论川西北山区水土保持工程措施实施探讨

蹇洪胜+张志鹏+黄宁+曹玉林+雍婷婷

摘 要：工程措施是山区水保工程治理的主要手段，在实际操作中，由于各地自然壮况千差万别，加之水保工程涵盖山、水、田、林、路综合治理，面广项目多，虽然单位工程量一般较小，除工程施工技术标准和要求必须符合国家有关规定外，在具体实施中，应实事求是，因地制宜，与时俱进，不断总结提高和创新。文章就川西北地区山区水土保持工作做一些探讨与总结，重点阐述了排洪沟、蓄水池等关键水保设施的设计、施工要求，为该地区日后开展水土保持相关工作提供参考。

关键词：水土保持；工程措施；川西北山区

为了防治水土流失所造成的危害，保护、并合理利用水土资源修建各项治坡、治沟以及小型水利工程设施，谓之水土保持的工程措施。在川西北山区，因其特殊的地质条件，加之“5.12”地震造成的水土流失面积及侵蚀模数的改变，本文作者根据其多年来的水土保持工作中的经验，对该地区水保工作做出总结，阐述川西北地区排洪沟、蓄水池等关键水保设施的设计、施工要求，旨在为该地区日后开展水土保持相关工作提供参考。

1 基本概况

北川羌族自治县位于四川省西北部盆周边沿山区，整个地势走向由西北向东南顷斜，西北部地质以变质岩为主，东南部以“喀斯特”地貌为主。辖区内山高坡陡、沟深谷峡、沟壑纵横。西北部青片乡境内的插旗山海拔为4769m，东南部香泉乡境内通口河边的海拔为 540m ，在东西长仅约92km的区间内，相对高差达4229m。由于地势从东南向西北高原急剧抬升，导致气流剧烈变化，形成四川省鹿头山西北暴雨区，而北川正好处于暴雨区中心。最大24小时降水量在300.0mm以上年份的频率较高，最大一小时降水量高达70.omm，其中1992年7月22日24小时降水量为384.0mm，多年平均年降水量为1423.7mm，最大年降水量为2175.3mm，降水主要集中在6至9月，占全年总降水量的78%左右，多年平均降水日数为180天，最多260天，最少90 天。年际变化差异大，分配不均。主要气候特征是：冬干、春旱；夏洪、秋涝。所以，造成北川水土流失的主要成因是由暴雨形成的水力侵蚀，侵蚀形式以面蚀、沟蚀和重力侵蚀显现。

2008年“5.12”地震前北川的水土流失面积：轻度——剧烈为1157.74km2；震后的水土流失面积：轻度——剧烈为1430.03km2，主要是以增加重力和剧烈的流失面积为主。

2 工程技术措施

目前我国水土保持工程虽然仍实行工程、生物、保土耕作三大措施治理的思路没有变，但中央和地方的治理经费和治理标准逐年提高，新的施工工艺、材料、技术、机械不断的在实际工程中使用，所以，必须随时更新设计理念，扩展创新思路，对原有施工方法和工艺进行总结提高，在工程措施总体规划上要与农田排、灌、蓄、田间耕作便道和人畜饮水同时纳入。做到泥不下沟，水不乱流，出行方便，协调兼顾，与时俱进，使整体工程达到“安全可靠，经济合理，美观大方”的目标。

2.1 石坎坡改梯

在具体操作中，我们根据各地不同的地质结构、气候特征，因地制宜；石坎线型走向在具体操作上，为了满足工程质量要求，必须打破村、社、户原有不规则的自然界线，按等高带状布置，既可避免不必要的大挖大填土石方量，确保工程质量安全，又使工程整体整洁美观。

坡改梯干砌石坎，北川大部分石料属于片状且较为硬脆的块片石，片石厚度一般5至10cm，宽度30至50cm，原习惯安砌法是一丁一挂水平安砌，每安砌一个石料需要几个支垫石，随着墙体不断增高，压力加大，很容易使墙体的支垫石因受力不均将中、下层石料压坏，加上墙体背后主、被动土压力作用，导致墙体变形跨塌。另外，原习惯安砌法，工效低，质量差，不美观。经过对比分析，将原习惯一丁一挂安砌法改为人字形安砌，人字形墙体稳定性强，技术操作简单，砌筑墙体时基本不用支垫石，墙体简洁，美观大方。在砌筑时，要求石料安砌的最佳顷斜夹角控制在七十至八十五度，根据实地对比，小于或大于最佳顷角时，墙体稳定性和外观形象都较差。砌筑墙体时，边坡统一控制在25%左右，必须带线安砌。石坎高度和石坎密度因石料量、原地面坡度和相关要求确定。

2.2 干、浆砌块片石、水泥砖、砼现浇和毛石砼现浇修建排洪沟

排洪沟的线型走向规划设计，要考虑水平轴线和垂直轴线的协调。在水平面规划设计上，原则上依照原有冲沟布置，但必须实行“裁弯取直，逢正抽心”的方法加以矫正，尽量与坡面呈正交，（沿山排洪沟除外），纵坡较大的排洪沟，不要转急弯，目的是使边墙呈轴心受压，减少侧向受压，不使水流产生离心和紊流。在沟的交汇处夹角控制在45度左右为宜，避免树根或杂物堵塞行洪通道。在大坡降排洪沟底面垂直布设上，底面纵坡要保持一致。在自然跌坎处，一般不用跌坎和消力池消能，要做成实用埝型，营造顺畅的水流条件，避免挑流产生汽蚀沟底和边墙。排洪沟行洪断面的设置，根据汇水面积、洪水流量、坡降、设计标准综合设定。建议在实际施工过程中，不论用什么方法和材料，宽深比以1：1.5较适宜。纵坡较小的排洪沟，沟底和沟壁可以抹成光面，以利增强行洪能力。坡度较大和土质松散的软基础排洪沟，为防止因水流冲刷产生下切造成重力侵蚀，排洪沟沟底必须浆砌。

2.2.1 干砌块片石修建排洪沟

边墙用块片石干砌，为增加墙体稳定性，避免墙缝和墙顶生长杂树、杂草，影响和降低行洪能力，故采用水泥沙浆勾“凹”缝，顶部用砼压顶。为了不使水流产生紊乱，汽蚀沟底，在砌筑边墙时，（先砌边墙后采底，形成帮包底）必须从下游向上游逐一砌筑，石料一律向下游倾斜，斜角仍然控制在七十至八十度之间，不能砌成人字形，更不能砌成一丁一挂和贴面石墙；沟底用人头石采底后成燕尾形，必须一律向下游方向，浇灌砼或水泥砂浆后，沟底的顶面缝隙均呈“凹”形，使底的缝隙和边墙的缝隙均呈“凹”形，给边墙和沟底实施人为增糙降速，以提高抗冲刷能力（石头的抗冲刷能力比砼强）。

2.2.2 浆砌块片石修建排洪沟

浆砌块片石排洪沟，砌筑方式与干砌排洪沟相同因此在此不再赘述。

2.2.3 干、浆砌水泥砖、砼现浇和毛石砼现浇修建排洪沟

根据材质和天然特性又分两种：一是纯粘土砖和页岩砖，它属于粘土制品；二是免烧水泥砖、毛石砼浇筑、砼现浇均属水泥制品。根据实地使用对比，粘土制品只能适宜在室内干燥、恒温的环境中使用；水泥制品适宜在阴暗潮湿的环境中使用。排洪沟均处于地面以下阴暗潮湿的环境。经科学测试，水泥制品在阴暗潮湿的环境中，它的强度随着时间的增长会不断增强。在缺乏石料的地区，首先在满足工程质量要求和最优造价比的前提下，充分利用材料的天然特性，最好首选水泥制品砌筑排洪沟的边墙。但在砌筑排洪沟前，必须先在设计开挖深度内用人头石采底后，用设计标号的砼或水泥砂浆浇灌后使沟底的顶面呈“凹”形，并用水泥砂浆找平砖墙位子后方可砌砖，即底包帮。在墙体长度间隔2至3米之内，总高度1/2处要预留6*10公分的排水孔，以削减侧压力。露出地面和过洪区必须用水泥砂浆抹面。沟的底角要加做等腰三角形内贴角，内贴角的边长根据沟底宽度确定，使沟底基本呈“U”形，以利增加墙体稳定性。特别是纵坡较小的排洪沟，减少湿周，束水攻沙，避免淤积，增强行洪能力。

2.3 田间耕作便道

公路、较大的院落与主要农田（地）内为方便人畜行走或机械通行修建便道。按宽度分有两种：一种是仅供人畜行走的便道宽度为80cm；另一种是因要通行小型农业机械，其宽度为100cm。建筑材料：一种是石块、石板或石条路面，并用水泥砂浆浇灌连接；另一种是用砼浇筑，路面要做成凹凸不平的糙面，或者设置横向等距或棱形防滑槽，在坡度较陡的地段要设置梯步以防滑，确保人畜与机械安全。

布置形式可在坡改梯干砌石坎上，与灌排沟渠路沟相连，根据实际需要单独布置，材质选用既要因地制宜又要费省效宏。

2.4 农田灌溉蓄水池

虽然北川是暴雨区，但年际分配不均，部分区域还是“喀斯特”地貌的溶洞区，人畜饮水遇干旱年分比较困难。在规划修建农田灌溉蓄水池的容积和地点时，尽量做到人畜饮水相结合。新建蓄水池多为园形，用水泥砖砌筑边墙，容积为80至100m3，丰水期引进干净水源入池，在池顶加盖，这样既减少水量蒸发损失，又确保了水质的清洁卫生，尽量做到人畜饮水与农田灌溉两不误。

3 结语

综合川西北地区多样的气候特征、地质条件以及水文与水资源状况，在实际水保工程中应当充分考虑当地特征与条件，用创新的眼光对待实际施工。重视“石坎坡改梯在筑墙过程中的可行性；在修建排洪沟过程中充分考虑 干、浆砌块片石、水泥砖、砼现浇和毛石砼的优缺点；修建田间耕作便道时应充分考虑人畜与机械通行，并且注意糙面防滑与陡面楼梯确保人畜与机械安全；修建农田灌溉蓄水池时尽量做到人畜饮水相结合。水土保持任重而道远，唯有用与时俱进因地制宜的眼光面对待实际施工，才能切实做好水土保持相关工作。

参考文献

[1] 李占斌，朱冰冰，李鹏.土壤侵蚀与水土保持研究进展[J].土壤学报， 2008，45（5）.

[2] 穆兴民，陈霁伟.黄土高原水土保持措施对土壤水分的影响[J].土壤侵蚀与水土保持学报，1999，5（4）.

[3] 张建华，赵燮京.川中丘陵坡耕地水土保持与农业生产的发展[J].水土保持学报，2001，15（1）.

[4] 杨艳生.我国南方红壤流失区水土保持技术措施[J].水土保持研究，1999，6（2）.

[5] 王礼先.关于我国水土保持科学的内涵与研究领域问题[J].中国水土保持科学，2003，1（2）.

[6] 袁希平，雷廷武.水土保持措施及其减水减沙效益分析[J].农业工程学报，2004，20（2）.

[7] 孙厚才，赵永军.我国开发建设项目水土保持现状及发展趋势[J].中国水土保持，2007（1）.

[8] 吴普特，汪有科，冯浩，等.21世纪中国水土保持科学的创新与发展[J].中国水土保持科学，2003，1（2）.

作者简介：蹇洪胜（1956- ），男，四川绵阳人，中专，中级工程师，从事水土保持规划、设计、施工放线管理工作；通讯作者：黄宁（1970- ），男，四川绵阳人，大专，高级工程师，从事水土保持规划、水土流失治理项目管理等方面的研究。