东白山小流域水土保持措施优化配置技术应用及效果评价

胡 琳

(浙江省水文局，浙江杭州 310009)

东白山小流域水土保持措施优化配置技术应用及效果评价

胡 琳

(浙江省水文局，浙江杭州 310009)

水土保持措施;优化配置;效果;东白山小流域 ;浙江

合理配置水土保持措施，是加快水土流失治理步伐，保护和巩固治理成果，提高水土保持工作质量，带动治理区生态、经济可持续发展的重要途径。浙江省东白山小流域采取水土保持工程措施及植物措施优化配置设计，取得了显著的治理成效。治理后，流域治理度达81%，年减少土壤侵蚀量6.8万t，涵蓄水量153.3万m3，产生经济效益134万元，促进了农村各业的发展及水土资源的可持续利用，增加了农民收入，逐步实现了生态、社会、经济效益的有效统一。

水土保持措施有工程、生物及耕作等不同类型，各类措施的蓄水减蚀机理是有差异的［1－2］，即在相同的水土流失类型区，在同一治理度情况下，如果采取的措施配置不同，其治理效果也会有差异。由各种工程措施、生物措施等按不同比例配置所构成的综合治理体系，其拦蓄减蚀效应将是一个高阶的非线性响应函数［3］。在全国很多水土流失治理区，人们往往偏重于单项措施的实施与建设，忽视了各类措施的合理配置与优化，致使水土保持措施的综合效益不能充分发挥。因此，在有限的水土保持投资下，将水土保持的各项措施优化配置，在发挥其蓄水保土基础效益的前提下，充分发挥生态、经济、社会等综合效益，对加快水土流失治理步伐，保护和巩固治理成果，提高水土保持工作质量，带动治理区各项事业可持续发展具有重要的现实意义。

1 东白山小流域概况

东白山小流域位于浙江中部，东阳北端，东阳、诸暨、嵊州三市交界处，距东阳城区40 km，属于钱塘江水系，流域面积327 km2，地形以丘陵和山地为主，具典型的浙江小流域地貌特征。东白山属中山山地，山体呈北西向倾斜，沟谷地貌明显。土壤以红壤为主，局部有黄壤分布。流域内主要河流白溪发源于东白山蒸底尖南侧的山谷，干流长40 km，是东阳境内东阳江的最大支流。流域内东方红水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用的中型水库。

东白山小流域土地面积总计57.7 km2，共有水土流失面积24.78 km2，占总土地面积的42.96%，流失以轻度和中度为主，其中:轻度流失面积17.08 km2，占水土流失面积的68.93%;中度流失面积7.16 km2，占水土流失面积的28.89%;强烈流失面积0.36 km2，占水土流失面积的1.45%;极强烈流失面积0.17 km2，占水土流失面积的 0.69%;剧烈流失面积 0.01 km2，占水土流失面积的0.04%。

2 水土保持措施优化配置应用

2.1 优化配置原则

治理区水土保持措施总体配置依据为自然条件、交通条件、土壤条件、微地貌变化情况和土地适宜性评价结果［4］，并综合考虑土地利用、地貌部位、空间结构、措施类型以及治理与开发等问题，充分反映流域的生态和经济要求。配置原则应遵循以下几点［5］:

(1)以合理利用土地为前提。流域综合防治措施的配置应按当地的自然条件和社会经济状况，在明确生产发展方向、合理利用土地的前提下，在土地利用规划确定的不同地类上，布置相应的措施。

(2)因害设防，层层拦蓄。在不同的水土流失类型区，流域的地质、地貌、气候和水土流失特点各不相同，综合防治措施的配置，应根据流域的实际情况，全面考虑坡沟川、上下游、左右岸，因害设防，层层拦蓄，突出重点，合理配置各项水土保持技术措施，发挥综合措施的群体防护功能。

(3)生物与工程措施紧密结合。流域治理是一项综合性很强的工作，涉及到农、林、牧、水、经等方面，既要协调好部门间的关系，又要加强技术措施的组合与互补，相辅相成。要求做到农业措施、工程措施和生物措施的紧密结合，合理布设，以工程养生物，以生物护工程，达到“土蓄水，水养林，林固土”。

(4)治坡与治沟相结合。在综合治理中，必须坡沟兼治，以治坡为主。坡面治理要坚持生物措施和工程措施相结合，以生物措施为主。沟道治理要因地制宜，从上游到下游、从沟头到沟口、从支沟到主沟、从沟岸到沟底，层层设防，节节拦蓄，建立大中小型工程相结合的沟道工程防治体系。在沟道布设工程的基础上，造林种草，形成综合防治体系，达到控制水土流失之目的。

(5)治理与开发相结合。流域治理不仅要重视控制水土流失，而且要重视经济开发，增加群众收入。在追求生态效益的同时，注重经济效益的提高，以经济开发促进流域治理，切实做到治理与开发相结合，当前利益和长远利益相结合，大力发展多种经营，促进商品经济发展，使农民尽快脱贫致富。

(6)以防为主，治管结合。在流域治理中，要坚持以防为主，防治并重，治管结合的原则，认真贯彻水土保持法和森林法等法律法规，加强监督管理，维修和保护水土保持工程，严禁毁林开荒和过度放牧，防止新的水土流失产生。

2.2 优化配置具体方法

2.2.1 梯田建设

选取地面坡度在25°以下，土层厚度大于20 cm，土质较好，距村庄较近，交通方便，便于经营管理的地方进行坡改梯，并将坡面水系工程、田间道路和梯田综合配套。梯田田坎沿等高线布设，大弯就势，小弯取直，做到田面平整，地边有埂。有灌溉条件的梯田，设计田间灌排沟渠，改善农业生产条件。

坡改梯设计全部采用修建水平梯田的形式，结合东白山小流域水文特征，在东白山小流域治理设计中采用6 h最大暴雨量进行计算，预计可减少径流90%以上。

东白山小流域内坡耕地夹杂大量石块、石砾，土壤多为黑土，土层较厚，根据就地取材的原则，采用石坎梯田，但在地势高处采用土坎梯田，因这里机械施工不方便。土坎梯田选用白三叶草进行护坎，播种量为120 kg/hm2。石坎梯田修建为垂直田坎，若坐落在坚硬土基上，则墙顶宽设计为0.35～0.4 m;若坐落于岩石上，则墙顶宽设计为0.3～0.35 m。石坎均需嵌入地面以下0.2 m。

2.2.2 造林设计

造林的主要目的是减少、阻拦及吸收地表径流，使土壤免受各种侵蚀，同时兼顾经济效益。东白山小流域的造林设计在对东阳市及流域实地调查的基础上，认真总结东阳市多年来的造林经验，以立地条件类型划分为依据，充分考虑了各立地条件类型的差异性和现有栽培水平。

(1)树种选择。根据适地适树原则，水土保持林选择具有生长快、防护性能好、抗逆性强等优良性状的树种;经果林选择具有优质、丰产等性状且市场前景好的名、优、特品种。东白山小流域水土保持林采用的主要树种有木荷、马尾松、胡枝子、紫穗槐、马棘等;经果林造林树种在考虑水土保持效益的同时，兼顾了当地群众的种植积极性，主要采用香榧、油茶、茶树等树种。以上树种均为当地优良乡土树种，稳定性好，抗性强。

(2)营造模式。根据东白山小流域多为针叶林的现状，水土保持造林时采取针叶树种与阔叶树种混交、乔木树种与灌木树种混交、灌木树种与草种混交的形式。混交方法一般采用带状混交，混交树种比例在30%以上。结合东阳市本地树木品种及特性，该流域采用马尾松与木荷、马尾松与胡枝子、紫穗槐、马棘，胡枝子与金针花等混交种植。营造经果林时将香榧树与茶树混种，以充分利用香榧树间的空间，因香榧苗较大且造林密度较小。

(3)造林密度。结合本治理区造林所选树种特性，确定该治理区各造林树种密度见表1。

(4)整地方式。沿等高线进行水平阶整地，然后在阶内挖种植穴。

表1 东白山小流域治理主要造林树种初植密度

(5)造林方法。造林前对苗木进行剪梢、截干、修根、修枝、剪叶、摘芽、浸水、蘸泥浆等处理。水土保持林在雨季植苗造林，全部采用营养袋植苗，植苗时将营养袋去掉，保持营养土完整。经果林应多留须根。落叶树种栽植一般在春季发芽前或秋季落叶后进行，常绿树种一般在春季发芽前或秋季新梢停止生长后进行。

2.2.3 种草设计

水土保持草种应满足抗逆性强、保土性好、生长迅速、经济价值较高等条件。东白山小流域内自然生长有雷蓬草、旱林草等野生草种，可采取金针花与之混种，播种量100 kg/hm2，也可用低矮的灌木，如胡枝子、映山红与上述两种野草混合栽种。

2.2.4 封育治理设计

东白山小流域内水热条件良好，有利于植被生长。在实施人工治理的同时，对流域内现有疏幼林和荒山荒坡采取封育治理，并辅以农村替代能源建设等相关措施，可发挥气候条件优势和生态的自我修复能力，加快植被恢复进程。采取全封形式，在封禁区内严禁放牧、乱砍滥伐、毁林开荒等一切不利于植被恢复的人为活动，并在封禁区路口等醒目位置设立封禁标志牌若干，防止人畜任意进入。另外，为减少封禁对农村燃料的负面影响，在流域内安排一部分沼气池，解决农村人口的生活能源问题。

2.2.5 小型水利水保工程设计

(1)截水沟。当坡面下部是梯田或林草，上部是坡耕地或荒坡时，应在其交界处布设截水沟。当无措施坡面的坡长太大时，应在此坡面增设几道截水沟，间距一般为15～25 m，具体视地面坡度、土质和暴雨径流情况确定。蓄水型截水沟基本上沿等高线布设，排水型截水沟应取1% ～2%的比降。

(2)排水沟。排水沟一般布设在坡面截水沟的两端或较低一端，用以排除截水沟不能容纳的地表径流，其终端连接蓄水池或天然排水道。当排水出口的位置在坡脚时，排水沟大致与坡面等高线垂直布设;当排水位置在坡面时，排水沟可基本沿等高线或与等高线斜交布设。无论何种布设形式都必须做好防冲措施(铺草皮或石方衬砌)。排水沟设置按10年一遇最大洪峰流量来考虑。

(3)沉沙池。沉沙池一般布设在蓄水池进水口上游附近，一般为矩形，宽度为排水沟宽度的2倍，长度为池体宽度的2倍，深度为2 m，以利于流入池后能缓流沉沙。

(4)蓄水池。蓄水池一般布设在坡脚或坡面局部低凹处，与排水沟的终端相连，以容蓄坡面排水。蓄水池应尽量在坡面分散布置，一方面便于取水，另一方面便于蓄水池开挖施工及后期管理。蓄水池主要用于调蓄水量和灌溉，根据分布位置发挥其功用。一个坡面的蓄排工程系统可集中布设一个蓄水池，也可分散布设若干蓄水池，单池容量从数立方米到数十立方米不等。

2.2.6 谷坊、挡土墙

谷坊工程主要修建在沟底比降较大(5%～10%或更大)、沟底下切剧烈发展的沟段。坝址选择在“口小肚大”的地方，且要求沟底和岸坡地形良好，无孔洞或破碎地层，无不易清除的乱石和杂物。

东白山小流域采取10年一遇6 h最大暴雨量进行设计。结合坝址处地形及地质条件，浆砌块石谷坊断面尺寸为:顶宽0.6 m，高3 m，长10 m，上游边坡垂直，下游边坡系数0.45。挡土墙的断面形式与浆砌块石谷坊基本相同，其抗滑、抗倾覆和地基承载力安全系数分别不小于1.3、1.5和1.2。根据坝址沟道地形条件，挡土墙断面尺寸为:顶宽0.6 m，高4 m，长25 m，上游边坡系数0.5，下游边坡垂直。

2.2.7 堰坝

堰坝工程布设在溪沟“口小肚大”、比降小、坝址处地质条件理想的地方。防洪标准为10年一遇24 h最大降雨量。

东白山小流域溪沟内滩地卵石、块石等石料较丰富，可以就地取材，设置重力式浆砌块石堰坝。坝址根据沟道比降、河宽、蓄水量等因素综合选定。断面顶宽1.5 m，上游边坡直立，下游边坡比为1∶1。考虑到行洪时堰坝过水流量较大，在坝顶设置宽0.5 m、高0.5 m的溢流口4个，以保证堰坝在溢流时稳定。

3 效果评价

东白山小流域水土保持治理工程从2009年开始实施，于2011年完成，经过植物措施、工程措施的优化配置，取得了显著效果。

3.1 经济效益

东白山小流域以种植香榧和茶树两种具有较高经济价值的作物为主，据计算，治理后每年可产生直接经济效益132.48万元，其中经果林产生的直接经济效益就达103.9万元;间接经济效益按照直接经济效益的1%估算，东白山小流域每年可产生间接经济效益1.3万元。

3.2 生态效益

经过水土保持措施优化配置治理后，东白山小流域完成水土流失治理面积20.01 km2，年减少土壤侵蚀量6.8万t，涵蓄水量153.3万m3，治理度达81%。人为活动造成的水土流失得到初步控制，流域内的荒山荒坡基本得到治理，林草植被覆盖率和绿化质量大大提高，在减少水土流失的同时为野生动植物的生长繁衍和生态平衡创造了条件，促进了生态环境的良性、健康发展，提高了土壤的保水保肥能力;有效抑制了因水土流失造成的面源污染，使得流域内的水资源得到了有效保护，为实现生态环境的可持续发展奠定了良好的基础。

3.3 社会效益

东白山小流域治理，有效地减轻了因水土流失造成的自然灾害和经济损失，确保了农业生产和人民群众的生命财产安全，并将延长水利、交通等基础设施的使用年限，提高使用效益。通过治理，合理调整了流域内的农业经济结构，促进了农村各业的协调发展，提高了当地的环境容量，对流域内群众水土保持国策意识的提高起到了巨大的促进作用。同时，水土保持在国民经济和社会发展中的重要地位和作用也逐步被当地群众所认识，调动了群众治理水土流失的积极性，增强了百姓的管护意识，对当地水保工作的开展起到了很好的促进作用。

4 结语

小流域水土保持治理综合效益是经济效益、生态效益和社会效益的综合体现，影响因素众多，从浙江省东白山小流域的治理实例来看，水土保持措施的优化配置对控制水土流失、改善生态环境、服务经济发展有很好的推动作用，但更具体的定量研究还有待以后深入开展。只有通过各种数学方法寻求各项措施的最优组合，才能合理配置各项措施，最终达到“小投入大回报”，实现生态、经济和社会效益的多赢。

［1］蒋定生.黄土高原水土流失与治理模式［M］.北京:中国水利水电出版社，1997:2－4.

［2］徐建华，牛玉国.水利水保工程对黄河中游多沙粗沙区径流泥沙影响研究［M］.郑州:黄河水利出版社，2000:3－5.

［3］姚文艺，彭乃志，杨道富.水土保持治理对河道系统影响研究的若干基础理论问题［J］.泥沙研究，1999，8(4):20－22.

［4］金霞.三坪沟流域水土保持综合治理优化配置与设计［J］.农业科技与信息，2009(4):15－17.

［5］王礼先，王治国，史明昌，等.流域管理学［M］.北京:中国林业出版社，1999:51－52.

S157.2

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1000－0941(2012)10－0005－03

胡琳(1982—)，女，浙江东阳市人，工程师，硕士，主要从事水文及水资源工程研究工作。

2012－05－20

(责任编辑 张培虎)