曾江林

(吉安市水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院,江西 吉安 343000)

0 引 言

受自然環(huán)境與人文歷史條件等方面的影響,我國(guó)正面臨著較為嚴(yán)峻的水土流失問(wèn)題,特別是偏遠(yuǎn)的山區(qū)與農(nóng)村地區(qū)常會(huì)發(fā)生水旱災(zāi)害問(wèn)題,如何做好保水固土,是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的關(guān)鍵。針對(duì)農(nóng)村地區(qū)的小流域發(fā)展概況,提出生態(tài)清潔型小流域的綜合治理措施,有利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)自然修復(fù)。

1 工程概況

1.1 小流域概況

竹江生態(tài)清潔型小流域位于安?？h境的東南部,整個(gè)區(qū)域內(nèi)共包含3個(gè)行政村與30個(gè)自然村,小流域土地面積3019hm2,其中耕地面積和林地面積分別為368.14hm2與1944.24hm2,水域面積有121.35hm2,整個(gè)區(qū)域所處亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū),全年光照充足,夏季雨量充沛,平均氣溫在17.7℃左右,最高氣溫與最低氣溫分別為39.7℃和-8.3℃,多年平均降雨量可以達(dá)到1553mm,可見(jiàn)安?？h境內(nèi)竹江生態(tài)清潔型小流域擁有豐富的水熱資源。小流域位于低山丘陵地區(qū),林草覆蓋率可以達(dá)到58.9%。

經(jīng)過(guò)調(diào)查后發(fā)現(xiàn),小流域內(nèi)存在著一定的水土流失問(wèn)題,其中輕度以上的水土流失共計(jì)933hm2,中度水土流失面積為249.64hm2,土壤侵蝕主要為水力侵蝕,年平均土壤侵蝕模數(shù)可以達(dá)到1034t/ km2·a。與此同時(shí),村莊中的水流域與水塘等環(huán)境正面臨著污水污染。臟水較多的現(xiàn)象,人居環(huán)境不理想。

1.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況

小流域位于安?？h東南部,行政區(qū)涉及4個(gè)行政村與30個(gè)自然村組,總?cè)丝诠灿?jì)3424人,農(nóng)業(yè)人口1845人,人口密度達(dá)到了196人/km2,人口自然增長(zhǎng)率為11.84%。從當(dāng)前小流域的土地利用現(xiàn)狀來(lái)看,農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿^大,但是二者難以同時(shí)兼顧,土地后備資源擁有開(kāi)發(fā)潛力,但水土流失導(dǎo)致農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)利用水平偏低,從而不利于鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的發(fā)展。小流域尚有大約9.52hm2的荒草地可供整治利用,且流域內(nèi)林地面積大。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面,小流域主要種植稻谷、油菜、化身等糧食作物和油類(lèi)作物,以及豆類(lèi)和有機(jī)蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物,竹江生態(tài)清潔型小流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況,見(jiàn)表1。

表1 竹江生態(tài)清潔型小流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況

依據(jù)相應(yīng)規(guī)范,編制《安?？h竹江生態(tài)清潔型小流域水土保持綜合治理項(xiàng)目實(shí)施方案》,加強(qiáng)水土流失情況的有效防治,做好水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等工作,強(qiáng)調(diào)竹江生態(tài)清潔型小流域的地方特色,圍繞“鄉(xiāng)村振興”與“致富奔小康”的發(fā)展要求,將小流域綜合治理和鄉(xiāng)村振興相結(jié)合,優(yōu)化小流域水土流失現(xiàn)狀的綜合治理模式[1]。

2 生態(tài)清潔型小流域綜合治理

2.1 生態(tài)自然修復(fù)防治措施

以該小流域?yàn)閱卧?堅(jiān)持因地制宜的原則,對(duì)水土保持措施展開(kāi)合理布局,融合工程措施、封禁治理措施以及林草措施,在對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的同時(shí),實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。采用生態(tài)自然修復(fù)防治措施,對(duì)于疏幼林這類(lèi)植被可自然恢復(fù)的輕度水土流失區(qū)域,在林木稀疏與分布不均勻的位置采取封禁管護(hù)措施,封禁治理面積共計(jì)583hm2,小流域封育治理布設(shè)地塊和措施量表,見(jiàn)表2[2]。

表2 小流域封育治理布設(shè)地塊和措施量表

科學(xué)劃定封禁治理區(qū)域,設(shè)立標(biāo)志,采用全年封禁方式,對(duì)于植被恢復(fù)能力較強(qiáng)的區(qū)域采取季節(jié)封禁措施,比如晚秋與冬季開(kāi)放,定期查看樹(shù)木的生長(zhǎng)情況,做好防火護(hù)林工作與病蟲(chóng)害防治工作。

2.2 水土流失綜合治理措施

完成疏地林的有效改造,判斷當(dāng)前小流域的水土流失現(xiàn)狀,土壤侵蝕程度為中度,地表植被主要是濕地松,林下植被比較稀疏,降雨時(shí)地表結(jié)構(gòu)遭受破壞,地表徑流是引發(fā)水土流失的主要原因之一。對(duì)此,采取水土流失綜合治理措施,對(duì)于濕地松稀疏的位置栽植楓香闊葉樹(shù)種,同時(shí)播撒草籽讓地表能夠被落葉覆蓋,方便灌木和草皮的后期生長(zhǎng),提高植被恢復(fù)的速度[3]。

對(duì)流域內(nèi)的247hm2面積的地塊進(jìn)行改造,迎合氣候環(huán)境與土壤條件,遵循因地制宜的原則,選擇耐干旱且根系發(fā)達(dá)的樹(shù)種,比如適宜小流域的楓香、杉樹(shù)等。對(duì)于種植密度和需苗量的確定,按照植被情況選擇混交模式計(jì)算需苗量,與此同時(shí)還需要撒播草籽,種植密度和需苗量統(tǒng)計(jì),見(jiàn)表3。采取穴狀整地方式,種植穴的規(guī)格50×50×50cm,造林前的冬季開(kāi)始整地,經(jīng)過(guò)混交配置后,在冬季與春季開(kāi)始造林,隨后完成幼林撫育工作,采取封育管護(hù)聯(lián)合病蟲(chóng)害防治等措施。比如對(duì)高村100.76hm2的疏林地進(jìn)行補(bǔ)植補(bǔ)種,共計(jì)83631株補(bǔ)植苗木,撒播草籽共計(jì)2015kg。

表3 種植密度和需苗量統(tǒng)計(jì)

2.3 村莊溝(河)道整治措施

對(duì)沙溪村村委所在地的溝(河)道進(jìn)行1000m范圍以內(nèi)與塘玄頭村的長(zhǎng)度為100m溝道進(jìn)行整治,做好兩岸垃圾清理、雜草清除以及河溝清淤工作,同時(shí)采取漿砌石擋墻護(hù)岸的措施,為接下來(lái)景觀綠化奠定基礎(chǔ)。岸坡治理環(huán)節(jié),需對(duì)常水位以下進(jìn)行高度為1m的漿砌石護(hù)岸,對(duì)植被情況做出梳理,保留樹(shù)形好或者樹(shù)齡長(zhǎng)的樹(shù)木,擋墻依據(jù)1:1的比例進(jìn)行削坡,隨后鋪草皮,種植景觀灌木,利用原有的田間路進(jìn)行景觀改造。岸坡清理工作量共計(jì)1000m3,漿砌石防沖護(hù)岸的長(zhǎng)度為2000m,草皮護(hù)坡面積為2828m2。

在漿砌石擋墻工程中,使用M7.5漿砌塊石擋墻砌筑施工,頂部寬度為0.5m,背水坡1:0.4的比值,采用硬土層為基礎(chǔ),地基承載力特征值達(dá)到18Kpa以上,使基礎(chǔ)能夠進(jìn)入持力層至少0.5m,平均間隔15m的距離設(shè)置一道漿砌石擋墻的伸縮縫,寬度在2cm左右,采用聚乙烯封閉泡沫板進(jìn)行填縫處理。該環(huán)節(jié)有必要對(duì)擋墻的穩(wěn)定性加以研究,已知漿砌石容重為γ=21KN/m3,凝聚力與含水量均為0,墻后的土石容重為γ=19KN/m3。此外,墻體和地基之間的摩擦系數(shù)μ=0.35,地基土的最大容許承載力為400kPa。擋墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算公式為:

(1)

式中:∑N=G+Ey;Kc為擋墻的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);f為摩擦系數(shù);∑N為豎向荷載的綜合,kN;G為擋墻的自重情況,kN,其中包含了墻頂位置的有效荷載;Ex與Ey分別指的是墻背主動(dòng)土壓力的水平與豎直分力情況,kN。

綜合以上內(nèi)容,擋土墻抗傾穩(wěn)定計(jì)算公式為:

(2)

式中:Kt為擋墻的抗傾覆安全系數(shù):ZG、Zx、Zy分別指的是G、Ex、Ey對(duì)墻趾點(diǎn)的力矩情況,m。

擋土墻基底應(yīng)力計(jì)算公式為:

(3)

表4 擋土墻穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證分析得知,漿砌石擋墻抗滑、抗傾、基底應(yīng)力均能夠滿足設(shè)計(jì)要求,可用于小流域綜合治理過(guò)程中[4]。

2.4 水溝水塘與村容整治措施

流域內(nèi)自然村的排水溝設(shè)施有所缺失,工程決定在通行道路與雨量匯集的區(qū)域修建排水溝,排水溝的長(zhǎng)度為1150m。依據(jù)設(shè)計(jì)頻率暴雨坡面最大凈流量計(jì)算排水溝的設(shè)計(jì)流量,具體計(jì)算公式為:

Q=F(Ir-Ip)/6

(4)

式中:Q為指的是排水溝的最大設(shè)計(jì)流量,m3/s;Ir為指的是設(shè)計(jì)頻率為10min時(shí)最大降雨強(qiáng)度,mm/min;Ip為是同樣時(shí)間段內(nèi)土壤的滲入強(qiáng)度,mm/min;F為坡面的匯水面積,km2。經(jīng)過(guò)計(jì)算之后,F=0.23km2;Ir=25.5mm/min;Ip=16.05mm/min;最終排水溝的最大設(shè)計(jì)流量為0.3623m3/s。

沙溪村中水塘和水垢有著比較嚴(yán)重的淤積情況,水塘已經(jīng)荒廢了大約10a,淤泥深度在2m左右,目前水塘已經(jīng)不具備儲(chǔ)水或者蓄水的功能,甚至?xí)跉鉁厣仙龝r(shí)散發(fā)出刺鼻的氣味。沙溪村的兩個(gè)水塘面積分別為37m2和605m2,泥沙淤積量分別為125m3和400m3,需及時(shí)安排機(jī)械設(shè)施做好清淤工作,同時(shí)做好漿砌塊石護(hù)岸工作,額外留出一面護(hù)岸為生態(tài)駁岸,種植迎春花。

3 小流域綜合治理與鄉(xiāng)村振興結(jié)合發(fā)展建議

3.1 完善項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

合理劃分不同功能區(qū),要求生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)的坡度為25°以上,可在此處進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng),提高植被覆蓋率,這樣的生態(tài)修復(fù)方式對(duì)于氣候的調(diào)節(jié)有著重要作用。治理工作中以封育治理為主,合理設(shè)置封閉圍欄,在溝口與路旁位置設(shè)置警示牌。對(duì)于生態(tài)治理區(qū),要求坡度<25°,該區(qū)域內(nèi)自然村組較多,人類(lèi)在此處頻繁活動(dòng),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或者居民生活容易對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定程度的干擾影響與破壞,應(yīng)加大治理力度,以生態(tài)治理、生態(tài)恢復(fù)為關(guān)鍵。優(yōu)化水土保持方式,以為杉樹(shù)、濕地松為主要樹(shù)種,種植油茶,擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)林面積,排灌溝渠采用現(xiàn)澆混凝土的施工方式完成修筑。由于小流域的交通條件和施工條件較好,材料主要采用工程機(jī)械運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸,施工多采用機(jī)械與人工相結(jié)合的方法。

3.2 加強(qiáng)水土保持監(jiān)測(cè)

對(duì)造林成活率和保存率進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)分析。選取規(guī)格為20m×30m的樣地,清點(diǎn)樣地當(dāng)中的植被種類(lèi)與數(shù)量情況,計(jì)算株行距后清點(diǎn)成活株數(shù),根據(jù)造林株數(shù)計(jì)算成活率,分別從胸徑與冠幅等方面掌握林木的實(shí)際生長(zhǎng)情況。監(jiān)測(cè)工作中,采用樹(shù)冠投影法進(jìn)行測(cè)定,陽(yáng)光直射的狀態(tài)下,樹(shù)冠的垂直投影面積可以被有效計(jì)量,標(biāo)準(zhǔn)地總投影面積與標(biāo)準(zhǔn)地面積相除后,得到的就是林木郁閉度。

采取封禁監(jiān)測(cè)方法和水利水保措施,通過(guò)抽樣調(diào)查掌握坡面整地情況,了解小流域內(nèi)截排水設(shè)施使用現(xiàn)狀。開(kāi)始進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè),對(duì)治理前的1a、治理過(guò)程中、治理后的1a水質(zhì)水量情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),以小流域的徑流泥沙量、水質(zhì)變化情況為主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

4 總 結(jié)

針對(duì)生態(tài)清潔型小流域的環(huán)境惡化與水土流失問(wèn)題,科學(xué)高效的治理水土流失、利用水力資源和植物資源,是提高土地生產(chǎn)力和植被覆蓋率的有效途徑。綜合生態(tài)自然修復(fù)防治、水土流失綜合治理、村莊溝(河)道整治、水溝水塘與村容整治等措施,有利于改善生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,增加農(nóng)民收入,不斷改善農(nóng)民生活環(huán)境。