小流域工程综合治理实施方案设计探讨

冯月月

(铁岭市南城子水库有限公司,辽宁 铁岭 112608)

1 概 述

大羊河源头小流域流域主要涉及的乡镇三台子镇、张家堡乡、闾阳镇、流经朝阳洞沟,东沟,太阳沟,双台沟,羊圈沟,土道沟洞,小荒沟,哥老沟,双庙子,沟西,老虎沟,驼坡沟。

大羊河源头小流域总面积24.33km2,水土流失面积11.49km2,本次选取大羊河源头小流域(上铁厂片区)总面积18.09km2,水土流失面积8.57km2,水土保持综合治理控制面积15km2,(其中,水土流失治理达标面积6.35km2,占治理控制面积42.3%),水土流失治理度达到74.1%。

2 总体布置

大羊河源头小流域(上铁厂片区)治理项目建设规模为:本次工程共治理36条沟,修建谷坊共计290座,临时道路4.2km。坡耕地治理69.65hm2,主要建设内容为规划梯田2.67hm2,新建竹节壕760m,新建鱼鳞坑65.33hm2,临时道路1.0km。林草措施中,大羊河两侧栽植观赏桃树740株。封育措施采用铁丝围栏的形式,长度705m。

3 工程措施设计

3.1 谷坊工程设计

3.1.1 石笼谷坊

根据当地地形条件,参考当地施工技术水平,侵蚀沟治理采用石笼谷坊进行防护。工程共治理36条沟,修建谷坊共计290座,谷坊分四种规格,长度5.0m,高度1.5m的谷坊共39座、长度10.0m高度2.0m的谷坊共120座、长度15m高度2.0m的谷坊59座、长度20m高度为2.0m的谷坊共72座。宽度20m的石笼谷坊72座,项目区交通困难,工程实施时可修建临时道路。临时道路4.2km。

谷坊材料为钢筋石笼网箱,每个网箱的尺寸为0.5m×0.5m×2.0m。迎水坡每层收坡尺寸为10cm,背水坡每层收坡尺寸为40cm。谷坊顶宽1.0m,基础埋深0.5m,溢水口高度为0.5m。谷坊下游设的2m长石笼护坦,厚度0.3m,底部布设400g/m2的土工布,两侧边坡按1∶1修坡。

谷坊分四种规格,宽度5.0m、高度1.5m,宽度10.0m、高度2.0m,宽度15m、高度2.0m及宽度20m、高度2.0m。谷坊顶宽1.0m,基础埋深0.5m。谷坊断面以断面为矩形的钢筋石笼网箱组成,每个网箱的尺寸为0.5m×0.5m×2.0m。两岸边坡按1∶1开挖。迎水坡每层收坡尺寸为10cm,背水坡每层收坡尺寸为40cm。宽度5.0m的谷坊,溢水口宽度为3.0m,溢水口高度为0.5m;宽度10.0m的谷坊,溢水口宽度为6.0m,溢水口高度为0.5m;宽度15.0m的谷坊,溢水口宽度为9.0m,溢水口高度为0.5m;宽度20.0m的谷坊,溢水口宽度为10.0m,溢水口高度为0.5m。谷坊两侧各嵌入沟岸1.0m。谷坊下游设长度1.0m和2.0m(宽度10.0m的谷坊),厚度0.3m的石笼护坦,底部布设400g/m2的土工布护坦两侧边坡按1∶1修坡。

3.1.2 工程量

工程共治理36条沟,修建谷坊共计290座,谷坊分四种规格,长度5.0m,高度1.5m的谷坊共39座、长度10.0m高度2.0m的谷坊共120座、长度15m高度2.0m的谷坊59座、长度20m高度为2.0m的谷坊共72座。宽度20m的石笼谷坊72座,修临时道路4.2km。

3.1.3 谷坊座数及间距计算

根据沟道现状断面,按照“顶底相照”的原则,谷坊间距采用如下公式计算:

L=H/i-i＇

(1)

式中:L为谷坊间距,m;H为谷坊底到溢水口最低高度,m;i为原沟道比降;i＇为谷坊淤满后的比降。

谷坊座数按照如下公式计算:

谷坊座数=沟道高差(m)/谷坊高度(m)

(2)

3.2 梯田工程设计

3.2.1 梯田规划

项目区规划梯田面积为2.67hm2,主要是剥离熟土层,机械推平,回填熟土。沿等高线环形布设。

3.2.2 梯田的断面设计

梯田断面设计的基本任务是确定不同条件下梯田的最优断面。要适合机耕要求;确保安全稳定;尽量减少劳动力。

3.2.3 梯田水利计算

设计项目区处于“十年九旱”地区,所以采用上述标准。参照辽宁省锦州市暴雨强度公式:

选用暴雨强度公式为:

(3)

式中:q为暴雨强度,L/(S·hm2;P为重现期,20a;t为降雨历时,180min;A1为雨力参数,1676mm;C为雨力变动参数0.9;b为降水历时修正参数,min,7.4;n为暴雨衰减指数0.747;设计运用数理统计法,选用重现期20a,暴雨历时4h等参数,得出累计雨量79.10mm,最大降雨强度4.89mm/min。

3.3 造林整地工程设计

项目区交通困难,在整地工程实施时可修建临时道路。临时道路1.0km。

3.3.1 竹节壕设计

水土保持防护设计部分坡地采用梯形断面,土质竹节壕。开挖断面底宽1.0m,深1.0m,坡比1∶1,采用0.6m3挖掘机开挖。开挖时每隔5～10m设置一道拦水埂,埂顶宽0.3m,埂高0.4m,竹节壕水平方向破度变化较大时,拦水埂间距减小[1-3]。

竹节壕间距计算:

1)单位长度的蓄水容积:

(4)

2)单位长度的开挖方量:

(5)

3)壕上口开挖宽度:

(6)

式中:b为壕底宽,m,取1.0m;h为挖深,m,取0.4m;h＇为开挖部分以上的最大蓄水深,m,取0.6m;m为挖方部分的边坡系数,取1.0;m＇为填方部分边坡系数,取1.0;α为地面坡度,按实际地块坡度选取。

4)壕间距:

(7)

式中:W为单位面积来水量,m3/m2,根据当地10a一遇暴雨情况及排涝模数,取W=0.07。

通过计算,壕间距L≤28.57m,取L=25m。

本次共计新建竹节壕760m,土方开挖量1157.10m3,土方回填量967.58m3。详见表1和表2。

表1 竹节壕工程量表

表2 竹节壕土方平衡表

3.3.2 鱼鳞坑设计

为了减少水土流失,在山坡上挖出类似鱼鳞坑的半圆形或月牙形坑,具有一定的蓄水能力,为以后植树造林提供好的土壤环境。 规格为月牙坑直径0.8m,坑深0.6m,土埂高0.2m,鱼鳞坑间距3m,上下两排坑距2m,上下两排坑口呈品字形排列。

工程共计新建鱼鳞坑65.33hm2,土方开挖量62626.36 1m3,土方回填量22902.31m3。

详见表3和表4。

表3 鱼鳞坑工程量表

表4 鱼鳞坑土方平衡表

3.4 人居环境改善工程设计

1)根据村镇规划、村庄环境现状,为让居民生存环境更美好,设计在大羊河两侧栽种观赏桃树,改善人居住环境,让生活在本地的农民提升幸福指数[4]。

2)大羊河两侧栽植观赏桃树共计740株(胸径4～6cm),间距为3m。

a)造林方法:采取穴状造林方式,栽植坑的大小、深浅根据苗木根福大小、根系长短而定。选择栽植观赏桃树,穴状规格为50*50cm,秧苗栽植在坑内,入坑后填满大部分坑土,然后浇水,让水渗入填满土壤,最后在栽植坑内,加一层虚土。

b)造林技术措施:造林时间为春季、穴植造林,坑内返土0.3m厚,蓄水深度0.3m,安全超高0.1m。

3.5 封育治理措施设计

大羊河源头小流域(上铁厂片区)封育治理面积1.38hm2,封育治理水土流失面积为1.08hm2,封育治理措施图斑内水土流失面积达76.09%,符合封育治理水土流失面积达15%以上要求,封育期限为5a。详见表5。

表5 封育治理面积统计表

根据流域内地形、地貌特点,在沟口处的两侧进行布设网障。封禁网障采用埋设钢筋水泥桩形式,柱采用预制C25混凝土,基础采用C20混凝土,拉米字铁丝网沿治理边界封闭,严防放牧,乱砍乱伐[5-6]。桩距3.0m,桩的截面为10cm×10cm,桩长2.1m,埋入地下0.6m深。桩内布置4根φ10架力钢筋,箍筋为φ6,间距200mm,每道箍筋与立柱外侧固定刺铁丝的挂钩相连。

4 结 语

通过梯田,竹节壕,鱼鳞坑对坡地的治理可以起到涵养水源的效果,改善群众的生活条件,提高环境质量。本项目水土保持经济效益主要体现在通过对侵蚀沟的治理,保护及增加耕地面积,减少土地肥力流失,促进粮食增产增收。