生态清洁型小流域综合治理与乡村振兴结合发展的研究

曾江林

(吉安市水利水电规划设计院,江西 吉安 343000)

0 引 言

受自然环境与人文历史条件等方面的影响,我国正面临着较为严峻的水土流失问题,特别是偏远的山区与农村地区常会发生水旱灾害问题,如何做好保水固土,是实现乡村振兴战略的关键。针对农村地区的小流域发展概况,提出生态清洁型小流域的综合治理措施,有利于实现生态自然修复。

1 工程概况

1.1 小流域概况

竹江生态清洁型小流域位于安福县境的东南部,整个区域内共包含3个行政村与30个自然村,小流域土地面积3019hm2,其中耕地面积和林地面积分别为368.14hm2与1944.24hm2,水域面积有121.35hm2,整个区域所处亚热带季风湿润气候区,全年光照充足,夏季雨量充沛,平均气温在17.7℃左右,最高气温与最低气温分别为39.7℃和-8.3℃,多年平均降雨量可以达到1553mm,可见安福县境内竹江生态清洁型小流域拥有丰富的水热资源。小流域位于低山丘陵地区,林草覆盖率可以达到58.9%。

经过调查后发现,小流域内存在着一定的水土流失问题,其中轻度以上的水土流失共计933hm2,中度水土流失面积为249.64hm2,土壤侵蚀主要为水力侵蚀,年平均土壤侵蚀模数可以达到1034t/ km2·a。与此同时,村庄中的水流域与水塘等环境正面临着污水污染。脏水较多的现象,人居环境不理想。

1.2 社会经济情况

小流域位于安福县东南部,行政区涉及4个行政村与30个自然村组,总人口共计3424人,农业人口1845人,人口密度达到了196人/km2,人口自然增长率为11.84%。从当前小流域的土地利用现状来看,农业和农村经济发展潜力较大,但是二者难以同时兼顾,土地后备资源拥有开发潜力,但水土流失导致农业开发利用水平偏低,从而不利于乡村振兴战略的发展。小流域尚有大约9.52hm2的荒草地可供整治利用,且流域内林地面积大。农业生产方面,小流域主要种植稻谷、油菜、化身等粮食作物和油类作物,以及豆类和有机蔬菜等经济作物,竹江生态清洁型小流域的社会经济情况,见表1。

表1 竹江生态清洁型小流域社会经济情况

依据相应规范,编制《安福县竹江生态清洁型小流域水土保持综合治理项目实施方案》,加强水土流失情况的有效防治,做好水土保持生态环境监测等工作,强调竹江生态清洁型小流域的地方特色,围绕“乡村振兴”与“致富奔小康”的发展要求,将小流域综合治理和乡村振兴相结合,优化小流域水土流失现状的综合治理模式[1]。

2 生态清洁型小流域综合治理

2.1 生态自然修复防治措施

以该小流域为单元,坚持因地制宜的原则,对水土保持措施展开合理布局,融合工程措施、封禁治理措施以及林草措施,在对土地利用结构进行调整的同时,实现资源的优化配置。采用生态自然修复防治措施,对于疏幼林这类植被可自然恢复的轻度水土流失区域,在林木稀疏与分布不均匀的位置采取封禁管护措施,封禁治理面积共计583hm2,小流域封育治理布设地块和措施量表,见表2[2]。

表2 小流域封育治理布设地块和措施量表

科学划定封禁治理区域,设立标志,采用全年封禁方式,对于植被恢复能力较强的区域采取季节封禁措施,比如晚秋与冬季开放,定期查看树木的生长情况,做好防火护林工作与病虫害防治工作。

2.2 水土流失综合治理措施

完成疏地林的有效改造,判断当前小流域的水土流失现状,土壤侵蚀程度为中度,地表植被主要是湿地松,林下植被比较稀疏,降雨时地表结构遭受破坏,地表径流是引发水土流失的主要原因之一。对此,采取水土流失综合治理措施,对于湿地松稀疏的位置栽植枫香阔叶树种,同时播撒草籽让地表能够被落叶覆盖,方便灌木和草皮的后期生长,提高植被恢复的速度[3]。

对流域内的247hm2面积的地块进行改造,迎合气候环境与土壤条件,遵循因地制宜的原则,选择耐干旱且根系发达的树种,比如适宜小流域的枫香、杉树等。对于种植密度和需苗量的确定,按照植被情况选择混交模式计算需苗量,与此同时还需要撒播草籽,种植密度和需苗量统计,见表3。采取穴状整地方式,种植穴的规格50×50×50cm,造林前的冬季开始整地,经过混交配置后,在冬季与春季开始造林,随后完成幼林抚育工作,采取封育管护联合病虫害防治等措施。比如对高村100.76hm2的疏林地进行补植补种,共计83631株补植苗木,撒播草籽共计2015kg。

表3 种植密度和需苗量统计

2.3 村庄沟(河)道整治措施

对沙溪村村委所在地的沟(河)道进行1000m范围以内与塘玄头村的长度为100m沟道进行整治,做好两岸垃圾清理、杂草清除以及河沟清淤工作,同时采取浆砌石挡墙护岸的措施,为接下来景观绿化奠定基础。岸坡治理环节,需对常水位以下进行高度为1m的浆砌石护岸,对植被情况做出梳理,保留树形好或者树龄长的树木,挡墙依据1:1的比例进行削坡,随后铺草皮,种植景观灌木,利用原有的田间路进行景观改造。岸坡清理工作量共计1000m3,浆砌石防冲护岸的长度为2000m,草皮护坡面积为2828m2。

在浆砌石挡墙工程中,使用M7.5浆砌块石挡墙砌筑施工,顶部宽度为0.5m,背水坡1:0.4的比值,采用硬土层为基础,地基承载力特征值达到18Kpa以上,使基础能够进入持力层至少0.5m,平均间隔15m的距离设置一道浆砌石挡墙的伸缩缝,宽度在2cm左右,采用聚乙烯封闭泡沫板进行填缝处理。该环节有必要对挡墙的稳定性加以研究,已知浆砌石容重为γ=21KN/m3,凝聚力与含水量均为0,墙后的土石容重为γ=19KN/m3。此外,墙体和地基之间的摩擦系数μ=0.35,地基土的最大容许承载力为400kPa。挡墙抗滑稳定安全系数计算公式为:

(1)

式中:∑N=G+Ey;Kc为挡墙的抗滑稳定安全系数;f为摩擦系数;∑N为竖向荷载的综合,kN;G为挡墙的自重情况,kN,其中包含了墙顶位置的有效荷载;Ex与Ey分别指的是墙背主动土压力的水平与竖直分力情况,kN。

综合以上内容,挡土墙抗倾稳定计算公式为:

(2)

式中:Kt为挡墙的抗倾覆安全系数:ZG、Zx、Zy分别指的是G、Ex、Ey对墙趾点的力矩情况,m。

挡土墙基底应力计算公式为:

(3)

表4 挡土墙稳定性计算结果

经过验证分析得知,浆砌石挡墙抗滑、抗倾、基底应力均能够满足设计要求,可用于小流域综合治理过程中[4]。

2.4 水沟水塘与村容整治措施

流域内自然村的排水沟设施有所缺失,工程决定在通行道路与雨量汇集的区域修建排水沟,排水沟的长度为1150m。依据设计频率暴雨坡面最大净流量计算排水沟的设计流量,具体计算公式为:

Q=F(Ir-Ip)/6

(4)

式中:Q为指的是排水沟的最大设计流量,m3/s;Ir为指的是设计频率为10min时最大降雨强度,mm/min;Ip为是同样时间段内土壤的渗入强度,mm/min;F为坡面的汇水面积,km2。经过计算之后,F=0.23km2;Ir=25.5mm/min;Ip=16.05mm/min;最终排水沟的最大设计流量为0.3623m3/s。

沙溪村中水塘和水垢有着比较严重的淤积情况,水塘已经荒废了大约10a,淤泥深度在2m左右,目前水塘已经不具备储水或者蓄水的功能,甚至会在气温上升时散发出刺鼻的气味。沙溪村的两个水塘面积分别为37m2和605m2,泥沙淤积量分别为125m3和400m3,需及时安排机械设施做好清淤工作,同时做好浆砌块石护岸工作,额外留出一面护岸为生态驳岸,种植迎春花。

3 小流域综合治理与乡村振兴结合发展建议

3.1 完善项目建设目标

合理划分不同功能区,要求生态修复区内的坡度为25°以上,可在此处进行农业生产活动,提高植被覆盖率,这样的生态修复方式对于气候的调节有着重要作用。治理工作中以封育治理为主,合理设置封闭围栏,在沟口与路旁位置设置警示牌。对于生态治理区,要求坡度<25°,该区域内自然村组较多,人类在此处频繁活动,农业生产或者居民生活容易对生态环境造成一定程度的干扰影响与破坏,应加大治理力度,以生态治理、生态恢复为关键。优化水土保持方式,以为杉树、湿地松为主要树种,种植油茶,扩大经济林面积,排灌沟渠采用现浇混凝土的施工方式完成修筑。由于小流域的交通条件和施工条件较好,材料主要采用工程机械运输车运输,施工多采用机械与人工相结合的方法。

3.2 加强水土保持监测

对造林成活率和保存率进行有效监测分析。选取规格为20m×30m的样地,清点样地当中的植被种类与数量情况,计算株行距后清点成活株数,根据造林株数计算成活率,分别从胸径与冠幅等方面掌握林木的实际生长情况。监测工作中,采用树冠投影法进行测定,阳光直射的状态下,树冠的垂直投影面积可以被有效计量,标准地总投影面积与标准地面积相除后,得到的就是林木郁闭度。

采取封禁监测方法和水利水保措施,通过抽样调查掌握坡面整地情况,了解小流域内截排水设施使用现状。开始进行水质监测,对治理前的1a、治理过程中、治理后的1a水质水量情况进行监测,以小流域的径流泥沙量、水质变化情况为主要监测内容。

4 总 结

针对生态清洁型小流域的环境恶化与水土流失问题,科学高效的治理水土流失、利用水力资源和植物资源,是提高土地生产力和植被覆盖率的有效途径。综合生态自然修复防治、水土流失综合治理、村庄沟(河)道整治、水沟水塘与村容整治等措施,有利于改善生态环境和农业生产条件,增加农民收入,不断改善农民生活环境。