白盆珠水库库区水土流失现状及综合整治措施研究

丁业滔

(广东粤源水利水电工程咨询有限公司，广东 广州 510000)

白盆珠水库是广东省惠州市管辖下的水利枢纽工程，始建于1959年10月，1984年9月29日主坝建成下闸蓄水，功能以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电。工程按500年一遇洪水标准设计，5000年一遇洪水校核，总库容12.2亿m3，属大(I)型水库。主坝建于白盆珠峡谷处，采用混凝土空心支墩重力坝结构，坝顶高程88.2m，坝顶宽6.0m，最大坝高66.2m，坝顶长240m。副坝两座，一座建于横岗万福庵坳口，一座建于条形山，为均质土坝，整个库区有石涧、黄瑶、三坑、横坑、马山、宝口、高潭等近10条支流流入水库。库区水土流失综合整治工程计划分两期实施，第一期已在2009～2011年实施。为进一步巩固国家级水利生态风景区的良好生态环境，根据水库库区水土流失综合整治整体规划[1- 4]，本项目通过进一步对库周崩岗侵蚀区、面蚀沟蚀区进行综合治理，采取沟头防护、土(石)谷坊、水平沟工程、植林种草、封山育林，治理项目区4326hm2水土流失面积，形成良好的生态环境和有力的水资源保护屏障。

项目区地势东北高西南低，区域内地表破碎、沟壑纵横。坡面陡峭、坡向多变，坡度多在10°～30°之间。项目区属于亚热带海洋性季风气候区，多年平均气温20.6℃，多年平均年降雨量1898.2mm。降水年内分布不均匀，一年中80%以上的降水量集中在4～9月，但雨热同期，有利于植物生长。西枝江为山溪性河流，多年平均径流量为10.7亿m3。由于项目区沟道的比降较陡，每逢暴雨发生时，项目区内的地表受到暴雨和洪水的严重侵蚀[4- 7]，大量泥沙被水流挟带进入山沟，通过各条山沟汇入白盆珠水库。项目区土壤分布有赤红壤、红壤、黄壤，地带性植被属于亚热带季雨林，库区周围林木植被主要以人工林、灌丛为主，林草覆盖率达86%。

1 项目区水土流失现状及成因

1.1 水土流失现状

通过分析《广东省第四次水土流失遥感普查成果报告》和实地踏勘，库区已治理水土流失面积累计达3484hm2，项目区水土流失面积由1984年的7810hm2减少为目前的4326hm2。水土流失面积占项目区总面积的5.05%，主要以面状侵蚀、沟状侵蚀为主[8- 10]，同时有多处崩岗侵蚀。其中，强度侵蚀面积14.15hm2，占总土地面积的0.02%；中度侵蚀面积2813.37hm2，占总土地面积的3.29%；轻度侵蚀面积1498.09hm2，占总土地面积的1.75%。土壤平均侵蚀模数为2012t/(km2·a)，每年流失土壤约8.70万t。水土流失区特别是强度侵蚀区主要集中在水库周边，流失泥沙很快进入水库，对水库造成直接危害。一方面影响水库水质，暴雨致使周边水面变黄，更重要的是泥沙淤积严重侵害水库库容。同时区内水土流失也影响了当地群众的生产生活。

1.2 水土流失成因

1.2.1 自然因素

(1)降雨：项目区年平均降雨量为1898.2mm，雨量充沛，但年内分配不均匀，汛期(4～9月)降雨量占全年的80%以上，且降雨强度大。降雨对地面的冲刷是产生水土流失的主要原因。

(2)地形地貌：以山地、丘陵为主，并有河谷平原，区内沟壑纵横，地表坡碎、坡向多变、相对高差可达1100m，坡度多在10°～30°之间。由于地面坡度较大，降雨易形成地表径流，造成水力侵蚀。

(3)地表组成物质：主要岩石有花岗岩、砂页岩和砂砾岩，花岗岩所形成的风化层主要特征是含沙量大、土壤结构性差，当地表植被遭到破坏，表层土有机质及氮磷钾养分随之流失，造成土壤退化，甚至出现崩岗侵蚀，水土流失剧烈。砂页岩和砂砾岩发育成的红岩土系表层持水能力差，恢复植被困难。

1.2.2 人为因素

(1)白盆珠水库建设的因素：白盆珠水库于1959年12月动工兴建，1960年8月因国民经济调整而停建，1977年复建。水库停、复建设时间长达25年，移民多，树木乱砍滥伐相当严重，建设期间没有采取有效的保护措施，致使库区植被遭受大面积破坏。

(2)经济发展水平相对较低的因素：虽然近年来项目区的经济发展取得了一定成果，但仍然低于惠东县平均水平，属于落后的山区。当地政府和农民经济收入的过低，导致他们只能对当地林草资源进行索取，而没有能力对当地林草进行保护和建设，从而加剧了当地的水土流失。

2 整治措施典型设计

2.1 崩岗治理工程

通过“上拦、下堵、中间保或削”的措施，立体控制崩岗的水土流失。

(1)对于崩口上游汇水区，应根据不同的地形和坡度采取截排水措施，阻止坡面径流进入崩口。

(2)对于崩口内的崩壁，应首先削坡修阶，稳定边坡，在种树种草，巩固崩壁。

(3)对于崩岗的底部治理，应从上到下布设土谷坊群，拦截洪水泥沙，并在崩岗口修建符合设计防洪标准的拦沙坝。

防御暴雨设计标准：

(1)截水沟按5年一遇24h暴雨设计。

(2)土谷坊按10年一遇24h暴雨设计。

(3)拦沙坝按10年一遇24h暴雨设计。

2.1.1 截水沟设计

(1)沿崩口顶部外沿5m左右布设截水沟式沟头防护工程，从崩口顶部正中向两侧延伸，截水沟以能防止坡面径流进入崩口为准。

(2)截水沟应布设在崩口顶部正中，截水沟应沿等高线布设，在两侧则应按一定坡降布设，并在沟口设消力池。

(3)截水沟断面应采用半挖半填的沟埂式梯形断面，断面大小应根据设计防洪标准计算确定。

2.1.2 崩壁台阶设计

(1)崩壁台阶宽0.5～1.0m，高0.8～1.0m，台面向内呈5°～10°反坡。外坡：实土为1∶0.5，松土为1∶0.7～1∶1.0。

(2)崩壁坡度上部宜陡，下部可缓，土质上部应结实，下部疏松。台阶从上到下应该逐步加大宽度，缩小高度，同时放缓外坡。

(3)在每一坡面各级台阶的两端，从上到下宜修筑排水沟，块石衬砌或种草皮防冲。

2.1.3 土石谷坊(拦沙坝)设计

根据建筑材料，分为石谷坊和土谷坊。由于项目区交通不便，本项目主要按土谷坊进行设计，局部有较高稳定要求的考虑石谷坊。根据沟道自然条件情况，选择谷坊类型因地制宜，抗滑抗倾，能蓄能泄。谷坊规格和数量根据实际情况和那功能要求确定。谷坊坝址要求“口小肚大”，沟底、岸坡地形、地质条件良好，谷坊群由高到低、从上往下逐级进行。谷坊断面一般为梯形，采用定型设计，土谷坊、干砌石谷坊和浆砌石谷坊参数见表1，设计断面如图1(a～c)所示。谷坊的溢洪道采用浆砌石砌筑，其规模根据计算确定，断面为矩形，也采用定型设计，设计参数见表2，设计断面如图1(d)所示。

表1 谷坊坝高参照表

图1 谷坊典型设计图

自然坡度/(°)截水沟土埂底宽/cm沟深/cm内坡坡比外坡坡比开挖/m3顶宽/cm外坡坡长/m填筑/m3说明5～1550601∶11∶10.79401.910.76中心线挖深34cm15～2550601∶11∶10.57501.170.52中心线挖深49cm25～3550601∶11∶10.31400.590.27中心线挖深54cm

表2 溢洪口断面尺寸计算表

2.1.4 水平沟设计

在坡面中上部的坡面区依地势分段布置水平沟，坡面较长时布设两级或三级，较短时布设一级，利用水平沟排导山坡雨水。坡面水平沟类型采用少蓄多排型，坡面来水量计算同沟头防护。根据项目区土地坡度组成，对主要集中的坡度5°～15°、15°～25°、25°～35°进行断面设计及工程量对比。在保持挖填基本平衡的前提下，确定截水沟中心线的开挖深度。水平沟的断面设计参数见表3，设计断面图如图2所示。

图2 水平沟设计断面

2.1.5 林草措施

2.1.5.1 乔木林

水土保持乔木林包括大叶相思、樟树、荷木、荫香和枫香，项目区阳光充足，水源涵养高，土壤相对肥沃，栽种以大叶相思、樟树和荷木为主，荫香和枫香作为点缀种植。其中荷木、荫香和枫香适宜在阴坡种植。造林立地条件类型为花岗岩赤红壤，土层较厚，但肥力一般。为提高荒山造林的成活率，采取块状整地的办法，有利于涵养水源。根据不用地块现状土壤侵蚀模数、原有植被覆盖情况的不同而进行水土保持乔木林补植，结合现场调查，中度侵蚀区域补植密度为1200株/hm2，有崩岗侵蚀区域补植密度为1800株/hm2。造林株距、行距规格为2m×2m。

造林技术要求：(1)整地：在春季进行块状整地，规格为0.4m×0.4m、深0.4m，回填表土0.2m。坑、埂间留出0.2m旱台。整地时要求品字形排列，表土、心土分置，拍光土埂。(2)栽植：春季人工植苗造林，栽植时苗木蘸泥浆，直立于穴中，保持根系舒展，并分层覆土踏实，埋土到地面以上2～3cm，栽后浇水。(3)抚育管理：共3年5次，前2年每年2次，第3年后每年1次。每年对穴内要松土、除草，并进行必要的补植和浇水。

2.1.5.2 人工种草

项目区的人工种草主要是林下草及护坡草。根据项目区多年水土保持经验，目前适应项目区条件的主要草种有糖蜜草、百喜草、狗牙根等，对于沟头防护、水平沟等开挖坡面撒播糖蜜草；对于崩岗内淤积地或削坡开级平台则选用糖蜜草；对于水土流失的坡面林下采用条播百喜草和狗牙根混种。

2.2 库区道路及清淤

项目区严重水土流失区沟壑纵横，交通不便，为了项目顺利实施、创建水文水质检测通道和配合水利风景区的建设，以及便于库区监督管理和应急抢险，拟建设库区道路13.6km。拟建库区道路位于库区主坝左岸，始于水库管理局附近，设计道路路面宽度4m，铺沙石10cm，路基边坡比根据不同地质和高度选用不同坡率。部分高挖填边坡进行综合防护，高挖方侧上边坡修筑截水沟，道路内侧开挖排水沟。

白盆珠水库水土流失导致大量泥沙下泄，造成白盆珠水库库区淤积，根据《西枝江(鹰爪桥下游3km～西来庵口河段)河道地形测量、断面测量成果报告》，西来古刹山脚至鹰爪桥下约9km河段共有约200万m3淤积，主要以含泥中细砂、中粗砂。为保持库区库容的稳定与可持续发展，建议针对西来古刹山脚至鹰爪桥下约9km河段进行清淤。库区清淤施工安排在枯水期，采用抓斗式挖泥船施工。

3 结论

在查明了白盆珠水库库区水土流失状况的基础上，通过采取截水沟、崩壁台阶、土石谷坊、水平沟、林草措施以及库区道路和清淤等水土流失综合整治措施，将有效拦截泥沙，增加流域的林草覆盖率，有效地改善库区生态环境，对保护整个东江流域供水资源，促进东江中上游地区水土保持生态建设，保障中下游地区社会经济繁荣和稳定具有重大意义。

[1] 牛海东, 胡向红, 赵衡, 等. 白杨河镇水库水土保持生态景观规划理念与实践[J]. 水利规划与设计, 2017(09): 20- 22+39.

[2] 许峰, 严慕绥, 李智广, 等. 黄河拉加峡谷地区典型流域水土流失调查分析[J]. 水利规划与设计, 2009(08): 17- 19.

[3] 牛兰兰. 九甸峡水利枢纽工程水土保持措施应用效果研究[J]. 水利规划与设计, 2016(10): 142- 143+147.

[4] 陈梦华, 张航钒. 庄里水库工程移民安置过程中水土流失及防治对策[J]. 水利规划与设计, 2010(06): 41- 42.

[5] 安娜. 加强水土保持建设 保护碧流河水库水质安全[J]. 水利规划与设计, 2015(02): 21- 23.

[6] 彭华玲. 新疆玛纳斯河上游水土流失现状及防治对策[J]. 水利规划与设计, 2010(03): 33- 34+37.

[7] 王勇. 乌斯满河道整治工程水土保持设计[J]. 水利技术监督, 2012(01): 40- 42.

[8] 刘长君. VIC模型在大洋河流域水土流失模拟研究中的运用[J]. 水利规划与设计, 2016(04): 59- 61.

[9] 秦一博. 大伙房水库小流域水土保持综合治理措施的探讨[J]. 水利规划与设计, 2015(03): 100- 102.

[10] 秦璐, 杨宗杰, 陈珊. 卫星水库除险加固工程水土保持设计[J]. 水利技术监督, 2012(06): 73- 75.