陜南山區某侵蝕沖溝的規劃整治與利用

雷曉鋒

陜南山區某侵蝕沖溝的規劃整治與利用

雷曉鋒

針對陜西省旬陽縣黨家壩沖溝實際情況,在充分地質環境論證的基礎上采用了清表整型、填挖結合、鋪設盲溝、設置擋墻等一系列簡單實用的工程措施對其進行了綜合整治,工程顯示效果良好,為同類工程治理提供了指導。

侵蝕沖溝,地質環境,綜合治理

1 概述

土壤侵蝕是當今世界普遍關心的重大環境問題,土壤侵蝕導致嚴重的水土流失已成為限制當地經濟發展的主要因素之一[1-5]。我國西北陜南山區,因其特殊地理、生態環境類型,沖溝侵蝕是其突出的環境問題[1-5]。沖溝侵蝕導致土壤劣化,造成土地資源嚴重浪費,同時也是河流泥沙的重要來源。沖溝系統的發育進一步加劇了水土流失過程,吞噬可用土地資源,使土地變得破碎,限制農業機械化作業,對農業生產危害極大[6-10]。研究表明,雖然溝蝕不如面蝕范圍廣,但它對土地的破壞程度遠比面蝕嚴重。引起沖溝侵蝕的原因錯綜復雜,地層巖性和巖組特征是引起侵蝕的內在因素;自然環境與外力荷載的破壞性作用則是導致災害的外在因素;當土地利用由林地變更為農地時,溝蝕的發生演化速度明顯加快,表明人類活動也加速了山地沖溝的發育。不同的侵蝕原因會造成不同的侵蝕后果,受侵蝕的過程有的速度較快,有的則較慢。

對沖溝系統的治理、改良和合理利用,不僅遏制了土地退化,維護和提高了土地生產力,也有利于發展生產,改善生態環境,產生了巨大的社會經濟效益和生態環境效益。

2 沖溝整治區地形、地貌及地層巖性

2.1 地形、地貌

陜南山區旬陽縣黨家壩沖溝位于旬河右岸黨家壩滑坡體兩側,黨家壩滑坡體地貌單元屬于旬河右岸一級階地后緣,上覆全新統殘坡積物,地形呈緩坡型,向河流方向傾斜;滑坡體中部和后部物質則位于旬河右岸二級階地之上。

黨家壩滑坡兩側各有一條沖溝,其中西側沖溝發育,東側沖溝不發育。沖溝位于坡體兩側,沒有同源,在坡腳下交匯,然后延伸到附近河流,西側沖溝長度約 200m,深度約 9m～12m。

沖溝區設計填方處理,填筑區根據地形條件分為兩類地段,下部干溝地段,編號 A區;側部支溝地段,編號 B區。主要治理地段為 A區,B區只作部分處理。

2.2 地層結構

區內有多層局部滯水,水量不大,沒有形成統一的潛水面,滯水段含水量相對較高,飽和度一般為 80%～90%。

地下水主要來源于側向補給,由于坡體兩側均有沖溝,有利于大氣降水以地表徑流形式排泄,因而大氣降水的入滲補給量較小。坡體地下水主要向坡體前緣和兩側側溝運移排泄。

3 沖溝整治設計與施工

3.1 準備工作

3.1.1 坡面清理

施工前需對現有沖溝表面進行坡面清理,清除深度要求以見原狀土為宜。

3.1.2 坡面整理

坡面清理完成后,為保證填筑施工質量,對溝面進行整理,需要整理成臺階狀,溝形較緩處臺階高 0.5m左右,較陡部位約1.0m,見圖 1。

3.1.3 初始碾壓

在完成 3.1.1～3.1.2工序作業后,需對溝面進行夯實作業。因為填方改變土層初始承重條件,碾壓以提高表層土的強度。

3.2 疏排水設計

3.2.1 盲溝

考慮到項目區的地理氣候因素和沖溝的匯水面積較大等因素,在初始地形溝底設置盲溝,盲溝寬度 150 cm,深度 100 cm,盲溝底縱向坡度,不宜小于 1.0%,用漿砌石襯砌,溝內用 50mm～100mm粒徑卵石或者碎石填塞密實,最小粒徑不能小于 50mm,最大粒徑不能超過 100mm。

3.2.2 底部砂卵石墊層

考慮溝壁和填筑體內部的來水疏干,保證自然排泄途徑的暢通,在填筑施工前,需在填土底部設計 30mm～50mm的砂卵石墊層。砂的最小粒徑不小于 0.5mm,卵石最大粒徑不大于 100mm。

3.3 填方措施

A區根據最終填筑高度,可分2m～3m高度分別按臺階依次排列,臺階寬度 2m,坡面坡度 1∶1.50,密實度不小于 0.92。B區坡面坡度 1∶1.75,采用一級坡,密實度不小于 0.90,具體如圖 2所示。

3.4 支擋設計

在A區前緣,接近公路路基部位和 B區與 A區結合部,在坡底設置 1m～2m高的擋土墻,用于保護坡腳,擋土墻具體設計參數見圖 3。

3.5 表層排水措施

3.5.1 截排水溝設計

在 B區前緣、后緣設置截水溝,在坡腳擋土墻根部設置排水溝,在所有溝連接的由陡變緩處設置消能池,具體尺寸見圖 4。

3.5.2 干線排水管的埋設

干線排水管的尺寸為 1 000mm口徑(內徑),管材為鋼筋混凝土。從填方整平坡面往下至管心埋深為 1.5m～2.0m,管底設置 30mm～50mm砂墊層。管底坡度可根據自然整平地形而定,不小于 1%,見圖 5。

每隔 50m設置一個檢查井,地下管道及其附屬構筑物的地基宜設置 30mm～50mm厚的灰土墊層。管道宜敷設在 30mm～50mm的砂墊層上。檢漏井應設置在管溝末端和管溝沿線分段檢查,并應防止地面水流入井內,應設置深度不小于 300mm的集水坑,并應使積水能及時發現和排除。

進水口和排水出口管宜敷設在鋼筋混凝土套管或管溝中。管溝內徑 1 000mm,長度不小于 5m;如為套管則套管內徑應與干線排水管外徑匹配,長度不小于 5m。

3.6 維護管理

應對施工場區內的建筑、管道、地面排水、環境綠化、邊坡擋土墻等認真進行維護管理。排水管網系統,應經常保持暢通,遇有漏水或故障應及時檢修。需經常檢查排水溝、雨水明溝等的使用狀況,如發現開裂、滲漏、堵塞等現象,應及時修補。

4 工程經驗與討論

經過上述治理后,該沖溝完成了綜合治理,既考慮到了自然地理因素,又考慮到了后期使用要求。對于自然來水的疏干主要靠坡面截排水,對于排不凈的,水量已經有限,可用盲溝導排。對于進入坡體內的水,可依靠碎石墊層導排。對于明排入暗,可通過檢測井+消能池導引入地下排水管干線。尤其要注意填方區靠近河流或者路基端的施工質量。擋土墻埋入 1m是為了保護坡腳,增強抗滑能力,套管保護是為了防止排水管出露段的破壞和失效,導引段是為了防止沖刷坡腳。在進行上述施工時,一定要考慮不同來水,不同措施,不能貪圖簡單。排水途徑單一,這樣容易形成不良土層,影響填筑區的后續使用。該沖溝完成了綜合治理后,工程顯示效果良好,可為同類工程治理提供借鑒。

[1]朱顯謨.黃土區土壤侵蝕的分類[J].土壤學報,1956,4(2)：99-102.

[2]陜西省水土保持局.水土保持[M].北京：農業出版社,1972.

[3]陳永宗.黃土高原現代侵蝕與治理[M].北京：科學出版社,1998.

[4]楊國鋒.陜北黃土地區公路邊坡沖蝕破壞與防治對策研究[D].西安：長安大學學位論文,2005.

[5]楊京平.生態恢復工程技術[M].北京：化學工業出版社,2002.

[6]胡世雄.坡面土壤侵蝕臨界坡度問題的理論與實驗研究[J].地理學報,1999(54)：347-356.

[7]蒲勇平.長江流域生態修復工程的意義及對策[J].水土保持通報,2002(22)：9-11.

[8]鄭粉莉.發生細溝侵蝕的臨界坡長與坡度[J].中國水土保持,1989(8)：23-24.

[9]鄭粉莉.坡耕地細溝侵蝕影響因素的研究[J].土壤學報,1989,26(2)：109-116.

[10]陳 棣.漫川漫崗區溝道侵蝕的預防治理[J].黑龍江水專學報,1992(sup)：64-66.

On planning treatm ent of som e erosion valley ofmountainous areas in south of Shannxi and its application

LEI Xiao-feng

According to the facts of the valley of Dangjiaba in Xunyang county in Shannxi,the paperadop ts a series of simple and app lied topics including the surface clearance and the type,the combination between filling and excavating,the layout of b lind drains,the allocation of retaining wall based on the sufficientgeological environmental theory,and proves the effect is better by the projects,so as to p rovide the direction for similar project treatment.

erosion valley,geological environment,comp rehensive treatment

TU499

A

1009-6825(2011)03-0067-03

2010-10-18

雷曉鋒(1974-),男,工程師,西安公路研究院,陜西西安 710054