克山县古北乡侵蚀沟治理措施分析

孙艳坤

(齐齐哈尔市水利科学研究院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

1 项目概况

克山县古北乡东胜村距离克山县城区7km，面积1.84km2。本次侵蚀沟治理工程区是东胜村水土流失最严重的区域之一，工程区内有大小侵蚀沟主沟3条，支沟7条，总长度1123m，占地1.52hm2，侵蚀沟的发展导致区域内土地支离破碎，土壤侵蚀极为严重，以部分面蚀和沟蚀为主要侵蚀形式的生态灾害逐年加剧，严重威胁区域农业生态系统稳定及人民群众生命财产安全。本次治沟综合措施采取工程与植物措施相结合的方式，以植物措施蓄水固土，以工程措施拦截径流，蓄滞泥沙，群体防护、分段拦蓄。

2 侵蚀沟治理措施

本项目采取的工程措施和植物措施主要有：营造水土保持林1.00hm2，全部为灌木林，修建沟头浆砌石跌水6处，沟顶浆砌石防护1处，干砌石谷坊11座，编柳谷坊12座。

2.1 工程措施

浆砌石跌水：侵蚀沟沟头前进速度较快，威胁农田道路及两侧耕地安全，为了防止沟头的继续发展，在侵蚀沟沟头段削坡整修后，布设浆砌石跌水防护措施，既可作为排水通道，又起到稳定沟头的作用。

谷坊：其主要作用是巩固并抬高沟床，制止沟底下切，同时也稳定沟坡、制止沟岸扩张。按照顶底相照原则设计谷坊座数，按照沟道的径流量和冲刷程度确定谷坊高度。根据侵蚀沟土质情况和投资要求，主要设计为柳谷坊和干砌石谷坊。

2.2 植物措施

沟坡防蚀林：沟坡削坡整地后造林，以稳定沟岸，防止沟壑横向发展。防蚀林全部为灌木纯林，树种选用灌木柳。

沟底防护：其主要作用是巩固沟床，制止沟底下切。沟底整地后挖槽铺柳捆，配合谷坊群建立沟底防护林、速生丰产林，既可使沟道稳定，又可获得经济效益[1]。

沟底防冲林：沟底整地后造林，巩固沟床。防冲林全部为灌木纯林，树种选用灌木柳。

3 措施设计

3.1 浆砌石跌水设计

1)措施的目的、作用及原则：侵蚀沟沟头前进速度较快，威胁农田道路及周边耕地安全，为了防止沟头的继续发展，在侵蚀沟沟头段削坡整修后，布设浆砌石跌水防护措施，既可作为排水通道，又可起到稳定沟头的作用。

2)适用范围：沟头高差较大且沟头发展迅速的沟头。

3)设计标准：10a一遇6h最大降雨量。

4)措施布设位置、立地条件：沟头以上集雨面积较大，来水较多，水势较强的侵蚀沟头。

5)设计参数：浆砌石跌水设计参数见表1，浆砌石跌水断面见图1、图2。

表1 沟头跌水设计要素表

图1 浆砌石跌水纵剖面图(单位：cm)

图2 浆砌石跌水横剖面图(单位：cm)

3.2 干砌石谷坊设计

沟底沿纵坡布设谷坊群，巩固并抬高沟床，制止沟底下切。

3.2.1 设计标准

10a一遇最大6h暴雨标准。

3.2.2 使用范围

侵蚀沟下切严重，坡度较陡、易受冲刷侵蚀的部位。

3.2.3 来水量计算

来水量计算，根据设计标准和谷坊的位置，从图中量得谷坊上游集水面积。则设计频率洪峰流量为：

(1)

式中：Qmp为设计频率洪峰流量，m3/s；Kp为设计频率模比系数，Kp=1.67；K5%为20a一遇模比系数，K5%=1.94；Cp为20a一遇最大径流模数，Cp=4.0m3/km2·s；F为集雨面积，km2。

表2 沟道来水量计算表

3.2.4 断面设计

根据沟道实际情况，设计干砌石谷坊2种：

1)干砌石谷坊一：高度1m，顶宽1m，底宽2m，上游坡比1∶0.2，下游坡比1∶0.8，中间留1.0m宽、0.2m高矩形溢洪口，见图3。

图3 干砌石谷坊一纵横断面图(单位：cm)

2)干砌石谷坊二：高度2m，顶宽1m，底宽3m，上游坡比1∶0.2，下游坡比1∶0.8，中间留1.0m宽、0.5m高矩形溢洪口，见图4。

图4 干砌石谷坊二纵横断面图(单位：cm)

溢流口泄流量：

Q=Mbh3/2

(2)

式中：Q为溢流口泄流量，m3/s；b为溢洪口底宽，m；h为溢洪口水深，m；M为流量系数，一般采用1.55。

据此计算Q1=0.54m3/s和Q2=0.14m3/s，满足设计标准洪峰流量要求。

3.3 编柳谷坊设计

1)设计标准：10a一遇最大6h暴雨标准。

2)实施部位：小型发展沟或半稳定沟较活跃的沟底。

3)设计原则：按照顶底相照的原则规划柳谷坊座数；按照沟道的径流量和冲刷程度确定谷坊高度。

4)编柳谷坊设计：编柳谷坊顶宽1.5m，高度为1.0m，边坡为1∶1。修建编柳谷坊时，垂直水流方向设木桩3排，排间距0.5m，编柳上填土。沟底每排木桩处开挖基沟，基沟深0.4-0.5m，基沟宽0.2m，见图5。

图5 编柳谷坊标准横断面图(单位：cm)

编柳谷坊施工时，应先横过沟道定线，开挖深0.5m、宽0.2m的基沟，两端切入沟坡1.0m，然后每隔10-15cm把柳条埋入土中，敷土踩实，以利成活。再每隔0.3-0.5m钉上木桩，桩高0.8m，并用细柳编篱，即成编柳谷坊，最后在谷坊上填土，以便拦淤，见图6。

图6 编柳谷坊示意图

3.4 沟底防护设计

1)适用范围：侵蚀沟发育活跃，沟道下切、沟岸坍塌严重，沟口较宽的沟段。

2)设计标准：10a一遇洪水。

3)断面设计：由于本次治理的排水沟落差较大，沟头经沟头防护设计后，沟道底部设计栽植防护林。

从浆砌石跌水出口顺水流方向在沟底铺设30cm厚柳捆，每间隔1.5m用一排木桩固定，木桩直径7cm，长1.5-2m。在木桩处用10cm柳条梱横向编篱，压在纵向柳梱之上，再用8号铅丝将10cm横向柳梱与木桩绑扎在一起，使之互相连接成一个整体[2]。

断面图如图7所示。

图7 沟底防护纵断面图(单位：cm)

施工注意事项：必须按各部位尺寸把柳条捆扎结实；柳条梱之间也用土填实，防止冲刷，利于柳条成活；开挖基槽必须是挖方；竣工后需要覆盖0.3m厚表土并压实，利于柳条成活[3]。

3.5 侵蚀沟造林设计

1)措施的目的、作用及原则：根据项目区立地条件，选用速生丰产树种营造沟道防护林，提高林草覆盖率，拦截、调节沟道径流，防止沟道冲刷，蓄水保土。

确定造林树种的基本原则是“适地适树”，以适生的乡土树种为主。

2)适用范围：沟坡侵蚀扩张迅速、沟底下切比较严重的沟道。

3)设计标准：设计标准是在对该区进行实地调查的基础上，汲取以往的造林经验，以立地条件类型为依据，考虑各地自然条件的差异性，结合现有栽培水平进行设计。

4)措施布设位置、立地条件：水力侵蚀严重的沟坡及沟底。

5)造林树种及密度：树种为灌木柳，株、行距均为0.3m。

6)抚育措施：抚育年次：第一年二次；第二年二次。

7)造林图示：沟坡和沟底扦插灌木柳，行距0.3m，株距0.3m。

造林图示见图8、图9。

图8 沟坡防蚀林示意图

4 结 论

克山县古北乡东胜村侵蚀沟专项治理工程完成10条侵蚀沟，治理水土流失面积共 1.52hm2。工程实施后，一是改善了生态环境，减少河道及水利工程的泥沙淤积，提高防洪减灾能力；二是沟头溯源侵蚀和沟岸扩张得到有效控制，下游耕地得到有效保护；三是保护工程区内黑土资源、改善区域生态环境和农业基础设施条件，提升了人们的生活质量，为项目区经济社会发展奠定了良好的基础。