赋石水库集水区小流域治理措施体系浅析——以安吉县和村小流域为例

娄平平， 刘 强，梅道亮，郭 峰

(1.杭州大地科技有限公司，浙江 杭州 310004； 2.安吉县水利局，浙江 安吉 313300)



赋石水库集水区小流域治理措施体系浅析
——以安吉县和村小流域为例

娄平平1， 刘 强1，梅道亮2，郭 峰2

(1.杭州大地科技有限公司，浙江 杭州 310004； 2.安吉县水利局，浙江 安吉 313300)

赋石水库集水区；小流域综合治理；措施设计

赋石水库是安吉县重要的饮用水源地，集水区水土流失导致库区淤积严重，影响了城乡供水水质。造成水土流失的主要原因是：在坡地种植板栗、发展茶园及毛竹林全垦改造等致林下水土流失严重；沟道侵蚀冲刷严重；库区周边部分林地郁闭度低。和村小流域的水土流失治理实践表明，在赋石水库集水区采取工程措施、林草措施、耕作措施、封育治理措施相结合的方式，构建生态林、水保林+工程、经济林+工程和沟道防护4道体系，可有效控制水土流失，减少入库泥沙。

赋石水库总库容2.18亿m3，是浙江省安吉县境内一座以防洪为主结合灌溉、发电、供水等综合利用的大(二)型水库，同时也是安吉县重要的饮用水源地。为发展经济，自20世纪90年代开始，地方政府鼓励村民在上游集水区开垦种植板栗、白茶等经济作物，并全面垦复毛竹林。不合理的开发方式造成了严重的水土流失，加速了水库的淤积。据统计，2012年赋石水库淤积量达到1 000万m3[1]。严重的淤积使得库容减小，影响了防洪、灌溉、供水等效益的正常发挥，水库淤积物中存在的大量铁、锰等重金属元素和氮、磷等富营养化物质影响了水质，对城乡居民饮水安全产生了不良影响。

根据《浙江省水利发展“十二五”规划》《浙江省水土保持规划》和《浙江省水土保持条例》确定的水土保持工作目标，按照“山、水、田、林、路”综合治理的原则，以小流域为单元，安吉县在赋石水库上游集水区开展的水土流失治理工作，有效减少了水库淤积，保障了供水水质。为给赋石水库上游集水区和类似库区今后的水土流失治理提供借鉴和参考，我们以安吉县和村小流域水土流失治理项目为例，探讨赋石水库集水区的水土流失治理措施及设计经验。

1 小流域概况

和村小流域隶属安吉县杭垓镇，流域面积34.97 km2，流域内主要河道西溪直连赋石水库库尾。属山地丘陵地貌，最高峰655 m，赋石水库库尾为该小流域最低点，高程85 m左右；多年平均降水量1 534 mm，多年平均气温15.5 ℃；土地利用类型以林地、园地(板栗、茶)为主，土壤类型属红壤土，植被类型属亚热带北缘落叶、阔叶与常绿针叶混交林带。

小流域所在区域属浙江省天目山-昱岭水土流失重点预防区，该区域的水土保持措施体系以封育管护与自然修复、植被建设与恢复、面源污染控制、水库植被缓冲带、沟道防护体系以及耕作措施为主[2]。该流域水土流失面积15.18 km2，水土流失类型以水力侵蚀为主，集中在板栗林、茶园、毛竹林、河道两侧，平均土壤侵蚀模数1 300 t/(km2a)。造成水土流失的主要原因是：在坡地种植板栗、发展茶园及毛竹林全垦改造等致林下水土流失严重；沟道侵蚀冲刷严重；部分林地郁闭度低。

水土流失造成土地生产力降低，涵养水源等生态保护功能减弱，同时易风化的花岗岩随径流冲刷进入河道，对赋石水库造成了较为严重的泥沙淤积，影响水库水质，制约了当地经济与社会的可持续发展。

2 措施布局及设计

以小流域为单元，以坡面水系为切入点，以板栗林、毛竹林水土流失防治为抓手，以“定位置、定数量、定典型设计”为工作思路，因地制宜、因害设防、综合治理。根据小流域地貌特征和水土流失规律，自上而下共布设4道防护体系，即生态林、水保林、经济林和沟道防护体系。

2.1 生态林防护体系

小流域内竹、杉木、松等林地分布广泛，部分林地郁闭度低，幼林、疏林、低效林居多，以轻度水土流失为主。

对于水热条件可满足植被自然恢复要求，且坡度较陡不宜进行人为扰动的区域采取封育治理措施进行生态修复。具体措施是通过建封育标牌，设置宣传牌、加强病虫害防治等，建立完善的封育治理技术体系。

封育措施可高效、快速地恢复林地生态系统的结构和功能，加快水土流失治理步伐，形成保护生态、涵养水源、控制径流泥沙的第一道防线。

2.2 水保林+工程防护体系

毛竹为安吉县主要的经济林种之一，竹林区水土流失防治需充分考虑群众的生产方式、经济收益等因素。以营造植物缓冲带为主，推广科学的竹林垦复技术为辅，减少林下水土流失，同时对现状较好、可能发生水土流失的区域做好预防保护工作，从而提高林区整体水土保持效果。

2.2.1 营造植被缓冲带

在轻度水土流失的毛竹种植区，结合现有植被分布，并充分考虑经济效益，在坡面沿等高线呈带状栽植萌蘖能力强、耐阴性能好的杨桐形成植被缓冲带，延缓坡面径流速度、增加入渗。每条缓冲带栽植杨桐2行，株、行距均为1 m。当坡度≤30°时，缓冲带间距8～10 m；当坡度>30°时，缓冲带间距6～8 m。

2.2.2 推广科学的竹林垦复技术

推广科学的竹林经营方式，如合理的采伐密度及竹龄组成、抚育管理方式等，既可提高林分的生态效益和经济效益，又可治理林下的水土流失。竹林复垦应遵循“因地制宜、宜垦则垦、宜劈则劈”的原则。对于确需垦复的，可在坡度<20°的缓坡进行，坡度20°～30°的采取水平带状垦复，带间距及带宽均取3 m，隔年隔带再翻垦；30°以上的陡坡地禁止翻垦。垦复由下坡向上坡进行全面深翻，平缓山地翻土深度为20～30 cm，翻土时尽量把杂草压入土中，土块一块压一块，不要敲碎，坡度较陡的山地采取带状或块状深翻，翻土深度为10～20 cm[3]。通过深翻、施肥，培肥土壤，改善土壤性能，提高土壤涵养水源能力，达到保持水土的目的。

2.2.3 修生产道路及排水沟

生产道路主要在毛竹林现状土质生产道路基础上进行硬化改造，道路宽2～3 m，采用10 cm厚碎石垫层+15 cm C20混凝土浇筑，并在山体侧修建排水边沟，以防止山体来水冲刷路面，有效防止水土流失。

生产道路设计应尽量结合截、排水沟布设，兼做排水沟的应设置跌水踏步，截、排水沟与生产道路交叉时，应考虑布设过路排水管。

2.3 经济林+工程防护体系

2.3.1 套种更新

根据流域内板栗林分布较广的实际，选择常绿且有经济效益的毛竹、杨桐作为板栗林套种树种，选择茶树在坡面、坡脚营造植被缓冲带，将络石作为坡脚边坡防护植物。

毛竹株行距4.5 m×4.5 m或4 m×4 m，杨桐株行距1.0 m×1.5 m或1.5 m×1.5 m，与已有板栗树呈“品”字形栽植。在坡面沿等高线营造茶树缓冲带，缓冲带间距10～15 m；坡脚茶树缓冲带栽植茶树2行，株行距15 cm×15 cm，坡脚裸露坡面栽植络石1行，株距0.5 m。

选用毛竹、杨桐套种既可保持水土，又可使板栗生产暂不受影响，待板栗树种自然老化后，毛竹、杨桐正好出产，形成新的增收渠道。茶树缓冲带拦截坡面径流，减少水土流失；边坡坡脚栽植攀援植物络石，可有效减少边坡裸露，减轻水土流失。

2.3.2 坡面小型拦蓄排水工程

在板栗、茶园种植区实施坡面小型拦蓄排水工程，可增加林内降水入渗率，拦蓄坡面径流，有效减轻径流冲刷产生的水土流失。

(1)截水沟。截水沟与坡面等高线平行，一般布置一道或多道，间距可根据山体坡度、汇水面积等确定，截水沟可汇集和有序排导径流，防止径流冲刷坡面。

截水沟采用两种型式：Ⅰ型为土工布排水沟，布设在坡面位置较高处，沟槽开挖后铺土工布，内覆10 cm种植土后撒播草籽以达到减少冲刷保持水土的目的，沟深30 cm、底宽30 cm、沟壁坡比1∶0.5；Ⅱ型截水沟布置在坡面高程较低处，作为区域最低一道截水沟，既可以拦截坡面径流泥沙，又可作为生产便道，该截水沟设计内低外高，宽60 cm、深20 cm，采用15 cm厚C20混凝土浇筑。

截水沟设计时应注意横向土工布截水沟与纵向排水沟连接段防冲设计，防冲连接段一般取3～5 m，可采用砂浆抹面、砌砖或现浇混凝土的方式进行硬化。

(2)排水沟。排水沟与截水沟交叉，垂直等高线布设，用于排除截水沟汇集的地表径流。排水沟终端连接蓄水池或天然排水道，走向可结合原沟道进行布置，设计标准采用10年一遇。断面选用梯形或“U”形，当纵坡大于10%时，可设置沉沙井进行消能。

排水沟采用两种形式，板栗林地采用T40型预制混凝土槽排水沟，茶园采用底宽40 cm、深40 cm，坡比为1∶0.5的梯形断面植草砖排水沟。植草砖排水沟沟壁和沟底铺设草坪砖，沟壁顶部压单层标准砖以提高稳定性，砖孔隙内撒播草籽，雨天作为排水沟，晴天可以作为上山道路，作为上山道路时可结合地形设置跌水坎，方便行走。植草砖排水沟是一种生态型的排水沟，近些年在小流域综合治理项目中应用较多，其优点是环保、生态、美观，同时可结合上山道路，做成跌水坎，方便农业生产。

两种排水沟设计及选用时应注意：①植草砖排水沟适用于坡度稍缓(15°以下)的山体或平地，施工时沟壁顶部的砖压顶必不可少，可增强沟体稳定性，沟内空隙撒播草籽成活后可提高沟道耐冲性能；②与植草砖排水沟相比，T40型预制混凝土槽排水沟造价低，对山体坡度要求较低，耐冲性较高，但对施工质量要求较高，易发生底部掏空导致槽体断裂情况，因此对山体岩性也提出较高要求，必要时可增加基础混凝土垫层；③植草砖排水沟与蓄水池、沉沙池相接处应注意防冲问题，池体出口考虑3～5 m的防冲段，可用砂浆抹面予以硬化防冲。

(3)沉沙蓄水池。沉沙蓄水池设置在有一定集水面积，又缺少蓄水设施的坡面种植区，通过截、排水设施收集多余径流，用于灌溉、施肥、打药等。

池体采用敞开埋入式砖砌结构，“日”字形，前池沉沙后池蓄水，两池体间设隔墙并留溢流口，过水不过沙，池体前后与截排水沟连接，蓄水池蓄满后多余径流经顶部溢流口排入排水沟。蓄水池设计6 m3和4 m3两种规格，尺寸分别为3 m×2 m×1 m(长×宽×深)和2 m×2 m×1 m，底板采用20 cm厚C20混凝土浇筑，墙体和底板表面采用2 cm厚水泥砂浆抹面。

沉沙蓄水池设计时应注意：①以方便农户取水为原则，尽量靠近生产道路；②以满足沉沙为原则，尺寸不仅要考虑农户生产需要，还需计算坡面汇水，以达到沉沙的目的；③对有冻胀破坏现象的区域，宜采用混凝土结构，必要时可考虑底板配筋；④注意截、排水沟与池体相接段的防冲设计，做到有效汇流蓄水，减少水土流失。

2.4 沟道防护体系

为拦截坡面及沟道上游泥沙，在沟道内设置谷坊、拦沙坝，并对部分损毁护岸进行修复，在流域最低高程处形成防治水土流失减轻入库泥沙的最后一道防线。

2.4.1 谷 坊

在坡面小型蓄排水工程下部沟道内，选择沟底比降较大、沟底下切剧烈的位置设置谷坊，巩固并抬高沟床，稳定沟坡、制止沟岸扩张。石谷坊采用C20细骨料混凝土砌块石结构，顶部采用15 cm厚C20混凝土压顶。顶宽1 m，高1.5 m，迎水面坡比1∶0.4，背水面坡比1∶1，基础深0.5 m，顶部设溢流口，宽0.6 m。

谷坊设计首先要考虑生态性，有条件的地方可设置植物谷坊，以增强景观效果；其次是溢流口的宽度应与现状沟道宽度相当，以不影响过流能力为宜。

2.4.2 拦沙坝

安吉县和村小流域花岗岩风化严重，汛期水流常携带大量沙石抬高河床，在安吉县具有典型代表性。为减少径流中的沙石量、方便村民生活用水，在有季节性水流的溪沟内，选择村庄附近沟道狭窄处修建拦沙坝，设计标准为10年一遇。

拦沙坝用C20细骨料混凝土砌块石砌筑，以不影响河道行洪为原则，坝体高1.3 m，其中基础埋深0.8 m，坝顶宽1 m，迎水面坡比1∶0.4，背水面坡比1∶1，坝顶用20 cm厚C20混凝土压顶，下游设5 m长C20细骨料混凝土砌块石护坦，护坦下游开挖面抛大块石护脚，为增强景观性，坝体表面采用15 cm厚卵石贴面。

拦沙坝设计应注意：①经济、生态相结合的原则，结合地方实际情况，主材可就地取材；②拦沙不阻水的原则，坝体不宜过高，不可影响河道行洪；③方便居民的原则，对有过河需要的，坝体顶部可设置成汀步，坝体上游可设置踏步或亲水平台，增加景观功能；④对有灌溉需求的地方，可结合坝体标高设计引水渠道，方便农业生产用水。

2.4.3 护岸修复

对部分护岸坍塌、冲刷、沟蚀较严重的河道，通过建设生态护岸的方法进行加固，并在两岸大量种植柳树、枫杨等植物，通过其发达的根系固堤护坡、过滤和缓冲径流[4]，减少入库泥沙量。

护岸设计选用格宾网形式，即在冲刷较强的河道凸岸采用格宾网箱+生态网垫护坡，在冲刷相对较弱的河道凹岸，采用纯格宾网垫护坡。为防止网垫溜坡，纯格宾网垫护坡铺设时下部预留一定的水平铺设段，长度按照2倍最大冲刷深度考虑，取2 m。

考虑到生态景观性，应在护岸顶部设置河道护岸林，可选择枫杨、垂柳作为沿河坡顶绿化树种，细叶水团花、南川柳作为间植灌木，狗牙根、络石作为坡面护坡植物。

护岸设计应注意以下几点：①考虑生态性，选用植被防护技术与工程防护技术有机结合的综合护坡工程[5]，如框格护坡、格宾挡墙护坡、生态袋、松木桩等；②位于村庄附近的，可结合美丽乡村建设，设置沿河景观带、亲水平台等，为居民提供休闲活动场所；③生态格宾挡墙及网垫护坡对块石需求量大，适用于石材丰富并且取用方便的区域，为增强坡面稳定性，网垫护坡坡度不宜陡于1∶1.5；④坡面的覆土应分层实施，并避开汛期，防止冲刷造成二次水土流失，必要时可采用生态袋填土进行坡面覆土，以提高稳定性及植物成活率。

3 结 语

根据《水土保持综合治理效益计算方法》[6]，小流域各项措施实施后，保土量3.33万t/a，蓄水量41.91万m3/a，直接经济效益1 493万元。

坡面小型拦蓄排水工程布设在经济效益较好的板栗林及茶园区块，在防治林下水土流失的同时，又可为农户生产作业提供便利；板栗林、毛竹林的套种更新技术，将明显改善小流域内林分结构，增加地表植被覆盖率，在治理水土流失的同时，又给农民增加了新的创收途径；沟道防护体系中的拦沙坝和护岸修复，在保障附近居民生产生活安全的同时，又直接减少了入库泥沙。

通过构建自上而下4道水土流失防护措施体系，可有效地减轻区域水土流失，减少赋石水库入库泥沙量，保证河道入库水质，对明显改善区域生态环境、提高人居环境、推动区域经济协调可持续发展有良好的作用。

[1] 李宝虎，俞益铭. 赋石水库清淤工程的效益评价[J].浙江水利科技，2014(2)：80-81.

[2] 杭州大地科技有限公司.安吉县水土保持规划[R].安吉：安吉县水利局，2015：3.

[3] 李国华. 毛竹林地水土流失特点及其防治[J].亚热带水土保持，2008，20(3)：57-58.

[4] 江影，陆芳春，张锦娟.等，浙江省生态清洁小流域建设的实践与思考[J].浙江水利科技，2014(2)：5-7.

[5] 中国水土保持学会水土保持规划设计专业委员会.生产建设项目水土保持设计指南[M].北京：中国水利水电出版社，2011:80-91.

[6] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.水土保持综合治理效益计算方法：GB/T 15774—2008[S].北京：中国标准出版社，2009：3-7.

(责任编辑 张培虎)

S157.2

A

1000-0941(2016)12-0026-04

娄平平(1983—)，女，山东聊城市人，工程师，硕士，主要从事水土保持规划、监测等工作。

2016-09-09