水利工程对水土流失治理的贡献与挑战

2024-05-17张春利

城市建设理论研究（电子版） 2024年11期

关键词：土壤侵蚀泥沙水流

张春利

陕西省榆林市绥德县水土保持监督检查站陕西榆林 718000

随着经济的快速发展和人口的增加，水资源紧缺和水土流失等问题日益严重。水利工程建设作为解决水资源短缺和开发利用的重要手段，必须注重保护和恢复水土资源，以确保工程的可持续性和生态环境的健康。

1 水利工程对水土流失治理的贡献

1.1 水库建设

水利工程对于水土流失治理具有重要的贡献。作为一种主要的水土保持措施，水库建设具备许多优势和功能。本部分将重点讨论水库的贡献，并详细介绍水库蓄水功能对土壤侵蚀的降低以及提供灌溉水源对农田抗旱能力和水土流失风险的减少。

水库的一个显著特点是能够蓄积大量的水资源。通过调节水流的排放，水库可以在洪水期间有效地降低河流的冲击力。当河流水位升高时，水库储存了大量的水，从而减缓了洪水的速度和冲击力，使其得以逐渐释放，减少了对下游土壤的侵蚀。此外，水库还可以通过适时泄洪，促进土壤的稳定性和保持良好的植被覆盖，进一步减少了土壤侵蚀的风险。

水库建设不仅可以用于洪水调控，还可以为农业提供可靠的灌溉水源。通过合理规划和管理水库的蓄水和排放，可以确保农田得到适量的灌溉水，增加耕地的湿润程度，改善农作物的生长环境[1]。这种稳定的灌溉水源不仅有助于提高农田产量，而且还能增加农田的抗旱能力，减少了农作物在干旱季节中受到的水分胁迫。由于缺水是导致水土流失的主要原因之一，水库的建设和灌溉提供了充足的水源，从而显著降低了农田水土流失的风险。此外，水库还具备其他功能，如发电、供水和航运等。通过水库发电，可以为社会提供清洁能源，减少对传统能源的依赖，降低碳排放。同时，水库也可以用作城市供水的重要水源，满足人们日常生活的需求。另外，水库的航运功能可以促进区域经济的发展，提高运输效率，促进贸易往来。

1.2 水土保持工程

水土保持工程采取一系列措施来减缓土壤侵蚀的发生。其中，建设防护林带和梯田是常见的措施之一。防护林带通过种植树木和灌木，形成一个自然屏障，可以有效防止风力和水流的冲击，减少土壤的侵蚀。梯田则通过修建梯级耕地，使水流能够顺利流动，并减缓其速度，从而减少水流对土壤的冲刷和侵蚀。这些措施在不同地区的实践中证明是有效的，不仅可以固定土壤，还可以改善植被覆盖和生物多样性，为农田提供更稳定的土壤环境。

另一个重要的水土保持措施是构建沟渠系统。沟渠系统包括挖掘沟渠和修建堤坝等工程措施，目的是引导和收集径流，减缓水流速度，并减轻土壤的侵蚀。通过合理规划和设计，沟渠可以帮助将水流导向指定区域，并有效地防止水流直接冲刷裸露的土壤表面。此外，沟渠还可以在农田中形成一种自然的水排放和排污系统，改善土壤的通气条件，并促进土壤中有害物质的排除。因此，沟渠系统不仅有助于减轻水土流失的风险，还可以提高农田的生产能力和土壤质量。

除了防护林带、梯田和沟渠系统，水土保持工程还采取其他多种措施来减缓土壤侵蚀的发生。例如，修建防护墙、设置覆盖物和悬挂固土网等措施可以有效地防止土壤的表层侵蚀和泥石流的发生。同时，通过对土壤进行改良和保护，如施加有机肥料和植物残渣覆盖，可以增加土壤的有机质含量，提高其保水和抗侵蚀能力。此外，合理规划和管理耕作方式，如轮作、休耕和植树造林等，也是水土保持的重要措施之一，可以减少连作连收对土壤的负面影响，保持土壤的结构稳定性和肥力。

2 水利工程对水土流失治理面临的挑战

2.1 环境影响

大规模水利工程建设往往需要改变自然水流的路径和强度，这可能导致水生态系统的破坏和改变。例如，修建水库会改变原有的河道形态，淹没大片土地和植被，破坏栖息地和生态连通性。此外，水库蓄水过程中，对下游河流的排放和调度也会对水生态系统产生影响。这些改变可能导致水生物种的迁徙和生存条件恶化，从而影响整个水生态系统的稳定性和健康状态。因此，在水利工程建设中应重视生态环境保护，并采取相应的补救措施，以减少对水生态系统的负面影响。

为了减轻对水生态系统的影响，水利工程建设应该充分考虑水生物种的生态需求和栖息地保护。在规划和设计阶段，需要进行详细的生态评估和环境影响评估，以确定工程对水生态系统的潜在影响，并提出相应的保护和修复方案。这可能包括保留部分河道的自然形态，修建鱼道和生态廊道，以确保水生物种的迁徙和栖息需求得到满足[2]。此外，需要定期监测和评估水生物种的数量和多样性，及时调整工程运行和管理措施，以保护水生态系统的健康。

在水利工程建设中，还应注意防止水体污染对水生态系统的损害。大规模水利工程通常会涉及水库蓄水和水流调度，这可能导致水体富营养化和水质下降。因此，应采取措施来减少土壤和农业面源污染物进入水体，例如通过植被覆盖和剑麻等植物过滤带来净化径流。此外，在水库蓄水和排放过程中，应定期监测水质，并采取必要的处理措施来降低污染物的浓度，以保护水生态系统的健康。

2.2 管理和控制泥沙的影响

在水流中携带的泥沙是导致水土流失的主要因素之一。当水流通过山区和土地时，会带走大量的泥沙，并将其沉积在水库底部。随着时间的推移，这些泥沙会逐渐堆积并减少水库的蓄水能力。此外，长期的泥沙堆积还可能对水库的寿命产生影响。泥沙在水库中的沉积会导致水体变浑浊，降低水库的水质，并可能对水库的结构和运行产生不利影响。

因此，在水利工程建设中，应采取措施有效管理和控制泥沙的进入，以保护水库的蓄水能力和延长其使用寿命。其中，防止土壤侵蚀是一个关键的措施。通过合理的土地利用规划和农业管理措施，可以减少土壤侵蚀，从而减少水流中携带的泥沙含量。这包括采取措施来保持土壤表面覆盖物，如植被覆盖和秸秆覆盖，以减缓降雨对土壤的冲刷。此外，通过合理的农田排水系统规划，可以避免水流对裸露土壤的直接冲刷，减少泥沙的进入水体。另一方面，水利工程建设中也应考虑对泥沙的处理和清除。在水库建设和运行过程中，可以采用沉淀池、沉砂池等设施来沉降和清除水中的泥沙。这些设施可以有效地将泥沙分离出来，并防止其在水库中沉积和堆积。此外，定期进行泥沙清淤工作也是必要的，以确保水库的蓄水能力和正常运行。

除了土壤侵蚀和泥沙处理，还可以采用一些技术手段来管理和控制泥沙的影响。例如，可以使用泥沙隔离层，将泥沙与水流分离，使泥沙沉积在特定的区域，而不会进入水库。同时，采用泥沙拦截和清除设施，如固结式泥沙拦截坝、突泥器等，可以有效地截留和清除水中的泥沙。

2.3 土地利用变化与水土流失

水利工程的建设和管理往往需要改变土地利用方式。例如，修建水库或河道疏浚可能导致大量土地被淹没或清理，农田和林地被转移或削减。这种土地利用变化可能会引发新的水土流失风险点的出现。由于土地的裸露和植被覆盖减少，原本稳定的土壤表面容易受到雨水冲刷和风蚀的影响，从而增加了水土流失的风险。因此，在水利工程的规划和实施中，需要充分考虑土地利用变化对水土保持的影响，并采取相应的措施来减少新的水土流失风险点的产生。

为了有效管理土地利用变化对水土流失的影响，需要实施一系列的水土保持措施。首先，对于因水利工程建设而出现的新的水土流失风险点，可以采取土地整治措施，如梯田建设、坡耕地阶梯化等，以减少坡面径流速度，增加土壤水分渗透能力，减少水土流失的发生。此外，可以通过植被恢复和保持措施来增加土壤表面的覆盖率，减少雨滴冲击和风蚀的可能性。这包括营造植被带、植树造林、种草等，以保护土壤免受侵蚀。

尽管水利工程被广泛应用于水土流失治理，但不恰当的农业实践可能会抵消其治理效果。例如，过度的耕作、不合理的施肥和农药使用等农业活动可能导致土壤侵蚀和水土流失的增加，从而削弱了水利工程的功效。此外，不合理的灌溉管理也可能导致土壤盐碱化和水质污染，进一步加剧了水土流失的问题。因此，为了充分发挥水利工程在水土流失治理中的作用，必须与科学合理的农业实践相结合。

在农业实践中，采取节水灌溉技术是减少水土流失的关键措施之一。通过精确计量灌溉水量、合理安排灌溉时间和频率，可以避免灌水过量和过度渗漏，减少坡面径流的形成，并减少土壤侵蚀和水土流失的风险。此外，合理施肥和农药使用也是重要的措施。根据土壤测试结果和作物需求，科学精准地施肥，避免过量的营养物质进入水体，减少水体富营养化和水质污染的风险。同样，对于农药的使用，应遵循正确的剂量和使用方式，以减少农药残留和对环境的不良影响。

除了节水灌溉和科学施肥农药使用外，保护植被覆盖也是保护植被覆盖也是减少水土流失的重要措施。植被具有根系系统，可以牢固地固定土壤，并防止雨水冲刷和风蚀。因此，保持农田和林地的植被覆盖对于减少水土流失至关重要。这可以通过种植耐旱、耐盐碱的植物或采用合理的轮作制度来实现，以确保土壤表面始终有植物覆盖。另一个有效的措施是采取水土保持工程措施，以增强水利工程的水土保持功能。例如，在水库建设过程中，可以建立护岸工程，通过构筑堤坝和挡土墙等结构来稳定岸坡，防止岸边土壤的侵蚀和溃塌，从而减少泥沙进入水库的数量。此外，水库周边的植被带建设、沟渠整治和水渠覆盖等措施也可以减少水土流失和泥沙淤积的发生。这些工程措施与水利工程的规划和设计相结合，可以最大限度地发挥水利工程的水土保持效果。

在实施水土保持措施时，需要充分考虑环境保护和可持续发展的原则。合理的土地管理和经济激励机制对于推动农民积极参与水土保持至关重要。政府可以提供相应的补贴和奖励，鼓励农民采取有效的水土保持措施。此外，加强宣传教育，提高农民的水土流失意识，并提供相关技术支持和培训，以确保水土保持措施得到正确实施。

3 解决水利工程对水土流失治理挑战的策略

3.1 环境保护措施

首先，在水利工程建设之前，进行综合的环境评估是至关重要的。通过评估，可以了解工程可能对生态系统产生的影响，并提出相应的预防和补救措施。环境评估还可以帮助确定适当的工程规模、位置和设计，以避免对生态系统造成过大的影响。因此，在水利工程规划和设计的初期阶段，应进行全面的环境评估，并将其结果纳入决策过程中，以保护生态环境的可持续发展。

其次，为了保护水库的蓄水能力和延长其使用寿命，应实施可持续的管理措施。其中包括有效的泥沙管理和水库清淤计划。通过采取合适的泥沙控制措施，如河道整治、土地保护措施和植被恢复等，可以减少泥沙进入水库的数量和速度。这些措施有助于减少水库淤积问题，保持其蓄水能力并延长使用寿命。此外，定期进行水库清淤工作，将积累的泥沙从水库底部清除出来，有助于恢复其蓄水能力和延长使用寿命。这些可持续管理措施不仅可以减少水土流失，还可以改善水库的功能和效益。

同时，应加强水土保持措施的实施，以防止水土流失的发生。水土保持包括植被恢复、护坡、建立梯田、构筑物等。通过种植适应当地气候和土壤条件的植物，可以增加土壤的稳定性，减少水土流失。护坡和构筑物的建设可以阻止水流的冲刷和侵蚀，保护土壤的完整性。此外，建立梯田可以有效地减少水流速度，降低水土流失的风险。通过综合采取这些水土保持措施，能够显著减少水土流失的发生，保护土壤资源。

另外，开展科学研究和技术创新也是解决水利工程对水土流失治理挑战的重要途径。通过研究水土流失的机理和规律，探索更有效的治理方法和技术。例如，采用先进的遥感技术和地理信息系统，可以实时监测和评估水土流失的情况，提供科学依据和数据支持。同时，开发新型的水利工程设施和装备，如生态护坡、生物防护网等，能够在减少水土流失的同时保护生态环境[3]。通过不断创新和改进，可以提高水利工程对水土流失治理的效率和效果。

3.2 综合治理和合作

为了更有效地解决水利工程对水土流失治理的挑战，需要采取综合治理和加强合作的策略。仅依靠单一的水利工程往往难以完全解决水土流失问题。因此，结合水利工程与水土保持等多种手段，形成综合治理方案是关键的策略之一。综合治理方案可以通过综合运用防治措施，最大限度地减少水土流失风险。这包括采用生态恢复、土壤保护和植被恢复等措施来增加植被覆盖和改善土壤结构，从而减少水土流失的程度和速率。在制定综合治理方案时，应根据具体情况选择适当的技术和方法，并结合各种措施的效果，以达到最佳水土流失治理效果。

水土流失治理是一个综合性问题，需要各个部门和领域的共同参与和协作。因此，加强跨部门、跨领域的合作是解决水利工程对水土流失治理挑战的关键。不同部门和领域之间的合作可以促进信息共享、资源整合和技术创新，提高治理效果。例如，通过水利部门与农业部门的合作，可以制定出更科学合理的农田水利规划，并结合农业实践推动水土保持措施的实施。同时，还可以加强环境保护部门与水利工程部门之间的合作，共同制定环境评估标准和管理要求，确保水利工程的建设和运营过程中对生态系统的影响最小化。