巩留县阿克加孜沟小流域水土保持现浇混凝土堤防护坡设计

张金云

（新疆巩留县农业农村局，新疆 巩留 835400）

1 概况

阿克加孜沟位于巩留县阿克图别克镇西南部，阿克加孜沟位于乌孙山北麓，总地势南高北低。治理水土流失面积45.0 km2，采取措施主要为谷坊、护岸工程措施；营造经济混交林、沟岸防冲林、撒播草籽、围栏草场封禁等。本次实施共布设植物（柳、杨）谷坊91座，绿滨石笼谷坊175座，主沟道护岸0.83 km；撒播草籽296.07 hm2，种植护坡防护、经济混交林和沟岸防冲林139.91 hm2及完善相关灌溉设施。封禁草场16.57 km2，共需围栏114.42 km，大门41套，标志牌2座，水土保持监测点2个。主要为天然草场、农田及少量人工林，水土流失主要表现为人为活动引起的水土流失。

阿克加孜沟主沟水土流失主要表现为上断沟道下切侵蚀，侵蚀程度较轻。主要侵蚀区域在流域中游段及下游部分沟道，沟道深度较深，侵蚀程度严重。两岸植被生长情况较差；支沟水土流失主要由于常年春夏季降雨较多，山洪冲刷导致中上部沟道下切侵蚀严重，沟道较窄且较深，最深处可达10 m～15 m，且沟道两旁多为农田及荒坡，区域草场退化，坡面流失加重，使区内土层变薄，土壤养分流失，形成恶性循环，生态环境持续恶化。山区暴雨及冰雪融化极易形成山洪，洪水携带大量泥沙，淤积下游河道，增大防洪抗灾的投入，对下游阿克加孜克村和齐纳尔村居民的生命财产安全造成威胁。故对该区域进行水土保持治理已经刻不容缓。

2 工程总体布置

经现场实地勘测，阿克加孜沟村防洪主要集中在阿克加孜沟中下游河道下切侵蚀，岸坡冲刷严重段。水力侵蚀强度水土流失重点治理共计三段，分别为中游阿克加孜村庄段，中下游过水路面段和下游省道237公路桥上下游段。防洪堤向西南沿原河道进行布置。工程区处于天山地震带的西段，属外围中强地震的波及区，地势平缓，主要是耕地。沿堤线粉土层结构稍密，无盐胀问题，具有轻微湿陷性，层厚0.5 m～1.5 m，下部为砾卵石层，厚度大于10 m。沟岸两侧地下水埋深大于10 m。

水土流失重点治理三段护岸设计采用现浇混凝土防洪堤护坡。结构型式采用C20现浇混凝土板型式，迎水面边坡为1∶1.75，背水面边坡为1∶1.5，设计河床以上护坡厚15 cm，设计河床以下采用20 cm。护坡堤顶宽4.0 m，堤身采用天然砂砾料逐层碾压，0.075 mm粒径含量小于10%。堤高1.5 m，基础按照1∶1.75边坡向河床下埋深3.0 m，下部设置b×h为0.5 m×0.5 m的C20F200现浇混凝土堤脚。在堤脚以上设计河床以下设置3 m×1 m铅丝石龙，在防洪堤沿线过水路面处，上游和下游各30 m，在设计河床下1.0 m处平铺宽20 m厚80 cm的铅丝石笼，采用10#铅丝编网，填充卵石不小于15 cm，铅丝石笼每块长5.0 m，采用铅丝绑扎连接。巡渠路两侧种植林草，并配套灌溉措施。根据工程区特点，结合地质条件及现场踏勘，兼顾考虑实施条件、施工难易程度以及有关资料和该地区护岸工程实践经验等，本次护岸工程采用绿宾石笼护岸型式。

3 护坡结构形式选择

根据阿克加孜沟特点，结合地质条件及现场踏勘，兼顾考虑实施条件、施工难易程度以及有关资料和该地区河道整治实践经验等，本次工程堤防采用护坡式，提出以下3种方案：

方案一：防洪堤采用C20F200W4现浇混凝土板护坡型式，迎水面边坡为1∶1.75，背水面边坡为1∶1.5，设计河床线以上采用厚15 cm现浇混凝土板，设计河床线以下采用厚20 cm现浇混凝土板。堤顶宽4.0 m，堤身采用天然河床砂砾料逐层碾压，0.075 mm粒径含量小于10%。护坡基础按照1∶1.75边坡向河床下埋深3.0 m，下部设置b×h为0.5 m×0.5 m的C20F200现浇混凝土堤脚。

方案二：防洪堤采用梯形断面排洪渠型式，采用全断面30 cm厚C20细石混凝土砌石护坡，板下设有30 cm厚砂砾石垫层。迎水面边坡为1∶1.75，背水面边坡为1∶1.5，堤顶宽4.0 m，堤身采用砂砾料逐层碾压。

方案三：采用绿宾生态石笼梯形断面护坡型式，在河道两岸采用50 cm×150 cm×300 cm绿宾生态石笼护坡，迎水面边坡为1∶1.5，背水面边坡为1∶1.5，堤顶宽4.0 m。

综上所述，工程措施方案技术经济比较见表1。

表1 工程措施方案技术经济比较表

4 效果分析

通过对上述方案的建筑材料、施工条件、运行条件、水力条件、生态环境、投资等方面的技术经济比较，方案一具有建筑材料充足，可就地取材，施工简单，运行维修方便、水利条件较好、且较为经济，同时管理维修方便等优点，故选定方案一为推荐方案。

通过本次护岸工程采用现浇混凝土护岸型式，防洪堤迎水面采用C20F200W4现浇混凝土板护坡型式，护坡混凝土板厚15 cm，其迎水面边坡采用1∶1.75。C20F200W4现浇混凝土板基础按1∶1.75边坡延伸向下，厚度20 cm，埋深3.0 m。主堤堤身为天然砂砾料夯实，0.075 mm粒径含量小于10%，相对密度在0.75以上，其背水边坡采用1∶1.5。

根据项目区的地形、地貌特征，水土流失特点，本次项目以生物措施治理和工程措施治理相结合的方法，工程措施为生物措施提供服务和保护，以治理水土流失为中心，兼顾生态效益和经济效益进行布局。河道内布设谷坊、建设灌溉渠道；营造护坡防护、经济混交林、沟岸防冲林、农田防护林，结合沟道两侧天然草场进行围栏封禁，达到控制沟底下切、沟岸扩张、拦蓄泥沙、增加地表覆盖度，改善农牧区生态环境和生产条件的作用（见图 1）。

图1 已完成工程措施图

5 结语

在此基础上再增加工程措施投资，实施护岸工程延续段，防止中下游水力侵蚀水土流失。加强水土保持相关学习，提升运行管理，对项目区做好配套管理工作，县主管部门及社会各界关心支持配合水保工作，确保项目的经济效益社会效益最大化发挥。该项目于2019年10月全部完工，工程投入800万元。建成后，各项设计治理措施均产生了一定的基础、社会及经济效益，其蓄水保土效益显著，从国民经济的角度看，项目的建设是经济、合理、可行安全的，项目的建设是十分必要和可行的。