周月杰

(黑龍江農(nóng)墾勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，哈爾濱 150090)

黑龍江是我國糧食生產(chǎn)第一大省，糧食作物面積>0.13億hm2，玉米、水稻、大豆三大作物面積和產(chǎn)量均居全國第一位。在農(nóng)業(yè)發(fā)展上，充分利用區(qū)域水資源豐沛的優(yōu)勢(shì)，通過充分利用松花江等過境水系，抽取地表水灌溉農(nóng)田，形成規(guī)模巨大的灌區(qū)農(nóng)業(yè)，不僅使區(qū)域農(nóng)業(yè)抗災(zāi)能力大幅度增強(qiáng)，保證農(nóng)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，而且有力地推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善了周邊的生態(tài)環(huán)境。

但是在灌區(qū)建設(shè)和改造過程中，改變?cè)凶匀画h(huán)境的平衡狀態(tài)，土方挖填改變了土壤結(jié)構(gòu)，破壞了項(xiàng)目區(qū)及周邊區(qū)域的植被及土體結(jié)構(gòu)，使土壤抗蝕性能下降，在降雨等外營力作用下水土流失問題凸顯。因此，灌區(qū)建設(shè)時(shí)，一定要注意細(xì)致規(guī)劃與合理保護(hù)相結(jié)合，嚴(yán)格控制施工擾動(dòng)范圍，適時(shí)開發(fā)、及時(shí)恢復(fù)。根據(jù)灌區(qū)生態(tài)、水土保持敏感點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的水土流失問題，并采取針對(duì)性的措施，嚴(yán)防、嚴(yán)控水土流失的發(fā)生。

1 灌區(qū)工程建設(shè)過程中水土保持敏感問題分析

1.1 建設(shè)內(nèi)容多，點(diǎn)性、線性齊全

灌區(qū)工程主要建設(shè)內(nèi)容包括：干渠、支渠、橋涵、渡槽、分水閘、節(jié)制閘、退水閘、泄洪閘、跌水、節(jié)制閘等，不僅建設(shè)內(nèi)容多樣，而且線型與點(diǎn)型工程相結(jié)合，具有跨越地貌類型多、線路長且分散等特點(diǎn)[1]。其中渠道、截流溝為線性工程，各類輔助建筑物為點(diǎn)性工程。各類工程相間布置，渠道開挖、建筑物基坑開挖，出現(xiàn)眾多松散裸露面，同時(shí)挖、填土方往來調(diào)運(yùn)頻繁，機(jī)械碾壓、人為擾動(dòng)等活動(dòng)使項(xiàng)目區(qū)地表擾動(dòng)破壞嚴(yán)重，遇強(qiáng)降雨極易引發(fā)水土流失。灌區(qū)工程主要建設(shè)內(nèi)容，見表1。

1.2 涉及施工導(dǎo)流工程，水土流失防控難度大

施工過程中需要新建渠系，因此，需修筑圍堰等截流、導(dǎo)流工程對(duì)地表水體的徑流進(jìn)行施工期導(dǎo)流。由于圍堰、導(dǎo)流槽等工程均不是永久建筑，所以多數(shù)以土質(zhì)邊坡為主，因此，在導(dǎo)流或降雨過程中徑流沖刷、雨滴擊打等侵蝕外營力容易引發(fā)土質(zhì)圍堰、導(dǎo)流槽等的水土流失。此外，圍堰、導(dǎo)流槽等因其土質(zhì)材料并且頻繁接觸徑流，因此無論工程措施還是植物措施都比較難于實(shí)施，這就導(dǎo)致了施工導(dǎo)流工程水土流失防控難度加大。

1.3 擾動(dòng)破壞耕地多，臨時(shí)占地多

黑龍江省農(nóng)用耕地1187.1萬hm2，以黑土地為主，土層厚，養(yǎng)分含量高，但是其抗蝕性比較弱，擾動(dòng)破壞后，極易引發(fā)水土流失。灌區(qū)修建過程中渠道開挖、輔助設(shè)施的建設(shè)、臨時(shí)道路、施工場(chǎng)地、取土場(chǎng)、棄土場(chǎng)、暫存場(chǎng)等永久、臨時(shí)設(shè)施占用的耕地比較多，加之對(duì)地表擾動(dòng)破壞相對(duì)嚴(yán)重。調(diào)研區(qū)內(nèi)的幾個(gè)大中型灌區(qū)工程建設(shè)項(xiàng)目時(shí)發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目占地構(gòu)成中平均占用耕地>70%，林草地接近15%，水域及水利設(shè)施用地接近10%，其它約5%。而在這些地類中，耕地抗蝕性最弱，尤其是黑土地，擾動(dòng)破壞后水土流失最為嚴(yán)重。

1.4 開挖量大，臨時(shí)堆土多

灌區(qū)工程的建設(shè)，以渠系、溝槽的開挖為主。一般中型灌區(qū)工程，干渠長度>15km，支渠總長10km以上，其它溝渠總長>30km，渠系與各類輔助建筑物挖填方總量>100萬m3。尤其在黑龍江地區(qū)土層深厚，挖方主要是土方，在渠道開挖過程中多數(shù)土方需要臨時(shí)堆存，待施工結(jié)束后，根據(jù)需求回填。同時(shí)，各類輔助建筑物超過百處，臨時(shí)堆土量也比較大。因此，開挖量大，臨時(shí)堆土多是灌區(qū)工程的又一突出特點(diǎn)，對(duì)臨時(shí)土場(chǎng)的選擇與堆土的防護(hù)成為灌區(qū)建設(shè)水土流失治理的又一難點(diǎn)。

表1 灌區(qū)工程主要建設(shè)內(nèi)容

1.5 新渠系開挖引發(fā)地表徑流流路變化，加劇水蝕

黑龍江省降雨量比較大，年平均降水量超過500mm，年平均徑流深為132.4mm，折合水量為602.24億m3。省內(nèi)流域面積在50km2以上的河流有1918條。適合修建灌區(qū)的地區(qū)，年平均降水量更大，而且地表水系分布較多，因此灌區(qū)建設(shè)過程中，各種施工活動(dòng)對(duì)地表徑流的流路變化產(chǎn)生一定影響。阻斷或改變了原地表徑流方向，造成地表徑流無序匯集，形成流量較大的侵蝕性徑流，引發(fā)水蝕加??；尤其是地表開挖擾動(dòng)后，溝槽蓄集降水和周邊地表匯流對(duì)侵蝕性徑流起到了一定的加持作用，再加上項(xiàng)目區(qū)土層深厚，土方擾動(dòng)后抗蝕性差，易導(dǎo)致周邊坍塌，擾動(dòng)面積增大，水土流失量增加。

2 水土保持措施布局

通過對(duì)灌區(qū)工程建設(shè)過程中的水土保持敏感問題進(jìn)行細(xì)致分析之后，有利于篩選更具針對(duì)性的水土流失防控措施體系，使水土保持措施更加有的放矢，更加科學(xué)合理，同時(shí)增強(qiáng)措施的持續(xù)穩(wěn)定，使其更好地服務(wù)于灌區(qū)的水土流失防控。

針對(duì)建設(shè)內(nèi)容，多點(diǎn)性、線性齊全，采區(qū)徑流調(diào)控工程與綠化措施緊密結(jié)合的方法進(jìn)行措施設(shè)計(jì)，既要疏導(dǎo)徑流，減弱徑流侵蝕力，又要通過植物措施增加地表植被蓋度，增強(qiáng)土體的抗蝕能力。同時(shí)應(yīng)根據(jù)渠道級(jí)別、沿線地質(zhì)、周邊環(huán)境、挖填情況等對(duì)各渠段分類進(jìn)行典型設(shè)計(jì)[2]。

對(duì)于施工導(dǎo)流工程水土流失防控難度大的特點(diǎn)，采用夯實(shí)與苫蓋相結(jié)合的方式，減少壩體與徑流的接觸，增強(qiáng)壩體的抗沖能力。

針對(duì)擾動(dòng)破壞的耕地多，臨時(shí)占地多的問題，首先進(jìn)行表土的剝離與保護(hù)，施工結(jié)束后進(jìn)行覆土整地措施，最大程度的保護(hù)表土資源，恢復(fù)臨時(shí)占用的耕地。

而對(duì)于開挖量大，臨時(shí)堆土多的問題，做好開挖邊坡和臨時(shí)堆土的擋護(hù)，減輕施工過程中的水土流失。水土保持措施總體布局圖，見圖1。

圖1 水土保持措施總體布局圖

2.1 徑流調(diào)控類措施

由于項(xiàng)目區(qū)降雨充沛，為了疏導(dǎo)攔蓄項(xiàng)目區(qū)的降雨徑流，在泵站等建筑物周邊、渠道等擾動(dòng)區(qū)內(nèi)，布設(shè)徑流調(diào)控工程，主要包括截水溝、排水溝、沉砂池等，根據(jù)建設(shè)特點(diǎn)采用永久排水溝與臨時(shí)排水溝相結(jié)合的方式，并在溝道末端設(shè)置沉砂池，疏導(dǎo)地表徑流的同時(shí)，減少徑流中的泥沙，避免雨水徑流中泥沙含量過高而影響周邊水體。排水溝布設(shè)時(shí)充分考慮與現(xiàn)有道路邊溝，現(xiàn)有自然溝道的銜接，若存在落差，應(yīng)增加消能措施，減輕徑流下落的沖擊力，避免出現(xiàn)沖淘等水蝕危害。

2.2 臨時(shí)防護(hù)型措施

2.2.1 臨時(shí)堆土的防護(hù)

灌區(qū)建設(shè)過程中產(chǎn)生的臨時(shí)堆土，根據(jù)施工要求和堆存時(shí)間長短，分別采取攔擋苫蓋與攔擋撒播草籽措施，降低水土流失風(fēng)險(xiǎn)。一般堆土?xí)r間≥1個(gè)生長季，應(yīng)采區(qū)攔擋和撒播草籽措施；若小于一個(gè)生長季則實(shí)施攔擋苫蓋措施。攔擋措施可根據(jù)需要防護(hù)的土方量進(jìn)行選擇，一般如果方量在100m3以下，則直接進(jìn)行苫蓋和壓腳防護(hù)即可，超過100m3則考慮苫蓋和攔擋相結(jié)合的方式，多數(shù)采用裝土編織袋進(jìn)行攔擋，根據(jù)堆土高度確定編織袋擺放高度，土方就地取材(防護(hù)的目標(biāo)土方即可)，施工結(jié)束，實(shí)施回填土方。

2.2.2 開挖裸露面的苫蓋

對(duì)于渠道、輔助建筑物等開挖面根據(jù)裸露時(shí)間長短，采取土工布或防塵網(wǎng)等苫蓋措施，將苫蓋材料鋪于防護(hù)面，并進(jìn)行必要的壓腳，通過這種方式將侵蝕面與侵蝕營力隔離，可有效的減少開挖面溝蝕的發(fā)生，通過合理安排施工進(jìn)度土工布或防塵網(wǎng)可重復(fù)利用。

2.2.3 車輛清洗與揚(yáng)塵防護(hù)

渠系建設(shè)土石方挖填及運(yùn)輸量很大，渣土運(yùn)輸過程中的水土流失防治和揚(yáng)塵控制很重要，所以應(yīng)對(duì)土方運(yùn)輸車輛增加封閉(苫布苫蓋)、洗車槽沖洗兩項(xiàng)措施。通過對(duì)車廂的苫蓋可有效減少土方運(yùn)輸時(shí)揚(yáng)塵與土方的灑落；而對(duì)土方運(yùn)輸車輛的沖洗，可有效減少裝車過程中散落車體上的土方掉落。這兩項(xiàng)措施均能夠很好地防治土方裝運(yùn)過程中的水土流失。

2.3 植被建設(shè)類措施

植物措施對(duì)于各類輔助建筑物周邊空地、渠道岸坡的水土流失防控作用顯著。涉及檢修的區(qū)域應(yīng)以草本植物為主，便于檢修作業(yè)。泵站周邊可以適當(dāng)栽植一些喬木，內(nèi)部空地可采用灌草結(jié)合的方式進(jìn)行植被恢復(fù)，既能美化環(huán)境，又能標(biāo)識(shí)其重要基礎(chǔ)設(shè)施的重要性。截流溝等輔助溝渠可在岸坡栽植紫穗槐等灌木，既有綠化美化作用，又能起到固執(zhí)岸坡的不作用。

灌區(qū)綠化植物種類的選擇也需做到景觀與生態(tài)功能兼顧，以此實(shí)現(xiàn)周邊景觀、生態(tài)功能的全面加強(qiáng)。植物選擇應(yīng)以鄉(xiāng)土植物為主，喬、灌、花、草，常綠與落葉有機(jī)結(jié)合，層次分明。若灌區(qū)兼有游憩功能，則考慮在渠系岸邊設(shè)置景觀廊道、木藝涼亭、石質(zhì)桌椅等休閑娛樂設(shè)施，達(dá)成拓展其旅游服務(wù)功能的目的。

2.4 耕地保護(hù)型措施

對(duì)于灌區(qū)建設(shè)類項(xiàng)目，耕地保護(hù)主要從2方面入手：

1)對(duì)于表土資源的剝離保護(hù)，黑龍江地區(qū)地處東北黑土區(qū)，表土資源極其寶貴，因此，在施工過程中應(yīng)做到有表土即保護(hù)。施工前，應(yīng)對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)表土資源做一次調(diào)查，明確其分布范圍和厚度，標(biāo)示出剝離位置，并預(yù)估表土量。同時(shí)，做好表土收納場(chǎng)的選址工作，其位置的選擇既要便于運(yùn)輸，也要從安全角度進(jìn)行考慮、又要便于防護(hù)，同時(shí)兼顧各用土區(qū)域的運(yùn)距。并根據(jù)表土厚度分別采區(qū)機(jī)械剝離和人工剝離措施，根據(jù)預(yù)估的剝離量提前準(zhǔn)備好苫蓋材料與攔擋材料，表土入場(chǎng)即可實(shí)施防護(hù)，為后續(xù)利用做好準(zhǔn)備。

2)對(duì)臨時(shí)占用耕地的復(fù)耕，根據(jù)其擾動(dòng)破壞程度可分別采區(qū)表土剝離措施，土工布苫蓋措施。機(jī)械碾壓、開挖擾動(dòng)頻繁、有渠道或建筑物占?jí)旱膮^(qū)域需進(jìn)行表土剝離，剝離后做好防護(hù)，施工結(jié)束后回填整地復(fù)耕；而對(duì)于擾動(dòng)輕微的區(qū)域可采用土工布苫蓋的防護(hù)措施，減少降雨和地表徑流與擾動(dòng)地表的接觸，從而達(dá)到控蝕的目的。施工結(jié)束后拆除土工布，翻松整地復(fù)耕。

2.5 施工管理型措施

1)嚴(yán)控?cái)_動(dòng)范圍：除了上述的各類水土保持措施外，施工管理單位與施工單位還應(yīng)該加強(qiáng)施工管理，通過嚴(yán)格的管控，限制施工人員、車輛的活動(dòng)范圍，避免對(duì)施工區(qū)以外土地的擾動(dòng)破壞，務(wù)必將施工侵?jǐn)_范圍限制在施工占地范圍內(nèi)。同時(shí)按照水保方案中的各類措施及保證措施做好水土保持工程施工。

2)優(yōu)化施工工藝：灌區(qū)項(xiàng)目多位于平原區(qū)，以挖方為主，主要為清基土方及不良地質(zhì)段挖方，土壤有機(jī)質(zhì)含量均較高，這些土壤除了用于綠化覆土，還可以聯(lián)系附近農(nóng)場(chǎng)、或其他開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目管理單位，用于開挖跡地的回覆，農(nóng)業(yè)大棚、林業(yè)苗圃等用土，形成多方聯(lián)動(dòng)共同做好土方的綜合利用工作。土方開挖與倒運(yùn)采用挖掘機(jī)、推土機(jī)、自卸卡車等大型機(jī)械結(jié)合人工開挖、膠輪車倒運(yùn)，而且從挖——運(yùn)——存——回覆進(jìn)行全程防護(hù)，既要做到土方工程的高效開展，又要將期間的水土保持不利因素降至最低。以上施工工藝，對(duì)減少擾動(dòng)面積、減輕地表破壞程度、縮短土石堆存與利用時(shí)間等都能起到積極的作用。

3)合理安排施工時(shí)序：為有效減輕施工過程中的水土流失，渠道及各類基礎(chǔ)等大開挖類施工，應(yīng)盡量避開在雨季施工，因工程進(jìn)度等無法避開的，應(yīng)盡量避免雨天風(fēng)天施工。同時(shí)注重基礎(chǔ)開挖、圍堰建設(shè)、土方回填等的統(tǒng)籌考慮，使各類分項(xiàng)工程銜接緊密，以減少開挖裸露面的暴露時(shí)間，以及臨時(shí)堆土的堆存時(shí)間，從而降低水土流失發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié) 語

黑龍江是中國的產(chǎn)糧大省，也是東北黑土區(qū)核心區(qū)域，各類大中小型灌區(qū)工程比較多，因此，灌區(qū)建設(shè)及運(yùn)行過程中的水土流失治理極為重要，不僅要做好建設(shè)期的控蝕工作，同時(shí)也要做好運(yùn)行過程中水土流失的監(jiān)測(cè)工作，明確運(yùn)行期水土流失的發(fā)生、發(fā)展及位置，并采區(qū)針對(duì)性的補(bǔ)救措施。黑土區(qū)產(chǎn)能高，但抗蝕性能弱，這就要求在進(jìn)行提質(zhì)增效開發(fā)建設(shè)的同時(shí)，一定要做好防護(hù)措施，明確水土流失防護(hù)權(quán)責(zé)，建立長效保護(hù)機(jī)制，防控和減輕農(nóng)業(yè)開發(fā)利用過程中引發(fā)的水土流失問題。同時(shí)在渠系建設(shè)過程中，根據(jù)這類工程路徑長、擾動(dòng)范圍大等特點(diǎn)，一定要加強(qiáng)水土流失監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)增加和完善水土保持措施體系。對(duì)于實(shí)施的工程措施、植物措施要做好維護(hù)、補(bǔ)植和撫育工作，使各類措施能夠可持續(xù)的發(fā)揮水土保持功能，從而進(jìn)一步增強(qiáng)黑土地生態(tài)穩(wěn)定性，使其能健康、持續(xù)的發(fā)揮生態(tài)功能。