淺談昌圖鎮(zhèn)侵蝕溝綜合治理

趙 穎

（昌圖縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 昌圖 112500）

1 區(qū)域概況

昌圖鎮(zhèn)位于昌圖縣境內(nèi)，涉及東明村及太陽山村，區(qū)域土地總面積為3010.11 hm2，其中坡耕地913.64 hm2，占總面積的30.35%；有林地1305.61 hm2，占總面積的43.39%。

昌圖鎮(zhèn)為丘陵地貌與漫川漫崗過度地帶，全鎮(zhèn)地形地貌在昌圖縣具有明顯的代表性。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水土流失導(dǎo)致土層流失嚴(yán)重，土壤肥力下降，土地瘠薄、砂化、生態(tài)環(huán)境惡化。侵蝕溝大多屬于水線溝，洪水嚴(yán)重威脅溝道兩側(cè)耕地。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)以太陽山水庫和常泰寺為基礎(chǔ)的旅游業(yè)正在有序發(fā)展，但殘破的溝道現(xiàn)狀加劇了侵蝕溝的發(fā)展，制約當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展勢頭。

2 侵蝕溝現(xiàn)狀

區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有侵蝕溝55 條，根據(jù)《東北黑土區(qū)侵蝕溝治理專項(xiàng)規(guī)劃（2016-2030）標(biāo)準(zhǔn)，大型侵蝕溝為面積大于1.4 hm2，中型侵蝕溝為面積0.3 hm2～1.4 hm2，小型侵蝕溝面積小于0.3 hm2。據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)域內(nèi)中型溝28 條，小型溝21 條。其中東明村14 條，中型溝1 條，小型溝13 條；太陽山村41 條，中型溝27 條，小型溝14 條。侵蝕溝總長19873.4 m，占地面積18.35 hm2，溝底平均比降在0.46%～13.36%之間，全部為發(fā)展溝。侵蝕溝岸坎陡峭，植被稀少。侵蝕溝岸坎多為土質(zhì)，上游支毛溝溝底大多為土質(zhì)，中游侵蝕溝溝底多為土質(zhì)或含土細(xì)沙，下游侵蝕溝多為中沙或含礫石粗沙。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有周邊地形及人為活動(dòng)有利于侵蝕溝的發(fā)展，并且侵蝕溝發(fā)展迅速。

侵蝕溝坡面上游總體植被較好，大多為林地，在下游近侵蝕溝的部分為坡耕地。雨水依地形，隨道路，自上而下，在上游形成洪水，順溝道排下。因坡面起伏明顯，坡面匯水暢通，形成了比較固定的功能性排水溝道。侵蝕溝邊坡來水不明顯。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地形總體上游陡峭，下游平緩，表現(xiàn)出在侵蝕溝上，侵蝕溝上游主要以下切和擴(kuò)張為主，下游主要以擴(kuò)張為主。

3 治理措施

昌圖鎮(zhèn)侵蝕溝大多屬于水線溝，形成原因是上游雨水沖刷。據(jù)此，采取工程措施和植物措施結(jié)合的治理方案，在侵蝕溝上游實(shí)現(xiàn)擋水、攔沙，減少流量，以防溝道再次發(fā)展；下游要防止溝道擴(kuò)張。

3.1 工程措施

3.1.1 溝道削坡整形措施

根據(jù)侵蝕溝所處位置及溝道的邊坡比，對一些侵蝕溝進(jìn)行削坡整形，以維持坡面穩(wěn)定的功效。本次設(shè)計(jì)削坡整形根據(jù)治理侵蝕溝措施的為直線削坡，削坡斷面設(shè)計(jì)根據(jù)區(qū)域內(nèi)土壤物理特性及其邊坡穩(wěn)定系數(shù)確定。

（1）直線削坡整形措施典型侵蝕溝

設(shè)計(jì)以QSG-10 號侵蝕溝為例說明，溝長109 m，上口平均寬5.13 m，下口平均寬2 m，平均深1.46 m。

（2）直線削坡溝道削坡斷面設(shè)計(jì)

QSG-10 號侵蝕溝，采用直線削坡進(jìn)行治理，削坡角為35°，削坡的土方平實(shí)的鋪在溝底。削坡寬度計(jì)算公式如下：

式中：L為削坡的寬度，m；H為侵蝕溝的深度，m；β 為削坡角（35°）。L1為侵蝕溝溝道上口寬，m；L2為侵蝕溝溝道下口寬，m。

經(jīng)過計(jì)算，QSG-10 號侵蝕溝削坡寬度為L為0.55 m。

QSG-10 號侵蝕溝采用削坡治理之后，上、下口寬分別為為6.22 m 和2.13 m，侵蝕溝深魏1.36 m，具體見圖1。

圖1 QSG-10 號削坡典型設(shè)計(jì)圖

3.1.2 溝頭防護(hù)

本次治理方案根據(jù)實(shí)際情況布設(shè)了兩種形式的石籠溝頭防護(hù)，一種布設(shè)在有明確的溝頭，匯水量大且溝頭下切嚴(yán)重的侵蝕溝溝頭；另一種為路邊排水溝或河道水流沖刷嚴(yán)重的初始位置，由于這兩種形式的溝道還需要滿足走水和行洪的需要，在侵蝕不嚴(yán)重的地段是不需要進(jìn)行治理的，故將侵蝕初始位置作為溝頭進(jìn)行綜合治理，防止溝岸擴(kuò)張及溝底下切。這兩種石籠溝頭防護(hù)都是根據(jù)侵蝕溝溝頭處形狀鋪設(shè)石籠，區(qū)別主要在第一種需要修消力池。

（1）第一類石籠溝頭防護(hù)典型設(shè)計(jì)

選取的典型溝頭是QSG-43 號侵蝕溝，削坡整形后，溝頭段地面高差3.97 m，溝頭上口平均寬15.5 m，溝頭下口平均寬4.5 m，見圖2。

圖2 QSG-4 號溝頭石籠溝頭防護(hù)斷面圖

1）最大來水量

本區(qū)10 a 一遇年最大6 h 降雨量103.95 mm，K10%=1.75，K5%=2.16，CS=2.03（CS=3.5CV），CP=1.52。最大徑流量計(jì)算公式如下：

式中：Qm為最大徑流量，m3/s；F為匯水面積，0.33 km2；Cp為最大徑流量參數(shù)，1.52。

經(jīng)計(jì)算，最大洪峰流量0.59 m3/s，設(shè)計(jì)斷面尺寸可以滿足最大洪峰流量的行洪需求。

2）消力池長度（L）計(jì)算

采用下式計(jì)算：

式中：L為消力池長度，m；H0為溢水口水深，0.5 m；H' 為跌差，3.97 m；

經(jīng)計(jì)算，L=4.22 m，消力池長度為5 m。

（2）第二類石籠溝頭防護(hù)典型設(shè)計(jì)

選取的典型溝頭是QSG-28 號侵蝕溝，削坡整形后，溝頭段地面高差3.79 m，溝頭上口平均寬17.7 m，溝頭下口平均寬9.1 m，從溝頭開始向下游布設(shè)，共布設(shè)50 m 長，石籠一直延伸到溝邊雙側(cè)各0.5 m 處，進(jìn)行壓頂處理，見圖3。

圖3 QSG-28 號石籠溝頭防護(hù)典型設(shè)計(jì)圖

本區(qū)10 a 一遇年最大6 h 降雨量103.95 mm，K10%=1.75，K5%=2.16，CS=2.03（CS=3.5CV），CP=1.52。最大徑流量計(jì)算公式如下：

式中：Qm為最大徑流量，m3/s；F為匯水面積，0.5 km2；Cp為最大徑流量參數(shù)，1.52。

經(jīng)計(jì)算，最大洪峰流量0.77 m3/s，設(shè)計(jì)斷面尺寸可以滿足最大洪峰流量的行洪需求。

3.1.3 溝道灘岸防護(hù)措施

（1）石籠護(hù)坡護(hù)底

對于小斷面的侵蝕溝，如果溝底下切和溝岸擴(kuò)張同時(shí)存在的，為保證侵蝕溝的排水?dāng)嗝?，采用石籠護(hù)坡護(hù)底進(jìn)行治理。該方法既保留了原有溝道的過水?dāng)嗝妫Ｕ吓潘畷惩?，又穩(wěn)固了侵蝕溝。

典型設(shè)計(jì)選取QSG-22 號侵蝕溝，侵蝕溝長120 m，上口平均寬7.55 m，下口平均寬3.65 m，平均溝深2.38 m。對侵蝕溝邊坡進(jìn)行削坡整形后布設(shè)石籠護(hù)坡護(hù)底。在措施起始位置為了保證布設(shè)的石籠護(hù)坡不起到阻水的作用，需要對溝道邊坡進(jìn)行開挖，使布設(shè)石籠護(hù)坡的坡面與原溝坡面保持在同一水平面上，具體見圖4。

圖4 QSG-22 號石籠護(hù)坡護(hù)底設(shè)計(jì)圖

（2）石籠順壩及配套石籠護(hù)坦

1）設(shè)計(jì)內(nèi)容

石籠順壩及配套石籠護(hù)坦措施主要布設(shè)在溝道凹岸處，部分溝道凹岸受水流持續(xù)沖刷，侵蝕嚴(yán)重，為了使溝道凹岸處不再繼續(xù)向外擴(kuò)張，采用該措施治理。

2）斷面設(shè)計(jì)

石籠順壩采用的形式為0.8 m×0.8 m×20 m（底寬×高×平均布設(shè)長度）的石籠，將溝道凹岸處的土方開挖換填成設(shè)計(jì)尺寸的石籠，并使換填后的石籠與原溝道邊坡保持在同一水平線上，平順連接，使水流順利通過。為防止末端有挑流現(xiàn)場沖刷對岸，在石籠末端的對岸沿原溝道岸坎修筑一段石籠順壩，該順壩與對岸順壩斷面保持一致，并將修筑長度計(jì)入該處石籠順壩的總長度。

配套石籠護(hù)坦措施尺寸為0.5 m×溝道底寬（高×底寬），長度與石籠順壩長度保持一致，每段平均布設(shè)長度20 m。將溝道凹岸處溝底開挖成設(shè)計(jì)尺寸，并換填成石籠，見圖5。

圖5 石籠順壩及配套石籠護(hù)坦平面圖

3.2 植物措施

為了防止溝邊坍塌，在溝坡和溝底種植溝坡防護(hù)林和溝底防沖林［1]。

（1）造林圖式見圖6、圖7。

圖6 溝坡防蝕林造林圖示

圖7 溝底防沖林造林圖示

（2）樹種：根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥赖葪l件決定種植灌木柳（柳條），3 a 生植株。

（3）造林技術(shù)措施。造林整地，整地方式為小穴整地，穴徑0.2 m，穴深0.3 m～0.4 m，隨整地隨造林；造林（種草）方法及季節(jié)，秋季造林，坑植插條造林。在溝底谷坊之間插柳，株距0.5 m，行距0.5 m，造林密度40000 株/hm2，插入地下0.3 m～0.4 m。

（4）補(bǔ)植：用大一年苗齡的同種樹苗進(jìn)行補(bǔ)植,補(bǔ)植時(shí)間最好在秋季。

（5）溝坡防護(hù)林和溝底防沖林布設(shè)：項(xiàng)目區(qū)共布設(shè)12 條侵蝕溝營造溝坡防蝕林，造林面積2.63 hm2，苗木用量105200株。布設(shè)20 條侵蝕溝營造溝底防蝕林，防止溝邊坍塌，造林面積5.31 hm2，苗木用量212400 株。

4 輔助措施

在治理過程中，利用現(xiàn)有的砂石路和田間路，運(yùn)送施工需要的油料、水泥、鋼筋、木材和苗木、種子等物資和物料，對標(biāo)準(zhǔn)低的路段可填砂石料提高標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目區(qū)結(jié)合現(xiàn)有道路的同時(shí)，整修作業(yè)路9.95 km。

（1）選線原則

1）根據(jù)作業(yè)路的使用性質(zhì)、任務(wù)，合理利用地形地勢，選擇作業(yè)路線。

2）路線選擇要少占耕地，減少因征地而增加的成本。

3）作業(yè)路主要是連接原料場地和工地，合理利用流域內(nèi)原有田間道路，對標(biāo)準(zhǔn)低的路段進(jìn)行修整，提高標(biāo)準(zhǔn)。

（2）道路設(shè)計(jì)

路基要結(jié)合流域自然條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理地利用修建截流溝、挖排水溝未利用修筑路基，充分利用現(xiàn)有道路，少占耕地。路基填土最小高度根據(jù)實(shí)際水文、地質(zhì)情況而定，不受地面水和地下水的影。路基軟弱段應(yīng)鋪設(shè)塊石、碎石基礎(chǔ)。施工季節(jié)以夏、秋季為主，路面材料可就地取材。

道路最大縱坡不超6%，相應(yīng)坡長不超過500 m；路面寬度為3 m。路面設(shè)置2%的雙向橫坡，不設(shè)置排水溝見圖8。

圖8 作業(yè)路剖面示意圖

5 結(jié)語

本文在分析昌圖鎮(zhèn)侵蝕溝現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了工程措施和植物措施相結(jié)合的治理方案，隨著治理措施的有序?qū)嵤?，坡耕地土壤侵蝕被有效控制，基本農(nóng)田得到有效保護(hù)，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。并且工程措施結(jié)合林草措施治理侵蝕溝水土流失，使土壤養(yǎng)份及土體結(jié)構(gòu)得以保蓄和逐年改善，區(qū)域內(nèi)的生態(tài)平衡機(jī)制重新轉(zhuǎn)入正軌。