黑龍江灌區(qū)工程建設中的水土保持敏感問題分析與措施布設

周月杰

(黑龍江農墾勘測設計研究院有限公司，哈爾濱 150090)

黑龍江是我國糧食生產第一大省，糧食作物面積>0.13億hm2，玉米、水稻、大豆三大作物面積和產量均居全國第一位。在農業(yè)發(fā)展上，充分利用區(qū)域水資源豐沛的優(yōu)勢，通過充分利用松花江等過境水系，抽取地表水灌溉農田，形成規(guī)模巨大的灌區(qū)農業(yè)，不僅使區(qū)域農業(yè)抗災能力大幅度增強，保證農作物高產、穩(wěn)產，而且有力地推動了區(qū)域經濟發(fā)展，改善了周邊的生態(tài)環(huán)境。

但是在灌區(qū)建設和改造過程中，改變原有自然環(huán)境的平衡狀態(tài)，土方挖填改變了土壤結構，破壞了項目區(qū)及周邊區(qū)域的植被及土體結構，使土壤抗蝕性能下降，在降雨等外營力作用下水土流失問題凸顯。因此，灌區(qū)建設時，一定要注意細致規(guī)劃與合理保護相結合，嚴格控制施工擾動范圍，適時開發(fā)、及時恢復。根據(jù)灌區(qū)生態(tài)、水土保持敏感點，及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的水土流失問題，并采取針對性的措施，嚴防、嚴控水土流失的發(fā)生。

1 灌區(qū)工程建設過程中水土保持敏感問題分析

1.1 建設內容多，點性、線性齊全

灌區(qū)工程主要建設內容包括：干渠、支渠、橋涵、渡槽、分水閘、節(jié)制閘、退水閘、泄洪閘、跌水、節(jié)制閘等，不僅建設內容多樣，而且線型與點型工程相結合，具有跨越地貌類型多、線路長且分散等特點[1]。其中渠道、截流溝為線性工程，各類輔助建筑物為點性工程。各類工程相間布置，渠道開挖、建筑物基坑開挖，出現(xiàn)眾多松散裸露面，同時挖、填土方往來調運頻繁，機械碾壓、人為擾動等活動使項目區(qū)地表擾動破壞嚴重，遇強降雨極易引發(fā)水土流失。灌區(qū)工程主要建設內容，見表1。

1.2 涉及施工導流工程，水土流失防控難度大

施工過程中需要新建渠系，因此，需修筑圍堰等截流、導流工程對地表水體的徑流進行施工期導流。由于圍堰、導流槽等工程均不是永久建筑，所以多數(shù)以土質邊坡為主，因此，在導流或降雨過程中徑流沖刷、雨滴擊打等侵蝕外營力容易引發(fā)土質圍堰、導流槽等的水土流失。此外，圍堰、導流槽等因其土質材料并且頻繁接觸徑流，因此無論工程措施還是植物措施都比較難于實施，這就導致了施工導流工程水土流失防控難度加大。

1.3 擾動破壞耕地多，臨時占地多

黑龍江省農用耕地1187.1萬hm2，以黑土地為主，土層厚，養(yǎng)分含量高，但是其抗蝕性比較弱，擾動破壞后，極易引發(fā)水土流失。灌區(qū)修建過程中渠道開挖、輔助設施的建設、臨時道路、施工場地、取土場、棄土場、暫存場等永久、臨時設施占用的耕地比較多，加之對地表擾動破壞相對嚴重。調研區(qū)內的幾個大中型灌區(qū)工程建設項目時發(fā)現(xiàn)，項目占地構成中平均占用耕地>70%，林草地接近15%，水域及水利設施用地接近10%，其它約5%。而在這些地類中，耕地抗蝕性最弱，尤其是黑土地，擾動破壞后水土流失最為嚴重。

1.4 開挖量大，臨時堆土多

灌區(qū)工程的建設，以渠系、溝槽的開挖為主。一般中型灌區(qū)工程，干渠長度>15km，支渠總長10km以上，其它溝渠總長>30km，渠系與各類輔助建筑物挖填方總量>100萬m3。尤其在黑龍江地區(qū)土層深厚，挖方主要是土方，在渠道開挖過程中多數(shù)土方需要臨時堆存，待施工結束后，根據(jù)需求回填。同時，各類輔助建筑物超過百處，臨時堆土量也比較大。因此，開挖量大，臨時堆土多是灌區(qū)工程的又一突出特點，對臨時土場的選擇與堆土的防護成為灌區(qū)建設水土流失治理的又一難點。

表1 灌區(qū)工程主要建設內容

1.5 新渠系開挖引發(fā)地表徑流流路變化，加劇水蝕

黑龍江省降雨量比較大，年平均降水量超過500mm，年平均徑流深為132.4mm，折合水量為602.24億m3。省內流域面積在50km2以上的河流有1918條。適合修建灌區(qū)的地區(qū)，年平均降水量更大，而且地表水系分布較多，因此灌區(qū)建設過程中，各種施工活動對地表徑流的流路變化產生一定影響。阻斷或改變了原地表徑流方向，造成地表徑流無序匯集，形成流量較大的侵蝕性徑流，引發(fā)水蝕加??；尤其是地表開挖擾動后，溝槽蓄集降水和周邊地表匯流對侵蝕性徑流起到了一定的加持作用，再加上項目區(qū)土層深厚，土方擾動后抗蝕性差，易導致周邊坍塌，擾動面積增大，水土流失量增加。

2 水土保持措施布局

通過對灌區(qū)工程建設過程中的水土保持敏感問題進行細致分析之后，有利于篩選更具針對性的水土流失防控措施體系，使水土保持措施更加有的放矢，更加科學合理，同時增強措施的持續(xù)穩(wěn)定，使其更好地服務于灌區(qū)的水土流失防控。

針對建設內容，多點性、線性齊全，采區(qū)徑流調控工程與綠化措施緊密結合的方法進行措施設計，既要疏導徑流，減弱徑流侵蝕力，又要通過植物措施增加地表植被蓋度，增強土體的抗蝕能力。同時應根據(jù)渠道級別、沿線地質、周邊環(huán)境、挖填情況等對各渠段分類進行典型設計[2]。

對于施工導流工程水土流失防控難度大的特點，采用夯實與苫蓋相結合的方式，減少壩體與徑流的接觸，增強壩體的抗沖能力。

針對擾動破壞的耕地多，臨時占地多的問題，首先進行表土的剝離與保護，施工結束后進行覆土整地措施，最大程度的保護表土資源，恢復臨時占用的耕地。

而對于開挖量大，臨時堆土多的問題，做好開挖邊坡和臨時堆土的擋護，減輕施工過程中的水土流失。水土保持措施總體布局圖，見圖1。

圖1 水土保持措施總體布局圖

2.1 徑流調控類措施

由于項目區(qū)降雨充沛，為了疏導攔蓄項目區(qū)的降雨徑流，在泵站等建筑物周邊、渠道等擾動區(qū)內，布設徑流調控工程，主要包括截水溝、排水溝、沉砂池等，根據(jù)建設特點采用永久排水溝與臨時排水溝相結合的方式，并在溝道末端設置沉砂池，疏導地表徑流的同時，減少徑流中的泥沙，避免雨水徑流中泥沙含量過高而影響周邊水體。排水溝布設時充分考慮與現(xiàn)有道路邊溝，現(xiàn)有自然溝道的銜接，若存在落差，應增加消能措施，減輕徑流下落的沖擊力，避免出現(xiàn)沖淘等水蝕危害。

2.2 臨時防護型措施

2.2.1 臨時堆土的防護

灌區(qū)建設過程中產生的臨時堆土，根據(jù)施工要求和堆存時間長短，分別采取攔擋苫蓋與攔擋撒播草籽措施，降低水土流失風險。一般堆土時間≥1個生長季，應采區(qū)攔擋和撒播草籽措施；若小于一個生長季則實施攔擋苫蓋措施。攔擋措施可根據(jù)需要防護的土方量進行選擇，一般如果方量在100m3以下，則直接進行苫蓋和壓腳防護即可，超過100m3則考慮苫蓋和攔擋相結合的方式，多數(shù)采用裝土編織袋進行攔擋，根據(jù)堆土高度確定編織袋擺放高度，土方就地取材(防護的目標土方即可)，施工結束，實施回填土方。

2.2.2 開挖裸露面的苫蓋

對于渠道、輔助建筑物等開挖面根據(jù)裸露時間長短，采取土工布或防塵網等苫蓋措施，將苫蓋材料鋪于防護面，并進行必要的壓腳，通過這種方式將侵蝕面與侵蝕營力隔離，可有效的減少開挖面溝蝕的發(fā)生，通過合理安排施工進度土工布或防塵網可重復利用。

2.2.3 車輛清洗與揚塵防護

渠系建設土石方挖填及運輸量很大，渣土運輸過程中的水土流失防治和揚塵控制很重要，所以應對土方運輸車輛增加封閉(苫布苫蓋)、洗車槽沖洗兩項措施。通過對車廂的苫蓋可有效減少土方運輸時揚塵與土方的灑落；而對土方運輸車輛的沖洗，可有效減少裝車過程中散落車體上的土方掉落。這兩項措施均能夠很好地防治土方裝運過程中的水土流失。

2.3 植被建設類措施

植物措施對于各類輔助建筑物周邊空地、渠道岸坡的水土流失防控作用顯著。涉及檢修的區(qū)域應以草本植物為主，便于檢修作業(yè)。泵站周邊可以適當栽植一些喬木，內部空地可采用灌草結合的方式進行植被恢復，既能美化環(huán)境，又能標識其重要基礎設施的重要性。截流溝等輔助溝渠可在岸坡栽植紫穗槐等灌木，既有綠化美化作用，又能起到固執(zhí)岸坡的不作用。

灌區(qū)綠化植物種類的選擇也需做到景觀與生態(tài)功能兼顧，以此實現(xiàn)周邊景觀、生態(tài)功能的全面加強。植物選擇應以鄉(xiāng)土植物為主，喬、灌、花、草，常綠與落葉有機結合，層次分明。若灌區(qū)兼有游憩功能，則考慮在渠系岸邊設置景觀廊道、木藝涼亭、石質桌椅等休閑娛樂設施，達成拓展其旅游服務功能的目的。

2.4 耕地保護型措施

對于灌區(qū)建設類項目，耕地保護主要從2方面入手：

1)對于表土資源的剝離保護，黑龍江地區(qū)地處東北黑土區(qū)，表土資源極其寶貴，因此，在施工過程中應做到有表土即保護。施工前，應對項目區(qū)內表土資源做一次調查，明確其分布范圍和厚度，標示出剝離位置，并預估表土量。同時，做好表土收納場的選址工作，其位置的選擇既要便于運輸，也要從安全角度進行考慮、又要便于防護，同時兼顧各用土區(qū)域的運距。并根據(jù)表土厚度分別采區(qū)機械剝離和人工剝離措施，根據(jù)預估的剝離量提前準備好苫蓋材料與攔擋材料，表土入場即可實施防護，為后續(xù)利用做好準備。

2)對臨時占用耕地的復耕，根據(jù)其擾動破壞程度可分別采區(qū)表土剝離措施，土工布苫蓋措施。機械碾壓、開挖擾動頻繁、有渠道或建筑物占壓的區(qū)域需進行表土剝離，剝離后做好防護，施工結束后回填整地復耕；而對于擾動輕微的區(qū)域可采用土工布苫蓋的防護措施，減少降雨和地表徑流與擾動地表的接觸，從而達到控蝕的目的。施工結束后拆除土工布，翻松整地復耕。

2.5 施工管理型措施

1)嚴控擾動范圍：除了上述的各類水土保持措施外，施工管理單位與施工單位還應該加強施工管理，通過嚴格的管控，限制施工人員、車輛的活動范圍，避免對施工區(qū)以外土地的擾動破壞，務必將施工侵擾范圍限制在施工占地范圍內。同時按照水保方案中的各類措施及保證措施做好水土保持工程施工。

2)優(yōu)化施工工藝：灌區(qū)項目多位于平原區(qū)，以挖方為主，主要為清基土方及不良地質段挖方，土壤有機質含量均較高，這些土壤除了用于綠化覆土，還可以聯(lián)系附近農場、或其他開發(fā)建設項目管理單位，用于開挖跡地的回覆，農業(yè)大棚、林業(yè)苗圃等用土，形成多方聯(lián)動共同做好土方的綜合利用工作。土方開挖與倒運采用挖掘機、推土機、自卸卡車等大型機械結合人工開挖、膠輪車倒運，而且從挖——運——存——回覆進行全程防護，既要做到土方工程的高效開展，又要將期間的水土保持不利因素降至最低。以上施工工藝，對減少擾動面積、減輕地表破壞程度、縮短土石堆存與利用時間等都能起到積極的作用。

3)合理安排施工時序：為有效減輕施工過程中的水土流失，渠道及各類基礎等大開挖類施工，應盡量避開在雨季施工，因工程進度等無法避開的，應盡量避免雨天風天施工。同時注重基礎開挖、圍堰建設、土方回填等的統(tǒng)籌考慮，使各類分項工程銜接緊密，以減少開挖裸露面的暴露時間，以及臨時堆土的堆存時間，從而降低水土流失發(fā)生的風險。

3 結 語

黑龍江是中國的產糧大省，也是東北黑土區(qū)核心區(qū)域，各類大中小型灌區(qū)工程比較多，因此，灌區(qū)建設及運行過程中的水土流失治理極為重要，不僅要做好建設期的控蝕工作，同時也要做好運行過程中水土流失的監(jiān)測工作，明確運行期水土流失的發(fā)生、發(fā)展及位置，并采區(qū)針對性的補救措施。黑土區(qū)產能高，但抗蝕性能弱，這就要求在進行提質增效開發(fā)建設的同時，一定要做好防護措施，明確水土流失防護權責，建立長效保護機制，防控和減輕農業(yè)開發(fā)利用過程中引發(fā)的水土流失問題。同時在渠系建設過程中，根據(jù)這類工程路徑長、擾動范圍大等特點，一定要加強水土流失監(jiān)測工作，根據(jù)監(jiān)測結果及時增加和完善水土保持措施體系。對于實施的工程措施、植物措施要做好維護、補植和撫育工作，使各類措施能夠可持續(xù)的發(fā)揮水土保持功能，從而進一步增強黑土地生態(tài)穩(wěn)定性，使其能健康、持續(xù)的發(fā)揮生態(tài)功能。