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        克山縣古北鄉(xiāng)侵蝕溝治理措施分析

        2022-08-12 08:16:18孫艷坤
        黑龍江水利科技 2022年7期
        關(guān)鍵詞:措施設(shè)計(jì)

        孫艷坤

        (齊齊哈爾市水利科學(xué)研究院,黑龍江 齊齊哈爾 161006)

        1 項(xiàng)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(yán)重的區(qū)域之一,工程區(qū)內(nèi)有大小侵蝕溝主溝3條,支溝7條,總長(zhǎng)度1123m,占地1.52hm2,侵蝕溝的發(fā)展導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)土地支離破碎,土壤侵蝕極為嚴(yán)重,以部分面蝕和溝蝕為主要侵蝕形式的生態(tài)災(zāi)害逐年加劇,嚴(yán)重威脅區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。本次治溝綜合措施采取工程與植物措施相結(jié)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(hù)、分段攔蓄。

        2 侵蝕溝治理措施

        本項(xiàng)目采取的工程措施和植物措施主要有:營(yíng)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(hù)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(jìn)速度較快,威脅農(nóng)田道路及兩側(cè)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(shè)漿砌石跌水防護(hù)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(shí)也穩(wěn)定溝坡、制止溝岸擴(kuò)張。按照頂?shù)紫嗾赵瓌t設(shè)計(jì)谷坊座數(shù),按照溝道的徑流量和沖刷程度確定谷坊高度。根據(jù)侵蝕溝土質(zhì)情況和投資要求,主要設(shè)計(jì)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(hù):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(hù)林、速生豐產(chǎn)林,既可使溝道穩(wěn)定,又可獲得經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)

        3.1 漿砌石跌水設(shè)計(jì)

        1)措施的目的、作用及原則:侵蝕溝溝頭前進(jìn)速度較快,威脅農(nóng)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(shè)漿砌石跌水防護(hù)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):10a一遇6h最大降雨量。

        4)措施布設(shè)位置、立地條件:溝頭以上集雨面積較大,來(lái)水較多,水勢(shì)較強(qiáng)的侵蝕溝頭。

        5)設(shè)計(jì)參數(shù):漿砌石跌水設(shè)計(jì)參數(shù)見表1,漿砌石跌水?dāng)嗝嬉妶D1、圖2。

        表1 溝頭跌水設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

        溝底沿縱坡布設(shè)谷坊群,鞏固并抬高溝床,制止溝底下切。

        3.2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

        10a一遇最大6h暴雨標(biāo)準(zhǔn)。

        3.2.2 使用范圍

        侵蝕溝下切嚴(yán)重,坡度較陡、易受沖刷侵蝕的部位。

        3.2.3 來(lái)水量計(jì)算

        來(lái)水量計(jì)算,根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和谷坊的位置,從圖中量得谷坊上游集水面積。則設(shè)計(jì)頻率洪峰流量為:

        (1)

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

        表2 溝道來(lái)水量計(jì)算表

        3.2.4 斷面設(shè)計(jì)

        根據(jù)溝道實(shí)際情況,設(shè)計(jì)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(shù),一般采用1.55。

        據(jù)此計(jì)算Q1=0.54m3/s和Q2=0.14m3/s,滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪峰流量要求。

        3.3 編柳谷坊設(shè)計(jì)

        1)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):10a一遇最大6h暴雨標(biāo)準(zhǔn)。

        2)實(shí)施部位:小型發(fā)展溝或半穩(wěn)定溝較活躍的溝底。

        3)設(shè)計(jì)原則:按照頂?shù)紫嗾盏脑瓌t規(guī)劃柳谷坊座數(shù);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(shè)計(jì):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(shí),垂直水流方向設(shè)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(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖(單位:cm)

        編柳谷坊施工時(shí),應(yīng)先橫過(guò)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(shí),以利成活。再每隔0.3-0.5m釘上木樁,樁高0.8m,并用細(xì)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(hù)設(shè)計(jì)

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

        2)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):10a一遇洪水。

        3)斷面設(shè)計(jì):由于本次治理的排水溝落差較大,溝頭經(jīng)溝頭防護(hù)設(shè)計(jì)后,溝道底部設(shè)計(jì)栽植防護(hù)林。

        從漿砌石跌水出口順?biāo)鞣较蛟跍系卒佋O(shè)30cm厚柳捆,每間隔1.5m用一排木樁固定,木樁直徑7cm,長(zhǎng)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(hào)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(gè)整體[2]。

        斷面圖如圖7所示。

        圖7 溝底防護(hù)縱斷面圖(單位:cm)

        施工注意事項(xiàng):必須按各部位尺寸把柳條捆扎結(jié)實(shí);柳條梱之間也用土填實(shí),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(shí),利于柳條成活[3]。

        3.5 侵蝕溝造林設(shè)計(jì)

        1)措施的目的、作用及原則:根據(jù)項(xiàng)目區(qū)立地條件,選用速生豐產(chǎn)樹種營(yíng)造溝道防護(hù)林,提高林草覆蓋率,攔截、調(diào)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(kuò)張迅速、溝底下切比較嚴(yán)重的溝道。

        3)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是在對(duì)該區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上,汲取以往的造林經(jīng)驗(yàn),以立地條件類型為依據(jù),考慮各地自然條件的差異性,結(jié)合現(xiàn)有栽培水平進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        4)措施布設(shè)位置、立地條件:水力侵蝕嚴(yán)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(jié) 論

        克山縣古北鄉(xiāng)東勝村侵蝕溝專項(xiàng)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(shí)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(zāi)能力;二是溝頭溯源侵蝕和溝岸擴(kuò)張得到有效控制,下游耕地得到有效保護(hù);三是保護(hù)工程區(qū)內(nèi)黑土資源、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件,提升了人們的生活質(zhì)量,為項(xiàng)目區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

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