坡耕地水土流失綜合治理工程分析
——以樟樹中洲項目為例

周 鑫

(樟樹市水庫防護中心，江西 宜春 331200)

1 基本情況

樟樹位于江西中部，全市面積約1289 km2，人口約60.6萬人，管轄荷陂村、車塘村、江平村、中洲村等多個行政村。在管轄范圍內(nèi)，坡耕地分布廣泛。通過組織相關(guān)技術(shù)人員、村干部按照1∶10 000地形圖進行逐地塊調(diào)查，遵循先易后難、近村、近水等原則逐村排查[1]，最終確認了需要治理的坡耕地地塊，如表1所示。從地區(qū)地形地貌來看，以低丘崗地為主，海拔高在40～76 m之間，相對高差為36 m，坡度在5～10°范圍內(nèi)，坡長在40～200 m之間。區(qū)域內(nèi)分布總長為263.65 km的8條河流，水系發(fā)達。土壤主要為酸性紅壤，氮、鉀等元素含量存在差異，但普遍缺乏速效磷，導(dǎo)致土壤肥力較低。成土母質(zhì)主要為紅黏土，坡耕地表土和心土肥力、抗蝕性等各方面性能存在明顯差異。坡耕地占據(jù)項目區(qū)內(nèi)總耕地37.5%，存在“地越耕越瘦，肥越施越多”問題，頻繁發(fā)生增產(chǎn)不增收現(xiàn)象。但區(qū)內(nèi)水庫、山塘較多，灌溉基礎(chǔ)條件較好。土壤侵蝕以水力為主，水土流失面積達9.38 km2，輕度、中度、強烈、級強烈流失面積分別為5.84 km2、2.82 km2、0.66 km2和0.06 km2。

表1 樟樹市中山鄉(xiāng)坡耕地治理任務(wù)

2 坡耕地水土流失綜合治理工程設(shè)計

2.1 總體布置

在充分調(diào)查和了解群眾對坡改梯、截排水溝等措施要求的基礎(chǔ)上，通過反復(fù)現(xiàn)場論證最終完成了水土流失綜合治理工程的總體布置，確認提出的方案具有較強可操作性和針對性，能夠順利達到治理度為62.08%的工程實施要求，將坡耕地地塊泥沙下泄量減少至少70%，通過提高耕地綜合生產(chǎn)力使人均增加0.03 hm2的基本農(nóng)田。結(jié)合區(qū)域地形條件和工程性質(zhì)可知，坡耕地水土流失程度集中在輕度和中度范圍內(nèi)，同時灌溉基礎(chǔ)條件良好，可以實施坡改梯方案，要求加強周圍植被和環(huán)境保護。將小流域當(dāng)成是基礎(chǔ)單元，統(tǒng)一進行水、田、林、路等各方面統(tǒng)籌規(guī)劃，從保土、蓄水角度著手進行綜合治理，建設(shè)保水、保土、保肥高產(chǎn)農(nóng)田，并建設(shè)配套坡面水系和田間道路等。遵循“大彎就勢，小彎順直，寬適宜”原則，主要將坡耕地改為機修梯田，做到坎上培埂、坎下設(shè)溝，并建設(shè)植物護埂[2]。從路渠結(jié)合角度建設(shè)道路，寬度為3 m，為生產(chǎn)提供便利，同時堅持路線最短。將道路當(dāng)成是骨架，一同建設(shè)截排水溝等附屬設(shè)施，確認沉沙池在溝交匯位置和中端、末端。根據(jù)道路和水系條件差異，劃分為條件差和條件好這兩類進行分別規(guī)劃設(shè)計。

2.2 措施配置

在綜合治理方面，考慮到地塊坡度較緩，且各地塊相差不大，能夠確保地貌、土壤等條件簡單、一致，因此無須進行水土保持分區(qū)。根據(jù)道路和水系條件，采用兩種配套治理措施標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

表2 典型圖斑治理措施標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 坡改梯措施

在坡改梯工程實施階段，按照水土流失綜合治理要求，確認達到10年一遇6 h最大降雨量的防御暴雨標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合地形，需要沿著等高線繞山轉(zhuǎn)形式布設(shè)梯田，確認在完整一面坡自上而下布置。針對零散錐形梯地，加強原地埂利用。針對饅頭形狀坡地，按照自頂向下順序布設(shè)梯田。遭遇凹凸地形，確認同一等高線上田面高程一致，寬度根據(jù)山勢確定，保證梯田形狀整齊[3]。坡度較大，田坎高也隨之增加，寬則隨之減小。按照《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范坡耕地治理技術(shù)》(GB/T 16453.1—2008)標(biāo)準(zhǔn)要求，在土坎高達1 m的條件下，應(yīng)確認橫向平整，田面寬在7.8～11.1 m范圍內(nèi)。側(cè)坡通常為70°，可以在外側(cè)修筑高30 cm、頂寬30 cm的蓄水埂，確認坡率與梯壁相同。在梯田內(nèi)側(cè)，需要布置溝底比降為1∶1000、寬0.3 m、深0.3 m、頂寬0.4 m的坎下溝，斷面為梯形，末端能夠與排水溝連接，避免泄水時給土坎帶來沖刷作用。保留熟土層，利用斷面法計算工程量，如式(1)所示：

(1)

式中：V為梯田方量,m3；B為田面凈寬,m；H為田坎高,m；L為梯田長,m。

可以根據(jù)設(shè)計圖和坡度等參數(shù)，確定各參量數(shù)值。表3為項目坡改梯工程量表。

表3 項目坡改梯工程量

2.2.2 配套措施

在水土治理方面，布置截排水溝需要落實路溝結(jié)合要求。在坡耕地上方與林地、荒地交接位置，應(yīng)沿著等高線在道路兩側(cè)或溝谷位置布置排水溝，與區(qū)域河道間保持30°～60°。長度較長，在中端設(shè)置沉沙池，排水溝較短則在末端設(shè)置沉沙池，發(fā)揮沉沙、跌水、消能等多重作用。在道路、溝渠交接位置，需要布置過水涵管。遵循少蓄多排原則，斷面應(yīng)達到10年一遇最大24 h降雨量的防御標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)地區(qū)氣象資料確認10 min最大降雨強度等參數(shù)，能夠確定斷面設(shè)計最大流量等相關(guān)數(shù)據(jù)，利用式(2)計算溝渠斷面面積：

(2)

式中:A為排水溝斷面面積,m2；Q為坡面最大凈流量,m3；C為謝才系數(shù);R為水力半徑，m；i為排水溝比降。

實際修筑梯田后能夠大量減少凈流量，可以將最大流量乘0.4后記取。土壤抗沖能力不強，設(shè)計涵管按無壓流分析，應(yīng)確認無過多積水，選用Φ30涵管基本可以達到過流要求，材質(zhì)為C20預(yù)制混凝土圓形涵管，利用磚砌端墻對進出口位置進行固定，并使用M10砂漿抹面。沉沙池可以根據(jù)進水口過水?dāng)嗝娲_認，確?？梢皂樌薪优潘疁吓潘畲筮M水流量達0.72 m3/s。結(jié)合以往工程經(jīng)驗，設(shè)計為矩形斷面，錯開布置進、出水口，可以使流入的水體放緩速度，寬度在0.45～1.35 m 之間，長為寬的2倍，深度在0.7～1.2 m之間，上部有混凝土蓋板[4]。利用機砌砌筑，并使用M10砂漿抹面，投入使用后應(yīng)在每次降雨后清理池內(nèi)淤積泥沙。

田間道路在修建時應(yīng)盡可能節(jié)省工程投資，在達到彎道半徑、縱坡等技術(shù)指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，使路線最短，同時能夠與田塊、居民點相協(xié)調(diào)，為農(nóng)戶平時進行田間生產(chǎn)管理提供便利。結(jié)合項目所在村道路情況，主要采用碎石和植草路面。農(nóng)用車寬2 m，長5 m，道路以直線為主，寬為3.0 m，轉(zhuǎn)彎半徑最小為8 m，兩側(cè)留0.25 m安全距離，內(nèi)圓弧最小半徑達5.75 m。路基采用碎石結(jié)構(gòu)，層后15 cm，路寬3.8 m，按照11∶10∶40∶50 比例進行土、石屑、碎石、砂混合，邊坡為1∶1。利用素土將路面壓實10 cm，壓實度至少達到0.93，植草路面每隔25 cm進行混合草籽條播，密度為60 kg/cm2。

3 坡耕地水土流失綜合治理工程成效

3.1 成本分析

投資費用主要來自中央補助和地方配套投資，在對工程治理成效展開分析時，需要加強成本分析，確認工程投資是否得到了有效控制。工程計劃在6個月內(nèi)完工，共耗費65.46萬m3土石方量、45.30 t水泥、8.76t草籽、147.41 t燃油、1.76萬臺機械臺班和19.07萬工日，修筑444.47 hm2梯田、171口沉沙池、36.07 km截排溝渠、1863處涵管、17.36 km道路、53.93 hm2護埂坎和20處標(biāo)牌碑。按照建筑工程現(xiàn)行規(guī)定和市場價格進行各項費用計算，工程投資1667.0萬元，其中水土保持治理費為1550.7萬元，獨立費為116.3萬元，平均每畝治理費用為2500元。根據(jù)預(yù)概算分析結(jié)果，在工程實施期間需要加強各項費用管理，確保工程成本不超出預(yù)期。

3.2 效益分析

安排專門監(jiān)測機構(gòu)負責(zé)監(jiān)測工程效益，需要完成各項措施蓄水保土效益估算。按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可知通過坡改梯能夠?qū)⒏髅嫫露瓤刂圃?°以下，大大減少徑流形成，避免坡面出現(xiàn)大面積匯流情況，在避免田面積水的同時，防止土壤受到侵蝕。因此采取各項措施，每年能夠保土1.36萬t，蓄水133.51萬m3，取得良好治理效益。具體效益如表4所示。

表4 項目蓄水保土效益

在措施全部投入后，每年運行費約20.49萬元，通過改良土壤肥力實現(xiàn)增收目標(biāo)，創(chuàng)造的直接經(jīng)濟效益約136.67萬元，平均每畝年產(chǎn)值增加205元，具有顯著經(jīng)濟效益。通過將水土流失治理工作與農(nóng)村脫貧致富工作結(jié)合在一起，在促進農(nóng)民增收的同時，也使工程獲得了群眾的廣泛支持，在帶動地方種植業(yè)發(fā)展的同時，推動了地方社會的進步與發(fā)展。此外，項目的實施起到了促進地方農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的效果，有效提高了農(nóng)村勞動生產(chǎn)效率，吸收了大量農(nóng)村剩余勞動力資源，創(chuàng)造了可觀社會效益。

4 結(jié) 論

實施坡耕地水土流失綜合治理工程，需要切實了解地方坡耕地分布情況和水土流失問題及原因，做到科學(xué)完成各項治理工程布置，采取有效治理措施有效治理水土流失問題，取得理想保水、保土效果。通過科學(xué)管理充分發(fā)揮各項措施作用，能夠成功解決坡耕地水土流失問題，為地方發(fā)展做出貢獻。