泉头镇2018年农业综合开发侵蚀沟综合治理措施分析

任婷婷

（昌图县水利事务服务中心，辽宁 昌图 112599）

1 概况

昌图县泉头镇2018年农业综合开发侵蚀沟综合治理项目位于昌图县泉头镇境内，涉及农林村及大苇子村，区内土地总面积为2038.90 hm2。地貌类型为丘陵地貌，水土流失主要类型为水力侵蚀，包括坡耕地的面蚀和侵蚀沟的沟蚀，截至2017年12月底项目区内共有侵蚀沟55条，侵蚀沟总长27736.21 m，占地面积18.55 hm2，沟壑密度1.36 km/km2，沟底平均比降在0.06%～25.94%之间，侵蚀沟分布相对集中连片，有利于项目的实施。

因此为了确保侵蚀沟不再侵吞破坏耕地，实现土地资源的永续利用；减少侵蚀沟泥沙下泄，保持水土，促进项目区经济发展，此次对项目区的内48条侵蚀沟进行综合治理，其中治理农林村侵蚀沟39条（中型沟9条，小型沟30条），大苇子村治理中型沟9条，侵蚀沟总长26076.21 m。

2 工程措施

项目区侵蚀沟大多为水线沟，承担着排出上游雨水的功能，因此治理的的原则是实现侵蚀沟上游承接上游来水、拦沙，消减洪峰，防止沟道发展为主；下游以排洪防止沟道扩张为主，侵蚀沟根据不同的侵蚀程度采取了相应的治理措施。

2.1 沟道直线削坡整形典型侵蚀沟

选QSG-7号侵蚀沟，沟长305.36 m，上口平均宽4.16 m，下口平均宽2.83 m，平均深1.59 m。边坡高陡存在安全隐患，为了维持坡面稳定，采取直线削坡整形，布设石笼谷坊和柳编谷坊措施进行治理，削坡土方直接平铺沟底，为后续侵蚀沟造林创造条件，削坡角为35°。

（1）削坡单侧宽度计算：

式中：L1为削坡单侧宽度，m；L2为原沟道上口宽，m；L3为原沟道下口宽，m；H 为沟深，m；β为削坡角（35°）。

由上式计算，QSG-10号侵蚀沟平均削坡宽度为L1=0.55 m。

（2）削坡工程量计算：

式中：V 为削坡土方，m3；H 为沟道深度，m；L 为沟道长，m；L1为削坡宽度，m；L2为原沟道上口宽，m；L3为原沟底宽，m。

由上式计算，QSG-7号侵蚀沟削坡工程量为1528 m3。

QSG-7号侵蚀沟经削坡处理后上口平均宽7.38 m，下口平均宽3.32 m，平均深1.26 m，削坡典型设计图见图1。

图1 QSG-7桩号0+138处削坡典型设计图（尺寸单位：m）

2.2 秸秆填沟典型侵蚀沟

QSG-40号侵蚀沟，侵蚀沟长105.5 m，上口平均宽5.50 m，沟底平均宽2.60 m（削坡后沟底平均宽约5.50 m），平均深1.50 m。属于耕地中的小型侵蚀沟，为了便于机械耕作，恢复耕地完整性，采取秸秆填沟措施。

（1）秸秆填沟措施

首先对侵蚀沟进行削坡，削坡角度接近直角（90°），在削坡的同时需要将沟道向下开挖至1.2 m以上的深度，土方临时堆放于沟边；

秸秆编捆 (长×宽×高)0.6 m×0.4 m×0.5 m在沟底平铺1层，将削坡土方平铺在秸秆上面，土方填筑分压实层和松土层，压实土层厚度0.2 m（压实系数0.95），松土层根据沟深填土，回填后的沟道与耕地还有0.2 m的高差，在沟道内每隔3 m垂直水流方向筑梗，土埂高0.2 m，顶宽0.2 m，底宽0.6 m，边坡比1∶1，使汇入沟道内的降水就地下渗；

侵蚀沟入口处采用石笼挡墙进行防护，挡墙形式为直角梯形，挡墙长8.0 m，宽0.8 m，高1.7 m，坡比1∶1；

QSG-40号侵蚀沟排水去向为下游道路排水沟，出口处与下游道路排水沟之间为耕地，故在出口处与下游道路排水沟之间的耕地地面以下1.2 m处布设排水管，长度55 m，布设排水管前进行土方开挖，开挖深度1.2 m，开挖宽度与沟尾宽度一致为3.6 m，排水管双排布设，排水管无需打眼，见图2。

图2 QSG-40号桩号0+011处横断面图

（2）侵蚀沟秸秆填沟工程量

QSG-40号侵蚀沟秸秆填沟措施需填方量1288 m3，其中秸秆方773 m3（每个秸秆捆体积为0.12 m3，需要秸秆捆个数为6442个），土方 515 m3。

2.3 沟头防护

2.3.1 石笼沟头防护典型侵蚀沟

QSG-26号侵蚀沟位于路边，沟长229.81 m，沟深2.15 m，上口平均宽7.64 m，下口平均宽1.5 m，沟头为过水路面，汇水量非常大，需要满足走水和行洪的需要，因此采用石笼沟头防护措施，石笼沟头防护将过水路面的下边缘连接，防止沟岸扩张及沟底下切。

（1）防护处理措施

先进行削坡整形形成消力池，使沟头段地面高差2.15 m，沟头上口平均宽7.64m，沟头下口平均宽1.5m，过水面积,9.83m3/s。消力池长度计算采用下式计算：

式中：L为消力池长度，m；H0为溢水口水深 (0.5 m）；H'为跌差（2.15 m）。

经计算，L=3.11 m，消力池长度为3.5 m。

在消力池最下边铺设土工布，接着要拉紧土工布，铺设厚度10 cm碎石垫层（碎石材料采用1 cm～4 cm碎石），最上层采用镀锌钢丝的石笼进行分段施工，镀锌钢丝笼的网格大小视块石大小而定，以块石不漏出网格为准，一般控制在8 cm×10 cm以内。QSG-26号侵蚀沟K0+000至K0+010石笼沟头防护典型设计图见图3。

图3 QSG-26号侵蚀沟K0+000至K0+010石笼沟头防护典型设计图

（2）工程量

QSG-26号侵蚀沟石笼沟头措施总面积为110 m2，石笼护坡 110 m2，干砌石33 m3石垫层 11 m3，铺土工布 110 m2。

2.3.2 柳跌水典型侵蚀沟

QSG-32号侵蚀沟汇水面积0.79 km2，沟深0.6 m,上口平均宽4.23 m，下口平均宽2.46 m，过水面积2.01 m3/s，来水量较大且沟头落差较大，为了保护沟道，减缓洪水下泻，采用排水型工程，在沟头布设柳跌水。采用柳编结构形式，由进水口、消力池和出口等组成，见图4。

图4 QSG-32号侵蚀沟柳跌水典型设计图

采用机械对沟头修坡整形，人工编柳捆在沟头和沟坡横向打柳桩，沿每排桩横向铺柳捆，纵向顺沟坡铺柳捆，共铺设两层柳捆，每层柳捆厚度为10 cm，柳跌水的柳捆铺设厚度共20 cm，宽度为侵蚀沟沟底宽度与两侧沟坡长度之和，柳跌水的边沿应用柳条捆压住，并用直径5 cm～7 cm的柳树干打桩入中50 cm钉牢，桩间距0.5 m，排间距1.0 m。柳条捆直径为10 cm～15 cm，用镀锌钢丝捆住。项目区土质比较坚硬处，为了防止埋桩时对柳桩造成不必要的损伤，用铁钎等工具在需要埋桩处先行打孔后再埋桩，并使牙眼向上。

柳条应捆扎结实，在此基础上铺一层熟化土；柳跌水竣工后在上冻前浇一遍水，利于柳条成活；柳跌水投入使用后，每次较大降雨后，应及时进行检查，发现跌水损坏及时修复。

2.4 谷坊工程

柳桩编篱谷坊主要布设在沟道宽度较小、汇水量小且沟底比降＜5%的沟道中上游；石笼谷坊主要布设在沟深＞1.5 m、汇水量大且沟底比降＞5%，侵蚀较严重的侵蚀沟上。

2.4.1 石笼谷坊典型侵蚀沟

共布设两种尺寸的石笼谷坊，分别为2 m×1 m（QSG-7桩号0+161）和3 m×1 m（QSG-8桩号0+050），谷坊的高度2 m及3 m分别包含了基础埋深0.5 m，编笼从下向上分层垒砌，每层高0.5 m，逐层向内收坡，块石应首尾相接，错逢砌筑。谷坊迎水坡边坡比为1∶0.8，背水坡边坡比为1∶1。为了保证谷坊淤平后谷坊后为平面，方便栽植果树，石笼谷坊设置的溢水口宽度和布设谷坊处沟道宽度相同，溢水口高度为50 cm。为防止洪水冲刷沟道两侧沟岸，冲毁沟岸，谷坊两侧各嵌入沟岸1.0 m。分别见图5、图6。

图5 石笼谷坊（2 m×1 m）典型设计图（QSG-7桩号0+161）

图6 石笼谷坊（3 m×1 m）典型设计图（QSG-8桩号0+050）

2.4.2 柳桩编篱谷坊典型侵蚀沟

QSG-10号侵蚀沟长263.03 m，上口平均宽3.31 m，下口平均宽2.08 m，平均深0.93 m，直线削坡整形（坡度35°）后上口平均宽4.76 m，下口平均宽2.21 m，平均深0.84 m。

侵蚀经削坡后，在沟底沿垂直于水流方向挖沟密植柳杆，杆长1.3 m～1.5 m，埋深0.5 m，柳杆共5排，行距0.5 m，株距0.3 m，埋杆直径7 m～10 m，柳桩间用镀锌钢丝将柳桩编织成篱，每两排篱中填入杂土、碎石，用镀锌钢丝将前后柳桩绑牢，使之成为整体，加强抗冲能力，见图7。

图7 柳桩编篱谷坊横断面图（QSG-39桩号0+222）

QSG-10号侵蚀沟布设柳桩编篱谷坊9座，谷坊总坝长27 m。

2.5 柳编护沟典型侵蚀沟

QSG-14号侵蚀沟，沟长443 m，平均沟顶宽5.11 m，平均沟底宽2.34 m，平均沟深1.59 m，沟道顺直，为了保持沟道稳定，防止沟道下切，保护沟道两侧工程的稳定，根据实际情况，全沟布设柳编护沟措施，柳编护沟面积为2302 m2。采用生长能力强的柳树桩作为桩料，单个平均长1.2 m左右，直径5 cm～7 cm。

（1）削坡整形：削坡处理后，平均沟顶宽6.88 m，平均沟底宽2.73 m，平均沟深1.32 m。

（2）埋桩：侵蚀沟经削坡整形处理后，在侵蚀沟坡沟底放线埋入柳桩，埋深0.5 m左右，柳桩间距1.0 m×0.5 m，注意桩身与地面垂直纵横成一线，项目区土质比较坚硬处，为了防止埋桩时对柳桩造成不必要的损伤，用铁钎等工具在需要埋桩处先行打孔后再埋桩，并使牙眼向上。

（3）编篱：先横向铺一层柳条，再纵（顺沟方向为纵）向铺一层柳条，每层约10 cm，然后压实柳条以树桩为径纵横向编篱柳条，用铁丝把柳条固定在柳桩上，最后进行上面及两边覆土，并压实（覆土约20 cm），柳桩外露约20 cm。QSG-14号侵蚀沟柳编护沟措施见图8。

图8 柳编护沟横断面图（QSG-14桩号0+120）

项目区共有19条（主沟道7条，支沟12条）侵蚀沟布设柳编护沟措施，柳编护沟面积共计8954 m2。

3 治理结果

昌图县泉头镇2018年农业综合开发侵蚀沟综合治理项目工程总工期为3个月（2018年9月至2018年11月），总投资为1530.0万元。治理完成后，控制水土流失面积13.22 km2，其中沟道削坡整形26131 m3；13条侵蚀沟布设沟头柳跌水21座，长度420 m；19条侵蚀沟布设柳编护沟措施，柳编护沟面积8954 m2；4条侵蚀沟布设石笼谷坊，共布设7座，总坝长96.6 m；16条侵蚀沟布设柳桩编篱谷坊，共布设谷坊91座，总坝长401.5 m；10条侵蚀沟采用秸秆填沟进行治理，填沟量为5341 m3，其中土方量2137 m3，秸秆捆量2304 m3；1条侵蚀沟布设石笼沟头防护措施，措施总面积为110 m2；27条侵蚀沟布设柳排护沟措施，共布设19983 m。截止目前各侵蚀沟均处于稳定状态。

4 结语

在侵蚀沟治理上要根据不同的立地条件，昌图县泉头镇2018年农业综合开发侵蚀沟综合治理项目以工程措施与植物措施配合治理，此次创新式的大量引入柳编护沟、柳编谷坊、柳跌水等植物措施，起到非常好的效果，尤其是植物在沟道中形成规模，使侵蚀沟治理成果更加贴近自然，与当地环境相适应；工程措施与林草措施的有机结合，有效地控制了侵蚀沟积蓄切割耕地，使农田土壤环境向良性循环转化，提高了区内抵御自然灾害的能力。