Q = WC(Ri)1/2 ;Q =m3/s。

經計算:當水深H =1.00 m時，溝寬1.5 m，比降I =0.023，過流量Q =11.10 m3/s，滿足過流要求。經計算結果見表1。

表1 排水溝過水能力計算表

2)排水溝斷面確定:根據排水溝道水力計算，排水溝護砌長度125 m(左右兩岸共250 m)，溝底寬度為1.0 m。溝道兩側為漿砌石擋土墻砌筑，墻高1.40 m。設計水深1.0 m。

5.1.3 排水溝擋土墻設計

漿砌石擋土墻穩(wěn)定計算:擋土墻穩(wěn)定分析(沿墻縱向取1 m 長計算)見圖1。

圖1 漿砌石擋土墻穩(wěn)定計算圖

1)擋土墻水平土壓力“Ea”計算:采用庫倫土壓力計算公式為:

式中:Ea 為主動土壓力，kN;r 為土體容重19.6 kN/m3;H 為墻體高度1.4 m;K 為土壓力系數經查算得0.687，經分析，取土壤內摩擦角ψ 為30°;外摩擦角δ 為15°，Ea =15.15 kN。

2)墻后土體重“F 重”:土體容重為19.60 kN，土體重17.05 kN。

3)墻體自重“W”:墻體為漿砌塊石取容重為22.54 kN，W =37.19 kN

4)擋土墻穩(wěn)定計算:抗滑穩(wěn)定計算公式:

式中:KC 為抗滑穩(wěn)定系數應大于規(guī)定1.3;W 為墻體自重，kN;F垂為墻后土重，kN;f 為墻底與地基摩擦系數，Ⅲ類土取0.5;F水為水平主動土壓力即為Ea 值。

經計算Kc = 1.79 ＞1.3，該擋土墻不會產生滑動。

護腳沖刷深度計算:護腳沖刷深度計算采用《水力學計算手冊》中的計算公式，計算公式如下:

式中:hB 為累計最大沖刷深度，取0.32 m;hP 為沖刷處水深，以近似設計水位最大深度代替，取1.0 m;Vcp 為平均流速，計算得2.25 m/s;V允為河床面上允許不沖流速，查水力計算手冊為0.75 m/s;N 為與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取0.25。

經計算，本段排水溝沖刷深度為0.32 m。根據設計規(guī)范，護腳工程基礎埋置深度應滿足抗沖刷和凍結深度的要求。遼陽地區(qū)多年平均凍層深1.20 m，因此本次護腳工程基礎埋深取1.20 m。

5.2 混凝土作業(yè)路工程設計

在本治理段的原瀝青作業(yè)路上游終點0 +000處向上游0 +285 處修建混凝土作業(yè)路285 m，路基為3.50 m寬砂礫石路基，厚度0.10 m;路面寬度為3.0 m，厚度0.20 m，混凝土標號為C25。

6 結 語

從穆家小流域綜合治理工程的總體布置和工程措施來看，工程布設切實可行。通過工程的實施，水土流失將得到有效控制，可以改善土壤結構、增加土壤肥力、遏制土地功能退化，保護土地資源，提高農業(yè)生產率，在一定程度上解決了農村剩余勞動力，減少城市人口流動性和就業(yè)壓力，促進地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設和人民生活水平的提高，可推動弓長嶺區(qū)的經濟全面發(fā)展［3］。

［1］李勇. 桓仁縣坡耕地工程總體布置與措施設計分析［J］.黑龍江水利科技，2014，42(10):183－185.

［2］冉茂文. 山區(qū)農業(yè)綜合開發(fā)要重視旱坡耕地綜合治理［J］. 當代貴州，2006(21):35－36.

［3］齊養(yǎng)周. 周至縣坡耕地農業(yè)耕作措施蓄水保土效益試驗研究［J］，陜西水利，2010(02):148－149.