南方花岗岩地区崩岗成因及整治探讨
2016-11-14唐琦
唐琦
(湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007)
南方花岗岩地区崩岗成因及整治探讨
唐琦
(湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市410007)
崩岗是南方花岗岩地区侵蚀最为剧烈、危害最大的水土流失类型。文章以资兴市崩岗治理为例,依据固沙防冲、分类治理、防治结合的技术原则,运用生态学原理,对南方花岗岩地区崩岗治理按不同发育阶段、不同类型分别采取了相应的整治措施,总结了各种措施的效果及特点:一是整治速度快;二是整治投资省;三是水土保持效益高。
南方花岗岩区崩岗水土流失整治
崩岗是在水力和重力作用下,山坡土体受破坏而崩坍和冲刷的侵蚀现象[1]。崩岗侵蚀作为一种严重的水土流失类型,在我国南方地区,主要发生在海拔300m以下的花岗岩低山丘陵区。根据南方7省(区)的普查资料统计,该区共有大、中、小型崩岗23.91万个,崩岗总面积1220km2[1]。从崩岗数量分布情况看,崩岗数量最多的是广东省(占崩岗总数的45.1%),其中湖南省崩岗数量占10.8%[1]。根据2005年湖南省崩岗调查显示,湖南省现存崩岗25443处,崩岗总面积3796.59hm2,分布范围覆盖全省12市(州、区)72县998乡[2]。全省崩岗分布区分为崩岗高发区、崩岗易发区、一般性区域三个分区。其中,资兴市属于崩岗高发区,也是湖南省崩岗侵蚀较为严重的地区之一[2]。
据2005年资兴市崩岗调查显示,全市10个乡镇现有150m2以上的崩岗1676处,面积353.27 hm2,土壤侵蚀总量为731.49万m3。崩岗区平均土壤侵蚀模数高达(9000~20000)t/(km2·a),年土壤侵蚀总量为7.1万t,土壤中带走的有机质达0.03万t[3]。
南方花岗岩地区土壤侵蚀常因发生剧烈面蚀而迅速发展为沟蚀和崩岗,沟蚀和崩岗是江河泥沙的主要策源地,由于崩岗发育把地面切割得支离破碎,土地难以利用,对农业生产和国民经济的可持续发展带来严重的威胁。因此,研究崩岗整治技术,积极防范,对崩岗防治具有重要意义。
1 崩岗成因及主要特点
南方花岗岩地区地貌形态以山地为主,丘、岗平地交错,成土母质为花岗岩和第四纪松散堆积物。花岗岩发育而成的土壤,成土层厚,其组成成份复杂,膨胀系数差异大,团结力弱,温度反应剧烈,因此抗蚀能力差,加上南方地区降雨充沛,极易形成条形、弧形、瓢形、爪形及混合形的崩岗,造成水土流失和植被的损坏。资兴市崩岗主要特点为:①崩岗类型主要为活动型,占崩岗总数的87%,相对稳定的崩岗较少。②崩岗数量多、分布范围广。资兴市10个乡镇分布150m2以上的崩岗1676个,每平方公里水土流失面积内平均有崩岗5处,平均每处崩岗面积为2100m2。③崩岗形态多样,主要有瓢形、条形、弧形和混合形。④水土流失危害大。资兴市崩岗多发生在溪沟和公路两侧,主要危害农田、房屋、山塘水库、河道及公路[3]。
2 崩岗整治原则及方案
2.1整治原则
崩岗整治应坚持预防保护与综合治理相结合的原则[4]。对可能产生崩岗的荒坡,积极采取预防保护措施,强化监督,遏制崩岗的发生和发展。对已经产生的崩岗,采取植物措施与工程措施相结合的综合治理,形成综合防护体系,控制崩岗进一步发展,改善崩岗侵蚀区的生态环境。在区域布局上,应根据不同类型区的自然条件、特点,分别采取不同的治理措施。
2.2整治方案
在总体上运用生态学原理,以植物措施为主,尽量减少工程投入,拦沙蓄水,稳定崩壁,尽快恢复崩岗区生态系统,控制崩岗侵蚀。对已基本无新的侵蚀发生的相对稳定型崩岗,主要是维持崩岗的相对稳定现状,避免人为活动干扰,以封育治理、补植补种为主,保护好现有植被并得到尽快恢复,进一步稳定崩岗[4]。
对正在发生、发展的活动型崩岗,应对崩岗上游汇水区、崩岗区和崩岗底部冲积扇区布置综合治理措施进行治理[4]:在崩口上游汇水区,应根据不同地形和坡度采取截、排水措施,阻止坡面径流进入崩口;在崩岗区,对崩壁采取削坡修阶稳定边坡,再种树种草巩固崩壁,改善沟床立地条件促进植物生长以控制崩岗的继续发展,促进崩岗趋于稳定[4];在崩岗底部的冲积扇区,通过合理布置谷坊群、挡土墙等工程措施并种植水土保持林,拦截洪水泥沙,在崩岗口修建拦沙坝以防止泥沙向下游输移、加剧沟口下切。
3 整治措施
3.1整治布局
(1)上截下堵。在崩顶汇水区修截水沟,结合等高线横向种植植被带,减少沟头径流冲刷;冲积扇区域修筑谷坊,利用溢洪道排洪;崩岗区种植水保林草,固定沟床。
(2)上截下堵中间削。在崩顶汇水区修截水沟,在崩壁上削坡开级做崩壁台阶,植树种草,在冲积扇区修筑谷坊、挡土墙、拦沙坝等[5]。削坡开级主要针对崩壁陡峭,崩塌量大的崩岗,具体做法为:从崩顶区域开始,对崩岗区内的陡坡从上而下分台阶开挖,各台阶之间设计高差取(6.0~8.0)m,削坡的松土堆放至崩岗底部。崩壁坡度上部宜陡,下部放缓,要求土质上部坚实,下部稍疏松。台阶从上到下逐步加宽,缩小高度,同时放缓外坡。台阶面设计宽(0.8~1.5)m,台面整修成反坡,内侧开挖排水沟。在各级台阶的两端,自上而下修筑排水沟,沟内种植草皮防冲刷。见附图。
附图 上截下堵中间削示意图
(3)上截下堵中间保。在崩口上游汇水区修建截水沟,在崩口修筑谷坊、挡土墙等,利用溢洪道排洪;而“中间保”指尽量保护崩岗区内现有的植被,在崩壁缓坡区域植树、灌、草,在崩壁陡坡区域喷播草籽,挖坑穴植攀援植物、草类以稳定崩壁;在谷底种植竹、灌、草修筑成植物谷坊以防止冲刷、拦蓄泥沙[5]。
3.2不同类型崩岗整治措施
(1)弧形、条形崩岗整治措施。在汇水区崩口外沿5.0m处布设截水沟,拦截坡面径流,防止崩岗溯源侵蚀,形成第一道防护线。对崩壁削坡开级,自上而下做成崩壁台阶,种植水土保持林草等控制崩岗的继续发展,促进崩岗趋于稳定,形成林、草、台“三位”一体的第二道防护体系。在沟底比较平直、基础良好的地方修建挡土墙,防止崩岗继续崩塌、阻挡崩壁滑坡、缩短边坡长度,形成第三道防护体系。
部分条形崩岗崩壁陡峻,高达数10m,立地条件恶劣,植被恢复较为困难,则不宜采取削坡开级,应对陡峭的崩壁采用穴植攀援植物进行防治。对位于道路、居民点附近的条形崩岗,考虑到生态景观效益,采取生态袋护坡进行防治。
(2)瓢形、爪形、混合形崩岗治理措施。在汇水区崩口外沿5.0m处布设截水沟,形成第一道防护线。对崩壁削坡开级,自上而下做成崩壁台阶,种树种草,形成第二道防护体系。在沟底比较平直、沟口狭窄、容积大、基础良好的地方修建谷坊[4];崩沟较长时,按照自下而上、分段控制修建梯级谷坊群,形成第三道防护体系。
对侵蚀沟沟底比降不大,沟底下切较浅的的爪形崩岗,可在沟口和沟中已定谷坊位置,垂直于水流方向,挖沟密植胡枝子或紫穗槐做成植物谷坊,以减缓水流流速,稳定侵蚀沟,制止沟底下切和沟道扩张。对侵蚀沟较深的爪形崩岗宜自上而下、分级控制修建梯级谷坊群。
4 整治效果
(1)整治速度快。据观测调查,采取传统的崩岗整治方法,见效缓慢,时间长。而采取本文介绍的方法,治理当年即可见效。如资兴市坪石乡泥菜黄崩岗(瓢形)、抄箕窝崩岗(条形),对其进行分带整治,分层配置不同种类的植被,崩岗区治理当年的植被覆盖率达到60%,治理三年后植被覆盖率达85%,崩口郁闭,崩壁变绿。从资兴市已整治完成的300余处崩岗的治理效果来看,其中90%的崩岗已趋于稳定,比采取传统的整治方法缩短了至少3年时间。
(2)整治投资省。采取传统的治理方法,一般工程措施费用占65%以上[6]。而采取本文介绍的方法,工程措施与植物措施相结合,以植物措施为主,使工程投资大为减少。从资兴市坪石、何家山示范区25处崩岗的治理效果来看,对崩壁削坡开级后种植冬茅草、葛藤、桎木、马尾松等,点播白栋,直播灌木、草籽,在沟底栽植楠竹、木荷等,第二年成林,第三年崩岗基本稳定。在保证效益不降低的情况下,增加林草措施费用,降低工程投入,能节约40%~50%的费用。此外,种植竹、茶、林、果等经济植物还可增加农民收入。
(3)水土保持效益高。在崩岗底部冲积扇区域布置植物谷坊、生态袋等植物措施,第一年复绿面积高达75%,使崩岗区植被覆盖度从30%提高到80%,大大增加了景观效益,水土流失得以有效控制。根据监测数据,崩岗区土壤侵蚀模数由治理前的20000t/(km2·a)下降到治理后的(1500~2000)t/(km2·a)。区内植物种类实现了多样化,生态系统得以恢复,土壤条件得以改善,农民生产和生活安全得到保障。
[1]冯鸣汉,廖纯艳,李双喜,鲁胜力.我国南方崩岗侵蚀现状调查[J].人民长江,2009,40(8):66-68.
[2]湖南省水利厅水土保持处,湖南省水利水电勘测设计研究总院.湖南省崩岗调查报告[R].2005.
[3]资兴市水利局.湖南省资兴市崩岗调查报告[R].2005.
[4]徐涛.浅谈崩岗的治理[J].民营科技,2011,(10):279.
[5]林敬兰,郑锦文.南方红壤区崩岗侵蚀治理研究进展[J].亚热带水土保持,2014,26(3):34-37.
[6]李旭义,查轩,陈世发.崩岗侵蚀治理范式结构与功能研究[J].水土保持研究,2009,16(1):93-98.
唐琦(1984-),女,大学本科,工程师,主要从事水土保持生态建设规划设计、水保方案编制工作,手机:13548534664。
(2016-07-15)