紫阳县竹瓜溪小流域水土保持防治工程探索与实践

程刚全

(紫阳县水利局，陕西 安康 725300)

当前，由于水土流失，使得土壤表面受到破坏，土壤肥力下降，农业生产受到负面的影响，从而使得经济发展受限[1]。流失的泥沙在水库及河道上形成淤积，生态环境受到很大程度的影响，自然灾害频发，使得农业的生产力显著降低[2]。生态环境问题已引起学者的热切关注[3]。对于小流域来说，治理水土流失的主要工作是进行植被的建设以及生态修复，从而使水土资源得到保护，减少山地灾害，进一步提升环境质量，经济得到较快的发展[4]。进行治理的办法主要是小流域营造水土保持林，加强疏林地改造，发展经果林，调整种植业结构，进行荒山绿化生态工程[5]；搞好小河道整治，提高行洪能力，减少泥沙入河入库，防治山洪灾害，维系区域生态环境[6]。建立高标准农田，改进坡耕地，设施农业得到较好的发展，小水源工程建设得到促进，使得水资源利用率有很大程度的提高[7]。基于此，本文以紫阳县竹瓜溪小流域为研究对象，对其水土保持防治工程进行了探索与实践分析。

1 小流域概况

紫阳县竹瓜溪小流域位于陕西省安康市紫阳县城西南37 km。属汉江二级支流，涉及广城乡的八庙、天桥、万兴村3个行政村，总人口0.65万人，其中农业人口0.55万人，总土地面积43.14 km2，人口密度127人/km2。竹瓜溪小流域中心作标为东经108°16′53″，北纬32°32′46 ″，属巴山山系，为寒武系地层，该流域的岩石基础由火山岩、碧石及复理石等组成，流域内多为白云质灰岩、泥质灰岩、片岩、碳质板岩、砂岩、瓦板岩等。流域呈倾斜的“树叶”形状，属中低山地貌。基于地貌、沟壑密度、土地利用类型及植被分布、人口与土地比例、产业类型、经济状况、运输、电力情况、农业设施等因素考虑，竹瓜溪小流域能够很大程度的代表项目区，因此，选择此流域为典型的小流域。

2 水土保持体系

竹瓜溪小流域土地利用类型包含生产用地、生态用地、居住及交通用地三大类。生产用地1545 hm2，占总面积35.8%；生态用地2756 hm2，占总面积63.9%；居住及交通用地等13 hm2，占总面积0.3%。竹瓜溪小流域水土流失面积2674 hm2，占总面积的61.98%。其中轻度流失面积为341 hm2，占总流失面积的12.75%；中度流失面积为1253 hm2，占总流失面积的46.86%；强度流失面积为392 hm2，占总流失面积的14.66%；极强度流失面积为450 hm2，占总流失面积的16.83%，剧烈流失面积为238 hm2，占总流失面积的8.90%。土壤侵蚀总量和侵蚀模数：流域平均侵蚀模数4078 t/(km2·a)，年土壤侵蚀量10.90万t，属中度流失区。

竹瓜溪小流域年平均气温15.1 ℃，极端最高气温38.1 ℃，极端最低气温-7.6 ℃，高于10 ℃的积温3842.6 ℃，无霜期239 d，年均日照时数1620 h，占日照时数的37%，太阳年辐射总量110.6 J/cm2。多年平均降水量为1182.8 mm，实测年最大降水量为1683.2 mm，年最小降水量为711.1 mm，年最大1 d降水量为165.1 mm，3 d为257.4 mm，5 d 为376.9 mm，7 d为410.3 mm，降水量季节分配不均，多集中在5—10月，占全年降水量的77%，历年平均降水量以9月份为最大，多年平均282.1 mm，占全年降水量的26%。竹瓜溪小流域位于陕南的暴雨中心边缘，持久而连续的暴雨经常发生，日降水量大于50 mm的暴雨年均出现3.7次，最多1 a出现10次，日降水量大于100 mm的大暴雨平均2～3 a出现一次，日降水量大于200 mm 的特大暴雨21 a出现一次，暴雨是本地洪水的主要成因。

3 治理措施

3.1 坡面整治

3.1.1 坡改梯措施

在坡改梯措施中，坡度小于25°，降低三到四级的坡耕地，选用较好的土质，且接近道路、村庄以及河沟，有利于实现机械化和水利化的地块建成石坎梯地。梯田埂沿等高线布设按照大弯就势，小弯取直原则。梯地地块相对集中，并配套坡面水系工程，如蓄水池、沉沙池、引、排水渠及田间道路等。田间道路与引、排水渠相结合，既能减少工程量和投资，且占耕地面积少，又便于引、排水渠的维修与管理。有灌溉条件及要求的蓄水池容积以每30 m3/口，灌溉面积以2000～333 m2确定与布设，引、排水渠及田间道路按实地调查结果设计与布设。石坎梯地以10 a一遇24 h暴雨(95 mm)为标准进行设计。

在进行断面设计时，外边坡区1∶0.2，顶宽为0.1～0.5 m，底宽为0.7～1.1 m，石坎主要布设在有石料条件的5°～15°的坡耕地内，田面最窄不低于3.5 m，坎高为1.5～3.0 m。在进行田面排水沟设计时，排水沟设在田面里侧，为一般土沟，断面尺寸为0.15 m×0.20 m，两端和坡面水沟相通。

3.1.2 坡面水系工程措施

坡面水系工程措施包括：蓄水池、水窖、沉沙池、引、排水渠及作业道路等，主要布设在新增坡改梯地块中。蓄水池布设规模：紧靠地表径流的按15～30 m3/hm2布设，有引水条件的按30～60 m3/hm2布设。引、排水渠和蓄水池相配套，注重蓄排结合，减少占地降低造价。沉沙池、蓄水池与引、排水渠相结合，形成完整的坡面水系。对于沉沙池来说，要求出水口和进水口布设在一条直线上，且断面尺寸一致，缺口底部的出水口不得高于进水口；在开始挖水窖的时候，要进行对应的分层，水平、旋转的向下挖掘，使得窖壁保持平整；沉沙池以基岩、原状土为基础布设。

3.1.3 田间道路的布设

为方便经果林和梯田的经营、耕作及运输，对果园及连片梯地布置1 km田间道路。在梯地的上面进行田间道路的布置，对于田块面积较大的，道路在其中间穿过。且田间道路与引、排水渠相结合，道路用砂石土垫层，路面宽1.0～1.5 m，两侧修建排水沟。坡面的水系、田间道路及梯田在同一时间进行放线，最初时需要将路基修好，然后做其余的工程，最终将路面修整好。施工程序包括定线、清基、铺料、整平、压实等；管理上注意雨后防冲。

3.2 沟道防护措施

本流域沟道防护的主要任务是在两岸冲刷严重的小支沟内修建谷坊6座。工程布置：对于受到冲刷较为严重的支沟，布置谷坊结构采用浆砌石砌筑，能够进行就地取材。设计标准：10 a一遇6 h 最大暴雨(90.7 mm)洪水设计。断面设计：在谷坊顶部进行溢流设计，顶部1.2 m×4.0 m×10.0 m(宽×高×长)，两侧坡比为 1∶0.3。谷坊的基础清至原状土以及微风化基岩，基槽形成的锯齿形和两岸的沟壁最终形成结合槽；砌筑时砌石应水平分层错缝砌筑，坐浆饱满，面平线直，砌体应养护至少7 d，冬季施工时需采取相应的防冻措施。

3.3 疏溪固堤措施

疏溪固堤工程建设的主要目的是疏浚河道、沟道，提高防洪标准，最大限度减少山洪灾害，进一步保护良田、作物、房屋以及人的生命和财产安全，加快山上退耕进度，将退耕还林的效果保持好。疏溪固堤工程包括整治河堤和新建河堤，治理后不降低河道行洪能力，并与上游的拦沙措施相配套。本小流域计划在万兴村万兴电站河坝及八庙村月亮田新建河堤2.5 km。疏溪固堤工程是为保护沟道低凹处农田不被洪水冲刷淹没，且保护一亩农田所需国家投资不能高于石坎坡改梯的标准，新建一些具有一定蓄水规模的小型蓄水工程，以改善农业生产条件、有效提高小流域的拦沙率。整治堰塘对堰塘进行彻底清淤，疏通放水涵管，检查有无漏水现象，并进行整修处理。对堰塘周边采用M7.5浆砌石护坡进行衬砌加固处理，衬砌厚度为0.4 m。

3.4 生态修复措施

生态修复措施布设在现有水土流失未安排人工治理措施的疏幼林地块上，发挥大自然的自我修复能力，从而达到治理的目标。小流域主要采用全封、半封和轮封3种形式划定封山类型。建立专门管护组织，落实责任；广泛宣传，提高民众保护生态用地的意识。同时制定管理制度、乡规民约来加强封禁治理措施的实施。

4 紫阳县竹瓜溪小流域水土保持工程建设效益分析

4.1 经济的效益

按照《水土保持综合治理效益计算方法》(GB/T 15774—2008)，采用动态评价的方法对竹瓜溪小流域水土保持工程进行经济效益评价。经济效益计算期按20 a，折现基准年选在建设期第一年，社会折现率按12%。总投资为785.73万元，全年运行所需要的费用只需要综合一部分的人工费用以及工程维护的材料费用，此项目计算为总投资的5%，全年运行中所需要的费用是39.29万元。竹瓜溪小流域水土保持措施直接经济效益指标如表1所示。

表1 水土保持措施直接经济效益指标 元·hm-2

项目直接经济效益为4893.94万元，各项治理措施经济效益为：坡改梯156.35万元，经果林4032.08万元，种草705.52万元；年均效益244.697万元，如图1所示。

图1 各项治理措施的经济效益

4.2 生态效益

至项目正常运行期，各项措施年蓄水效益为55.18万m3，在计算期内总蓄水效益1103.60万m3，起到减洪、缓洪、净化水质的生态效益。各项措施正常发挥效益后，年减少泥沙8.28万t，总保土效益165.60万t，年泥沙流失量由治理前的10.90万t下降到2.62万t，土壤侵蚀量下降76%，有效地控制了水土流失。工程实施后，水土流失面积治理率达100%，林草覆盖度由57.4%提高到89.5%，生态环境得到全面改善，形成以林木为主的良性循环生态系统，对减少洪、旱及泥石流等自然灾害、减少入库泥沙、净化水质、促进人与自然的和谐相处发挥了积极的作用。生态效益指标见表2，治理后水土流失改善情况如图2所示。

表2 生态效益指标

图2 治理后水土流失改善情况

4.3 社会效益

本工程实施后，增加了小流域植被覆盖度，改善了局部小气候，生产用地由治理前的1545 hm2下降到894 hm2，下降了42.1%，生态用地由治理前的2756 hm2增加到3407 hm2，增加了23.6%，项目的实施改良了土壤结构，提高了土壤有机质含量，土地利用率明显提升，增强了抗灾能力，土地生产力成倍提高，农村产业结构更加合理。水土流失面积将逐年减少，生态环境得到彻底改善，能够快速形成以林为主的良性循环生态系统，人民生活水平显著提高，居住环境及农村面貌大为改观，人与自然和谐共处，定会实现山青、水绿、人富的治理目标。工程实施后生产用地与生态用地的变化对比如图3所示。

图3 工程实施后生产用地与生态用地的变化对比

5 结 语

水土保持工程建设是发展生产的重要措施，是对自然进行改造的一项重要生产实践活动，建设小流域水土保持工程，能使居民生活条件得到改善，改变恶劣自然环境，从而提升当地的生产经济效益。丹江口库区及上游水土保持重点防治工程紫阳县任何项目区竹瓜溪小流域的治理实施，对于促进地方经济的发展、改善地域生态环境，助力送出清洁安全的饮用水，意义十分重大。