馮 文

（吉安市水利水電規(guī)劃設計院，江西 吉安 343000）

0 前 言

生態(tài)清潔型小流域治理模式是在傳統(tǒng)小流域水土保持工作基礎上延伸出來的一種新模式，強調“生態(tài)優(yōu)先，治理為本，保護水源”的工作要求，通過生態(tài)修復與生態(tài)保護等措施，打造“山水林田湖草”的綜合防治新格局，最終實現(xiàn)人與自然的和諧相處。從我國實際情況來看生態(tài)清潔型小流域治理模式具有廣闊的發(fā)展前景，可以解決很多地區(qū)存在的水土流失問題，具有可行性，而永豐縣早在生態(tài)清潔型小流域治理中取得了良好成績，值得其他地區(qū)借鑒、學習。

1 項目背景

永豐縣位于江西省東部，全縣面積2695km2，根據第七次人口普查結果顯示，當?shù)爻Ｗ∪丝跒?88464 人。根據2020 年《江西?。ㄓ镭S縣）水土流失動態(tài)監(jiān)測成果統(tǒng)計》的相關內容可知，當?shù)厮亮魇Э偯娣e達到了1345.81hm2，占總面積的36.9%。項目土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，年平均侵蝕模數(shù)為550t/km2·a。

而根據進一步調查，總結了當?shù)厮亮魇У脑虬ǎ?/p>

1）自然因素。永豐縣小流域屬于典型的亞熱帶濕潤季風性氣候區(qū)，當?shù)氐慕涤炅砍渑妫悄觌H變化大，且時間分布不均勻。例如當?shù)氐?～9 月份的降雨量大，暴雨頻發(fā)，同時當?shù)厝照諘r間長，造成蒸發(fā)量大，容易造成土壤干旱，表層稀疏，一旦發(fā)生大規(guī)模降雨可能會造成土壤流失[1]。

2）人為因素。從小流域角度來看，當?shù)厣a規(guī)模不斷擴大，尤其是基礎設施建設與城鎮(zhèn)化建設進程加快，會加劇當?shù)厮亮魇КF(xiàn)狀。

2 生態(tài)清潔型小流域治理模式的實施方案

2.1 布局方案

在永豐縣生態(tài)清潔型小流域治理模式中，結合當?shù)貙嶋H情況，對小流域治理進行了總體布局，基本思路包括：

2.1.1 設置生態(tài)自然修復區(qū)

選擇人為活動少、自然植被良好的區(qū)域，采用封禁管護和人工治理的方法減少當?shù)氐乃亮魇闆r。因此在生態(tài)自然修復區(qū)中進行嚴格的封禁治理方案，累積面積達到了1122.8hm2。不同地區(qū)的處置措施不同，具體包括：①在水土流失輕微地區(qū)，采取封禁管理的方法，當?shù)匾灾脖槐Ｗo為主，依托生態(tài)的自我恢復能力，促進生態(tài)系統(tǒng)的重建；②針對樹木稀疏或者分布不均勻的地區(qū)，則采取以補植為主的處理方法，其目的是短時間內保障植被的恢復，提升植被覆蓋面積，減少水土流失[1]；③人員稀少區(qū)域不采取治理方法，通過自然修復能力達到有效控制水土流失的效果。

2.1.2 綜合治理區(qū)域

在該區(qū)域中因為人為活動頻繁，導致出現(xiàn)嚴重的水土流失問題，因此在實施階段可根據當?shù)貙嶋H情況制定針對性的改造方案。其具體資料如表1 所示。

表1 綜合治理資料表

1）水土流失治理工程。根據調查發(fā)現(xiàn)，當?shù)厮亮魇栴}嚴重，共計達到50.3hm2。而針對火燒跡地，部分地區(qū)由當?shù)卮迕褡孕醒a種，占比約為20.0%，其余部分尚未處理；當?shù)氐挠筒栝_墾地的面積為33.72hm2，均完成整地與種植，但是雨季路面泥濘，難以通行；當?shù)嘏潘诰鶠橥临|排水溝，是加劇水土流失的危險因素。因此根據現(xiàn)狀，當?shù)夭扇〉膽獙Υ胧┌ǎ航⑿滦团潘疁锨?.3km，補植水保林0.89hm2；增設沉砂池22 座，并修建4.1km 的生產道路。

2）人居環(huán)境改造。在該項目中，上固村是人居環(huán)境改造的重點內容，主要措施包括：①提升人居環(huán)境。相關人員在對上固村進行現(xiàn)場走訪之后，立足于“建設美麗鄉(xiāng)村”的目標，對蓮花廣場以及濱河公園等做景觀改造，并整合當?shù)匾呀浗ǔ傻纳鷳B(tài)景觀設施，打造了沿河生態(tài)景觀走廊，在提升居民生活質量的同時，有效改善了水土流失問題；②強化宣傳。根據當?shù)氐恼{查結果發(fā)現(xiàn)，當?shù)卮迕裨谵r業(yè)生產中的不合理使用農藥等行為造成了嚴重的水資源污染，因此當?shù)蒯槍r業(yè)生產問題進行了大面積的宣傳教育，闡述不合理使用化肥農藥對當?shù)厣鷳B(tài)以及農業(yè)生產的影響，同時介紹當?shù)仃P于水土保持的相關政策等[2]。通過設置一座村宣傳牌，進一步深化村民對水土保持問題的認識。

2.2 河溝整治

2.2.1 河溝水面線計算

按照防洪工程的相關內容，案例項目中采用能量方程計算的方法推算出河道設計水面線，通過構建河道上、下斷面參數(shù)，掌握河溝水面線的詳細數(shù)據，計算公式為：

式中：Z上與Z上分別代表河溝水面線的上斷面與下斷面；為流速水頭；hf與hj代表上下斷面的沿程水頭損失與局部水頭損失。

根據上述計算內容，該項目中控制斷面水位的詳細資料如表2 所示。

表2 控制斷面設計水位信息

2.2.2 護岸設計方案

在該項目護岸設計過程中，結合當?shù)氐膶嶋H情況，設計人員遵照以人為本、人水和諧的工作要求，盡可能地實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與周邊景觀之間的協(xié)調性，所采取的護岸結構如圖1 所示。

在圖1 所介紹的結構中，基礎為C20 混凝土，墻體為混凝土砌塊；采用拋石護角方法；在砌塊上用C20 混凝土壓頂，并鋪設彩色透水磚。在護岸護坡設計中，設置坡比為1:2.0。

2.2.3 邊坡穩(wěn)定性處理

邊坡穩(wěn)定性關系到水土保護效果，而結合該項目的實際情況可知，在護岸范圍內的表層以填土層為主，下面為少量的粉質黏土，這一特殊結構對邊坡穩(wěn)定性產生直接影響。因此為實現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性的目標，該項目中采用瑞典圓弧法展開進一步分析，其計算方法如公式（2）所示。

式中：b為土條的寬度，m；為滑動面土層的凝聚力系數(shù)，kN/m2；θi為滑弧交點位置切線與土條中心線的夾角，度；W1i與W2i為土條重量，t；Φ＇i代表土層的內摩擦角，度。

根據公式（2）展開驗算后，計算得出該項目中設計邊坡的系數(shù)為2.0，安全系數(shù)結果為1.429，安全系數(shù)標準為1.10（5 級），符合相關規(guī)定，所以可以認為該項目中的護岸邊坡具有安全性。

2.2.4 基礎沖刷深度

根據相關調查結果，該項目中確定水流最大沖刷坑深度為0.78m，護岸基礎埋深取值為1.0m。

2.2.5 擋墻穩(wěn)定性計算

該項目中在擋墻穩(wěn)定性計算中，將計算的重點放在以下幾方面：

1）計算基礎底面抗滑穩(wěn)定性。該指標的計算公式為：

式中：Kc為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；[Kc]為容許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；ΣP為作用在邊墻上的荷載對計算滑動面所產生的切向分量；f為變量與基巖接觸面的抗摩擦系數(shù)，該數(shù)據可以根據地勘報告的相關內容進行計算；ΣW為作用在邊墻上的荷載對滑動面的法向分量[3]。

2）抗顛覆穩(wěn)定性計算中，可以按照公式（4）內容展開驗算。

式中：K0為抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)；[K0]為容許抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)；ΣMy為作用在墻體上的荷載對墻前趾產生的穩(wěn)定力矩；ΣM0代表作用于墻體荷載對墻前趾產生的傾覆力矩。

在上述擋墻穩(wěn)定性分析結果的基礎上，案例項目中分別提出了三種工況，具體工況信息為：①工況1，在擋墻建成后，墻的前后無水；②工況2，設計洪水位的工況，并且墻的前后水位均滿足洪水位的設計標準；③工況3，洪水位快速下降。

根據上文公式（3）與公式（4）的計算結果，文章對案例項目中擋墻基底應力與穩(wěn)定性展開分析，圍繞上述三個工況展開計算，詳細的計算結果如表3 所示。

表3 擋墻應力與穩(wěn)定性的計算結果

根據表3 的相關數(shù)據可以認為，該項目中河道擋墻的相關系數(shù)均滿足地基承載力的要求，符合當?shù)睾拥乐卫淼南嚓P規(guī)范。

2.3 林草工程方案

林草工程是當?shù)匦×饔蚝恿髦卫淼闹匾M成部分，該項目中所采取的措施包括：①造林整地。在項目開展的前一年冬季開展整地，盡量確保在雨季到來前的1 個月完成整地。其中在春季造林時機的選擇上，盡量控制在苗木萌動前的7～10d，并在雨季到來后的15d 內完成，這樣有助于保證苗木的成活率[3]；②整地方案。根據該項目的經驗，整地過程中所有穴狀整地以及水平階整地均采用人工施工方法，參照當?shù)仄赂奶莨こ淌┕そ涷灱纯?；之后在各個造林工程項目中，按照設計內容施工[4]；在各工程填方土埂處理中，應確保每層的夯實效果滿意，其干密度應≥13kN/m3。在帶狀整體工程項目中，處理前可用水準測量定線，并在修成后每隔10m左右設置小土擋，該土擋的高度為20cm；③苗木栽種過程中，其中所有的杉樹、濕地松、桂花樹等移栽苗木，運輸過程中注意維持根部濕潤，避免根部遭受日曬風吹。栽種前認真評估苗木的質量，盡量選擇根系發(fā)育良好、完整的苗木[4]。栽植期間使用穴植法，種植過程中遵照“三填、兩踩、一提苗”的工藝，該工藝的優(yōu)點就是可以確保苗木根部徹底舒展，保障與土壤的結合度，提升存活率。在經濟果林栽種過程中，需定植坑坑底挖松約20cm，并向其中施加充足的肥料，與底層土壤徹底拌和均勻后，再將苗木放入坑中栽種。此時在填土過程中應先填埋表土、濕土，再填埋生土，最后踏實、澆水。

3 效益評價

根據永豐縣的實際情況，在落實生態(tài)清潔型小流域治理模式之后，取得了滿意效果，主要表現(xiàn)為：

1）從經濟效益來看，通過生態(tài)清潔型小流域治理模式可以每年增產木材0.04 萬m3，總經濟價值超過24 萬元，直接實現(xiàn)當?shù)鼐用裨鍪?。同時該工程還提升了當?shù)匦讲駭?shù)量，產值達到了24.88 萬元。

2）生態(tài)效益評價。從生態(tài)治理的效果來看，該項目落實之后，當?shù)匦×饔蛩亮魇У闹卫矶瘸^87%，有效改善了當?shù)厮亮魇栴}。例如根據調查發(fā)現(xiàn)，改進后當?shù)孛磕隃p少的土壤流失數(shù)量超過4.1 萬t，極大改善了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

3）社會效益評價。生態(tài)清潔型小流域治理模式顯著提升了當?shù)氐耐恋乩眯剩涌飚a業(yè)結構的轉型升級，也為居民提供了新的就業(yè)渠道。

4 結 語

永豐縣所采取的生態(tài)清潔型小流域治理模式取得了良好的經濟、社會與生態(tài)效益，證明該項目中關于生態(tài)治理的相關措施科學有效。因此各地區(qū)應結合自身實際情況優(yōu)化生態(tài)治理方案，這樣才能為解決水土流失問題奠定基礎。