王吉永

(齊齊哈爾市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

1 概 況

某水庫位于烏裕爾河支流上,是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的中型水庫，該水庫始建于1958年，水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇洪水設(shè)計(jì)，100a一遇洪水校核。水庫控制流域面積125km2。水庫總庫容為1128萬m3，興利庫容559萬m3，水庫上游流域水土流失嚴(yán)重，經(jīng)多年運(yùn)行之后，出現(xiàn)了淤積現(xiàn)象，不僅嚴(yán)重削減了水庫的有效庫容，而且使樞紐工程調(diào)蓄洪水能力得不到正常發(fā)揮。

2 水庫淤積量分析

2.1 水庫原設(shè)計(jì)按照水文圖集法計(jì)算水庫淤積庫容

水庫的總輸沙量包括懸移質(zhì)和推移質(zhì)。

2.1.1 懸移質(zhì)

懸移質(zhì)由水文圖集查得多年平均年輸沙模數(shù)為30t/km2，乘以集水面積125km2及修正系數(shù)1.5即為多年平均懸移質(zhì)年輸沙量5625t。

2.1.2 推移質(zhì)

按懸移質(zhì)的20%考慮，則多年平均年推移質(zhì)輸沙量為1125t。

2.2 淤積庫容

2.2.1 按水文圖集法計(jì)算淤積庫容

水庫淤積庫容按下式計(jì)算:

V=GT(1+Ks)/γ

(1)

式中：V為水庫所需淤沙庫容，104m3；G為年輸沙量，104t；T為水庫運(yùn)行年限，取18年；Ks為推移質(zhì)與崩岸占懸移質(zhì)泥沙百分比，取20%;γ為泥沙容重，取1.3t/m3。

根據(jù)水文分析成果，多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為5625t，多年平均推移質(zhì)年輸沙量為1125t，泥沙容重取1.3t/m3，按照50年來沙量全部淤積考慮，估算的泥沙淤積庫容為25.96×104m3。

2.2.2 實(shí)測法計(jì)算淤積庫容

1)庫容曲線：

本次對(duì)該水庫庫區(qū)進(jìn)行了比例為1∶1000的地形圖實(shí)測，實(shí)測庫區(qū)地形圖與原設(shè)計(jì)中庫區(qū)地形圖進(jìn)行對(duì)比分析，繪制量算出該水庫水位庫容面積關(guān)系，并通過該水庫實(shí)測庫容曲線與原初設(shè)庫容曲線對(duì)比可知，原設(shè)計(jì)中死水位214.50m，死庫容為75×104m3，本次實(shí)測死水位214.50m對(duì)應(yīng)的庫容為1.75×104m3，水庫由除險(xiǎn)加固后至今運(yùn)行18a后，死水位214.50m以下水庫淤積量為73.25×104m3，水庫淤積嚴(yán)重。

本次實(shí)測庫區(qū)與原設(shè)計(jì)庫區(qū)水位—庫容—面積曲線對(duì)比圖見圖1。

圖1 實(shí)測庫區(qū)與原設(shè)計(jì)庫區(qū)水位—庫容—面積曲線對(duì)比圖

2.3 水文圖集法與實(shí)測法計(jì)算淤積庫容對(duì)比

水文圖集法計(jì)算的水庫原設(shè)計(jì)泥沙淤積庫容為25.96×104m3，但僅僅運(yùn)行了18年后，實(shí)測法計(jì)算的泥沙淤積庫容為73.25×104m3。實(shí)測法計(jì)算出的淤積庫容遠(yuǎn)大于水文圖集法計(jì)算的淤積庫容。

3 水庫淤積對(duì)策研究

導(dǎo)致實(shí)測法計(jì)算出的淤積量遠(yuǎn)大于水文圖集法計(jì)算的清淤量主要原因就是水庫上游水土流失的加劇。淤積不僅嚴(yán)重削減了水庫的有效庫容，而且使樞紐工程調(diào)蓄洪水能力得不到正常發(fā)揮。因此，對(duì)水庫進(jìn)行清淤是非常必要的，但要想根本性的解決問題，還應(yīng)進(jìn)行綜合整治，同時(shí)對(duì)水庫上游水土流失進(jìn)行治理。

4 水土流失分析及對(duì)策

4.1 水庫上游土地利用現(xiàn)狀及地貌

根據(jù)對(duì)水庫上游流域面積土地進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，其中耕地占總面積的84.48%；林地占總面積的5.81%；草地占總面積的5.16%；水域及水利設(shè)施用地占總面積的0.27%；城鎮(zhèn)村及工礦用地占總面積的4.17%；交通運(yùn)輸用地占總面積的0.05%；設(shè)施農(nóng)用地占總面積的0.04%。

該水庫上游流域面積內(nèi)地貌形態(tài)為高平原，最高海拔高程約為360m，最低海拔高程為180m，水庫上游流域內(nèi)坡度組成：≤0.25°的土地占總面積的13.84%，0.25°-1.5°的土地面積占總面積的81.25%，1.5°-3°的土地占總面積的4.91%。

該流域?qū)贃|北部高平原輕度侵蝕區(qū)，水土流失較為嚴(yán)重，水土流失主要類型為水力侵蝕，主要是坡耕地的面蝕。

4.2 流域水土流失原因分析

水土流失的成因概括起來主要有2個(gè)方面的因素：①自然因素；②人為因素。

4.2.1 自然因素

1)地形：流域處于高平原區(qū)，地勢南高北低。區(qū)內(nèi)溝谷縱橫的地形加之坡耕地中尚無保土耕作措施，使得耕地中形成坡面徑流。

2)降雨：小流域年平均降雨量495.4mm，降水年內(nèi)分布不均，67%的降水集中在6-9月份，且多大雨、暴雨，集中高強(qiáng)度的降水易引發(fā)洪澇漬和水土流失。

4.2.2 人為因素

人類對(duì)土地不合理的利用、破壞植被，加劇了水土流失的發(fā)生。

1)植被的破壞：資料顯示，區(qū)內(nèi)林地面積較之墾植初期已經(jīng)減少了21%，森林功能衰減，同時(shí)由于毀林、毀草開荒，林草涵養(yǎng)水源的能力下降，區(qū)內(nèi)小氣候環(huán)境惡化，水蝕加劇。

2)不合理的耕作制度：區(qū)內(nèi)耕地多為坡耕地，由于受到地形條件的限制，坡耕地中順坡、斜坡耕作的比例較大，再加之坡面較長，耕地內(nèi)缺少防護(hù)措施，降雨時(shí)來水流集中下泄，導(dǎo)致坡面不同形式、不同程度的水土流失。

4.3 治理措施

以小流域?yàn)閱卧?，山、水、林、田、湖、草、村統(tǒng)一規(guī)劃，工程措施、植物措施、農(nóng)業(yè)技術(shù)和管理措施優(yōu)化配置，溝坡兼治，優(yōu)化水土資源配置，提高土地生產(chǎn)力，發(fā)展特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施提質(zhì)增效，持續(xù)改善生態(tài)和民生，保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。其中工程措施主要包括谷坊、過水路面等。植物措施主要包括水土保持林等。農(nóng)業(yè)技術(shù)措施主要包括深松等。以發(fā)展型耕地侵蝕溝為重點(diǎn)，按不同區(qū)域治理需求與特點(diǎn)，實(shí)施坡面、溝道綜合防治工程[2]。

4.3.1 坡耕地治理工程

秋季農(nóng)作物收割完成后或第二年春季播種前對(duì)坡耕地進(jìn)行深松，以打破犁底層，減少地表徑流和減輕土壤沖刷，提高土壤入滲能力的耕作方法。

1)分層深松使土層不亂，碎土能力強(qiáng)。一般在深松30cm時(shí)，應(yīng)安裝雙層深松鏟；在深松40cm左右時(shí)，應(yīng)安裝三層深松鏟。

2)深松耕法的適宜深度，因深松方法、土壤種類、作物特性、地勢崗?fù)莸牟煌兴煌：谕辽钏?0-40cm，改善土壤通透性，減輕澇災(zāi)；坡耕地可適當(dāng)淺些，洼地內(nèi)澇，可適當(dāng)深些；本區(qū)主要作物為大豆和玉米，深松可適當(dāng)深些。

3)深松耕法的適宜寬度，因深松方法、土壤種類、土壤墑情等的不同而有所不同。土壤容重大，比較緊密的土壤，深松寬度一般在15m左右，反之在5-10cm之間；依據(jù)土壤容重，結(jié)合墑情適當(dāng)調(diào)整深松寬度，土壤墑情好的地塊可寬些，反之窄些。

4)施工時(shí)要沿等高線進(jìn)行橫坡深松，以形成地下橫(暗)壟，提高土壤持水的能力，減少表土流失。

4.3.2 侵蝕溝治理

根據(jù)流域內(nèi)某代表性小流域資料，該流域侵蝕溝平均寬20.94m，平均深3.80 m，溝壑密度2.62 km/km2。根據(jù)不同的溝深及比降，對(duì)侵蝕溝進(jìn)行削坡整形，采取柳樁編籬谷坊治理措施；溝坡、溝底裸露區(qū)域密植柳條造林，溝岸營造樟子松護(hù)岸林[3]。

4.3.3 植物措施

對(duì)不適合耕種的地塊實(shí)施退耕還林還草，構(gòu)建溝坡防蝕林，水土保持林，因地制宜的調(diào)整農(nóng)林牧用地結(jié)構(gòu)，發(fā)展經(jīng)濟(jì)林木，提高流域內(nèi)林草用地比例。