基于三道沟小流域治理设计综述

于 博

(康平县自然资源保护与行政执法中心，辽宁 康平 110500)

0 引 言

三道沟小流域位于康平县张强镇南部，总面积1830.00hm2，其中水土流失面积483hm2，占流域面积26.39%，且全部为轻度侵蚀。该小流域属于辽北山地丘陵区，海拨高度85-135m，相对高差为50m，流域内农业、林业、草地、水域及村屯道路等非生产用地面积736.6hm2、529.00hm2、213.92hm2、350.78hm2。三道沟小流域属季风大陆性气候，多年平均降水量513.4mm，汛期降雨(7--9月份)约占全年总量75%以上，且多以大雨、暴雨出现，年均气温6.9℃，日照时数2867.6h，年蒸发量2018mm，冻土深1.45m，无霜期151d。

1 小流域治理的必要性

1.1 水土流失成因

自然和人为因素为引发水土流失的两大根源，其中自然因素体现在以下方面：①降雨年内分布不均，汛期降雨占全年总量75%以上，并多以大雨、暴雨出现，降雨集中、历时短、强度大、冲刷作用强烈，表层土壤极易遭到破坏，其后果为土壤肥力下降和生产能力减弱。②流域位于内蒙古科尔沁沙地南缘，受沙漠气候的影响，终年多风,年平均风速4.6m/s，8级以上大风达36d以上，西北部耕地风剥沙压严重。③该地区属低山丘陵区，东南部丘陵起伏，西北部有少量沙化区，地势较为复杂，这种地形地貌如无防治措施，势必加大水土流失的发生和发展。④土壤多为棕壤土和沙化土，土地较瘠薄贫瘦、结构不良，其抗蚀性能弱。

人为因素产生的水土流失主要表现在土地利用不合理、产业结构失调、防治措施少、治理程度较低等方面。

1.2 必要性分析

1)保护土地资源。水力侵蚀使原有的土地割裂，沟壑发育，坡面上出现大量的侵蚀沟，造成地块支离破碎，地面平整度下降，导致可利用土地逐年减少；此外，水土流失使土壤抗冲蚀能力降低、养分逐渐减少、土壤肥力逐年下降，严重地影响了粮食产量[1-2]。因此，为了增加粮食生产，恢复地力，农民每年都要施用大量的有机肥、化肥、机械动力等以弥补地力的亏空，使原本贫困的群众生活更加拮据，因此小流域治理是保护土地资源的迫切需要[3]。

2)改善农业生产条件。由于径流冲刷造成表土流失，致使土层变薄和土壤养分损失，使沃土变贫变瘠，同时侵蚀还造成土壤沙化、盐碱化，土地板结，使地力衰退，导致生产力和人们生活水平下降，对整个流域及下游周边地区的经济发展产生很大的制约影响。所以，必须开展以小流域为单元的水土保持防治工作，搞好水土流失治理对改善农业生产条件、提高粮食产量、保护生态环境具有根本性的作用，对推进生态环境建设、确保社会经济可持续发展具有重要的现实意义和深远的历史意义[4]。

3)提高防洪减灾能力。每年汛期洪水暴发，水土流失产生大量泥沙，淤积在河道内，使河道变窄，降低了水利设施调蓄功能和天然河道泄洪能力，泥沙冲入下游，则加剧了下游的洪涝灾害。为保护输水通道的畅通，减少泥沙淤积，提高区域防洪、减少自然灾害的能力，必须进行水土流失综合防治。

4)推动小流域高质量发展。水土流失造成生态环境不断恶化，降低了涵养水源能力，由于三道沟小流域内沟道丛生，遇强径流时蚕食沟道两岸农田；耕地由于长年耕作且无保土耕作措施，致使土壤流失严重，肥力流失，农民反响强烈，所以这是推动小流域健康发展的需要[5]。

综上分析，当地政府高度重视小流域治理工作，认为水土保持肩负着改善生态环境、减轻自然灾害、推动区域发展的历史使命。因此，积极参与小流域治理工程，结合流域侵蚀沟实际情况因地制宜的布设水保措施，并科学设计综合整治方案，对项目落实、资金配套、征占地等问题给出合理化建议具有现实意义[6-7]。

2 小流域治理设计

2.1 总体布置

1)对三道沟小流域内现有的天然林、人工林、草地全面保护，增强蓄水保土能力，提高林草覆盖率和土壤抗冲蚀性；对以上区域和未成林地实施封禁治理，利用大自然的力量，发挥生态系统的自我繁衍和自修复功能，加快修复植被恢复和改善受损的环境，封禁治理区周围要求插牌定界，并订立相关的政策和制度，明确专人管理。

2)小流域内沟道侵蚀严重，小河道没有护岸措施，沟底、河底下切较深且蚕食两侧土地，为保护两侧土地免受侵害，可以采取新建谷坊、沟头防护、小河道治理等措施。通过合理布设各项措施，加强预防保护和监督，保护小流域内现有生态环境，实现资源的可持续利用，促进地方经济的发展。

2.2 综合治理措施

通过对小流域内侵蚀沟、小河道的治理，减少由于水土流失而进入水中的泥沙数量，控制由于农田径流的冲刷而带入水体中氮、磷等污染物的数量，从而保护生态环境，涵养水源。建设规模如下：新建谷坊27座，沟头防护7处，小河道治理长度1.5km，防冲坎1座，棉槐种植5000m2，梯田修复135hm2。

1)谷坊工程设计。针对沟底比降不超过5%的沟段布设谷坊群，从上而下按照沟底比降图初步拟定谷坊的位置。上谷坊基部与下谷坊顶部等高，谷坊坝址选择在“口小肚大”、无破碎或孔洞、岸坡地质良好、沟底地形适宜的地层，杂物和卵石要易于清除，取用土、石等建筑材料比较方便的地方作为坝址。石笼谷坊断面尺寸∶尺寸为高1.0m，顶宽1m，上游边坡坡比1∶1.0，下游边坡坡比1∶1.0，顶中部留长为顶长L/3高为0.25m的溢流口，谷坊长度根据现状情况进行设计。

2)沟头防护工程设计。设计范围为三道沟小流域侵蚀沟沟头，具体防护位置根据现场实际情况，选择冲刷严重地点为重点防护地段，治理方式为石笼陡坡跌水式沟头防护。为防止水的溯源侵蚀，在沟道的源头设计沟头防护，跌水式沟头防护一般由三部分组成：进水口(宽顶堰)、陡坡消力池和出口海漫。其中，沟头防护需进行人工削坡处理，坡比1∶2，进行石笼护坡，底部采用3m宽，0.5m厚石笼护底，护坡顶部采用2m宽，0.5m厚石笼压顶，石笼下铺设0.1m厚砂垫层和土工布(400g/m2)。

3)小河道治理工程设计。防洪标准：结合小流域实际情况，小河道保护对象为小河道两侧耕地及道路，防洪标准为重现期10a，故设计实施小河道疏浚工程。纵断面设计：小河道设计比降按河底高程作为河道的控制基点，河床已基本固定，其连成线所形成的河底即为设计河底线，工程设计采用原河道现状比降6.61‰；横断面设计：横断面按现有河道宽度确定，清淤底宽范围为3-30m，具体以现状实际宽度为准，清淤厚度范围为0.3-0.5m，边坡坡比为1∶2进行设计。河道疏浚土方运至两岸岸坡上，在条件允许的小河道两岸进行植物防护。

4)防冲坎工程设计。为了防止沟底下切，减小水流冲刷的影响，小流域修建防冲坎一座。防冲坎采用石笼结构，顺水流方向长度10.0m，宽度40.0m，石笼网线采用3.2mm普通热镀锌铁丝编制而成，其他指标和石笼护岸要求一致。

5)梯田修复工程设计。根据现状设计情况，对流域内现状梯田进行田埂修复，项目区内梯田主要分为水平梯田和坡式梯田两种，要分别进行田埂修复。其中，水平梯田田埂修复设计采用顶宽0.5m，上游坡比1∶0.4，下游坡比1∶1的结构进行设计，在有条件的田埂上种植灌木棉槐进行固土；坡式梯田田埂修复设计采用底宽0.4m，上游坡比1∶1，下游坡比1∶0.5的结构进行设计，在有条件的田埂上种植灌木棉槐进行固土。

6)水土保持造林工程设计。在小河道两岸石笼背坡进行水土保持造林工程，植物选用棉槐，种植宽度2.0m，该小流域共种植棉槐5000m2，规格为株高60cm，种植密度为间距0.2m×0.2m。栽植片植小灌木时要保持整齐，栽植深度相同，考虑树干大小与苗木高度均匀搭配，外侧种植形态好的苗木，定植前将标线或绳临时拉设于栽植沟外侧；拆除包裹物后，随栽随填土冲实，相邻苗木间的枝条以稍交叉为最佳，较栽植地面土球上表面低5-6cm，6cm，沿沟外垒畦埂，高15-20cm；设定标线，并在新芽萌动后按定标线修建。

2.3 效益分析

2.3.1 生态效益

小流域治理前生态环境敏感且脆弱，多年来受地形、气候等自然条件的影响和人为因素的破坏，生态环境恶劣，自然灾害频繁，对自然生态系统产生了不良影响，农业产业结构调整缓慢。综合治理工程的实施，可进一步控制小流域所在地及周边地区的水土流失，促进生态环境的提高，使小流域资源可持续利用得到保护。

同时，地表植被的增加和恢复，不仅为野生动物的栖息提供了良好场所，也为工程所在地及周边地区生态系统尽快恢复创造了条件。小流域生态环境将有明显改善，有效地减少地表径流和土壤冲刷量，提高土地生产力，促进了生态环境的良性循环。

2.3.2 经济效益

经济效益主要体现在蓄水保土效益两个方面，其中蓄水效益是指各项治理措施实施后通过拦蓄、延长汇流时间、增加土壤入渗和延缓地表径流等增加需水量；保土效益是指各项治理措施的实施，通过减轻土壤沟蚀、面蚀以及拦蓄坡沟泥沙等减少的泥沙量和土壤侵蚀量。

保水效益利用拦蓄径流指标(%)、各种治理措施径流模数乘以其相应的面积计算，各种工程措施的年总蓄水量用工程个数乘以工程的平均容积计算；总保水效益用总蓄水量乘以当地兴建蓄水工程每1m3库容的造价求得，兴建蓄水工程1m3库容造价为2.00元。保土效益根据各种措施面积乘以相应措施的侵蚀模数及保土指标(%)计算;各种工程措施的年总保土量，用工程的个数乘以工程平均保土量计算，则总保土效益用总保土量乘以清除河道每吨泥沙或加高堤防单位土方量的造价求得，该地区清除小型水利工程或河道泥沙的每吨造价为2.00元。

经计算小流域各项治理措施实施后，各项新增措施总蓄水量达0.08万m3，保土量达0.003万t，产生间接经济效益0.17万元。

2.3.3 社会效益

1)改善生态环境，涵养水土。水土保持措施的实施可有效控制水土流失，增加生物产量、植被面积和土壤水分储存，提高水资源利用率。由于减少了水、肥、土的流失，可增加土地的使用价值，从而增加当地农、林、牧等的各项效益。

2)减少辽河流域产沙量及河流泥沙含量。由于水土保持工程对土壤水蚀采取了分层防护措施，通过沟头防护、塘坝及河道的工程建设，可逐步降低土壤侵蚀模数，减少泥沙入河量，从而减轻了泥沙淤积对区域内河流和水库的危害。

3)减轻山洪、泥石流灾害。水土保持工程在一定程度上改善沟道径流的年内分配，通过多层拦截涵蓄，阻止或延缓地表径流的产生，减少洪峰流量，从而减轻洪水、泥石流等自然灾害，保护村屯、道路、农田及人民生命财产安全。

4)促进区域经济可持续发展。治理措施的实施，可使区域生态条件得到极大改善，为地区农林牧生产发展创造良好条件，也为增加群众收入，加快脱贫致富步伐，走上致富道路提供了有力支撑。通过挖掘资源潜力，不仅拓宽了农村劳动力就业的门路，丰富了产品数量和种类，而且有利于推动小流域可持续发展。

3 结 论

根据小流域生产力发展水平、土地利用现状和地貌形态特征，结合工程实践经验，以改造与保护耕地、恢复植被为重点，以水土资源开发利用和治理保护为基础，科学设计小流域治理方案。经初步估算，各项新增措施总蓄水量达0.08万m3，保土量达0.003万t，产生间接经济效益0.17万元。项目的实施显著提高了流域内的土地生产力、农业防御自然灾害能力，并有利于恢复区域农业生产条件，对促进区域经济发展和提高居民生活水平发挥着巨大作用。