陕南山区某侵蚀冲沟的规划整治与利用

雷晓锋

陕南山区某侵蚀冲沟的规划整治与利用

雷晓锋

针对陕西省旬阳县党家坝冲沟实际情况,在充分地质环境论证的基础上采用了清表整型、填挖结合、铺设盲沟、设置挡墙等一系列简单实用的工程措施对其进行了综合整治,工程显示效果良好,为同类工程治理提供了指导。

侵蚀冲沟,地质环境,综合治理

1 概述

土壤侵蚀是当今世界普遍关心的重大环境问题,土壤侵蚀导致严重的水土流失已成为限制当地经济发展的主要因素之一[1-5]。我国西北陕南山区,因其特殊地理、生态环境类型,冲沟侵蚀是其突出的环境问题[1-5]。冲沟侵蚀导致土壤劣化,造成土地资源严重浪费,同时也是河流泥沙的重要来源。冲沟系统的发育进一步加剧了水土流失过程,吞噬可用土地资源,使土地变得破碎,限制农业机械化作业,对农业生产危害极大[6-10]。研究表明,虽然沟蚀不如面蚀范围广,但它对土地的破坏程度远比面蚀严重。引起冲沟侵蚀的原因错综复杂,地层岩性和岩组特征是引起侵蚀的内在因素;自然环境与外力荷载的破坏性作用则是导致灾害的外在因素;当土地利用由林地变更为农地时,沟蚀的发生演化速度明显加快,表明人类活动也加速了山地冲沟的发育。不同的侵蚀原因会造成不同的侵蚀后果,受侵蚀的过程有的速度较快,有的则较慢。

对冲沟系统的治理、改良和合理利用,不仅遏制了土地退化,维护和提高了土地生产力,也有利于发展生产,改善生态环境,产生了巨大的社会经济效益和生态环境效益。

2 冲沟整治区地形、地貌及地层岩性

2.1 地形、地貌

陕南山区旬阳县党家坝冲沟位于旬河右岸党家坝滑坡体两侧,党家坝滑坡体地貌单元属于旬河右岸一级阶地后缘,上覆全新统残坡积物,地形呈缓坡型,向河流方向倾斜;滑坡体中部和后部物质则位于旬河右岸二级阶地之上。

党家坝滑坡两侧各有一条冲沟,其中西侧冲沟发育,东侧冲沟不发育。冲沟位于坡体两侧,没有同源,在坡脚下交汇,然后延伸到附近河流,西侧冲沟长度约 200m,深度约 9m～12m。

冲沟区设计填方处理,填筑区根据地形条件分为两类地段,下部干沟地段,编号 A区;侧部支沟地段,编号 B区。主要治理地段为 A区,B区只作部分处理。

2.2 地层结构

区内有多层局部滞水,水量不大,没有形成统一的潜水面,滞水段含水量相对较高,饱和度一般为 80%～90%。

地下水主要来源于侧向补给,由于坡体两侧均有冲沟,有利于大气降水以地表径流形式排泄,因而大气降水的入渗补给量较小。坡体地下水主要向坡体前缘和两侧侧沟运移排泄。

3 冲沟整治设计与施工

3.1 准备工作

3.1.1 坡面清理

施工前需对现有冲沟表面进行坡面清理,清除深度要求以见原状土为宜。

3.1.2 坡面整理

坡面清理完成后,为保证填筑施工质量,对沟面进行整理,需要整理成台阶状,沟形较缓处台阶高 0.5m左右,较陡部位约1.0m,见图 1。

3.1.3 初始碾压

在完成 3.1.1～3.1.2工序作业后,需对沟面进行夯实作业。因为填方改变土层初始承重条件,碾压以提高表层土的强度。

3.2 疏排水设计

3.2.1 盲沟

考虑到项目区的地理气候因素和冲沟的汇水面积较大等因素,在初始地形沟底设置盲沟,盲沟宽度 150 cm,深度 100 cm,盲沟底纵向坡度,不宜小于 1.0%,用浆砌石衬砌,沟内用 50mm～100mm粒径卵石或者碎石填塞密实,最小粒径不能小于 50mm,最大粒径不能超过 100mm。

3.2.2 底部砂卵石垫层

考虑沟壁和填筑体内部的来水疏干,保证自然排泄途径的畅通,在填筑施工前,需在填土底部设计 30mm～50mm的砂卵石垫层。砂的最小粒径不小于 0.5mm,卵石最大粒径不大于 100mm。

3.3 填方措施

A区根据最终填筑高度,可分2m～3m高度分别按台阶依次排列,台阶宽度 2m,坡面坡度 1∶1.50,密实度不小于 0.92。B区坡面坡度 1∶1.75,采用一级坡,密实度不小于 0.90,具体如图 2所示。

3.4 支挡设计

在A区前缘,接近公路路基部位和 B区与 A区结合部,在坡底设置 1m～2m高的挡土墙,用于保护坡脚,挡土墙具体设计参数见图 3。

3.5 表层排水措施

3.5.1 截排水沟设计

在 B区前缘、后缘设置截水沟,在坡脚挡土墙根部设置排水沟,在所有沟连接的由陡变缓处设置消能池,具体尺寸见图 4。

3.5.2 干线排水管的埋设

干线排水管的尺寸为 1 000mm口径(内径),管材为钢筋混凝土。从填方整平坡面往下至管心埋深为 1.5m～2.0m,管底设置 30mm～50mm砂垫层。管底坡度可根据自然整平地形而定,不小于 1%,见图 5。

每隔 50m设置一个检查井,地下管道及其附属构筑物的地基宜设置 30mm～50mm厚的灰土垫层。管道宜敷设在 30mm～50mm的砂垫层上。检漏井应设置在管沟末端和管沟沿线分段检查,并应防止地面水流入井内,应设置深度不小于 300mm的集水坑,并应使积水能及时发现和排除。

进水口和排水出口管宜敷设在钢筋混凝土套管或管沟中。管沟内径 1 000mm,长度不小于 5m;如为套管则套管内径应与干线排水管外径匹配,长度不小于 5m。

3.6 维护管理

应对施工场区内的建筑、管道、地面排水、环境绿化、边坡挡土墙等认真进行维护管理。排水管网系统,应经常保持畅通,遇有漏水或故障应及时检修。需经常检查排水沟、雨水明沟等的使用状况,如发现开裂、渗漏、堵塞等现象,应及时修补。

4 工程经验与讨论

经过上述治理后,该冲沟完成了综合治理,既考虑到了自然地理因素,又考虑到了后期使用要求。对于自然来水的疏干主要靠坡面截排水,对于排不净的,水量已经有限,可用盲沟导排。对于进入坡体内的水,可依靠碎石垫层导排。对于明排入暗,可通过检测井+消能池导引入地下排水管干线。尤其要注意填方区靠近河流或者路基端的施工质量。挡土墙埋入 1m是为了保护坡脚,增强抗滑能力,套管保护是为了防止排水管出露段的破坏和失效,导引段是为了防止冲刷坡脚。在进行上述施工时,一定要考虑不同来水,不同措施,不能贪图简单。排水途径单一,这样容易形成不良土层,影响填筑区的后续使用。该冲沟完成了综合治理后,工程显示效果良好,可为同类工程治理提供借鉴。

[1]朱显谟.黄土区土壤侵蚀的分类[J].土壤学报,1956,4(2)：99-102.

[2]陕西省水土保持局.水土保持[M].北京：农业出版社,1972.

[3]陈永宗.黄土高原现代侵蚀与治理[M].北京：科学出版社,1998.

[4]杨国锋.陕北黄土地区公路边坡冲蚀破坏与防治对策研究[D].西安：长安大学学位论文,2005.

[5]杨京平.生态恢复工程技术[M].北京：化学工业出版社,2002.

[6]胡世雄.坡面土壤侵蚀临界坡度问题的理论与实验研究[J].地理学报,1999(54)：347-356.

[7]蒲勇平.长江流域生态修复工程的意义及对策[J].水土保持通报,2002(22)：9-11.

[8]郑粉莉.发生细沟侵蚀的临界坡长与坡度[J].中国水土保持,1989(8)：23-24.

[9]郑粉莉.坡耕地细沟侵蚀影响因素的研究[J].土壤学报,1989,26(2)：109-116.

[10]陈 棣.漫川漫岗区沟道侵蚀的预防治理[J].黑龙江水专学报,1992(sup)：64-66.

On planning treatm ent of som e erosion valley ofmountainous areas in south of Shannxi and its application

LEI Xiao-feng

According to the facts of the valley of Dangjiaba in Xunyang county in Shannxi,the paperadop ts a series of simple and app lied topics including the surface clearance and the type,the combination between filling and excavating,the layout of b lind drains,the allocation of retaining wall based on the sufficientgeological environmental theory,and proves the effect is better by the projects,so as to p rovide the direction for similar project treatment.

erosion valley,geological environment,comp rehensive treatment

TU499

A

1009-6825(2011)03-0067-03

2010-10-18

雷晓锋(1974-),男,工程师,西安公路研究院,陕西西安 710054