水土流失治理技術探討

孔垂勇

摘 要：水土流失治理技術是一項復雜的、多學科的綜合性技術，水土流失治理是以改善生態環境為目的，保持水土為重點。在工程規劃過程中必須樹立長遠觀，走工程治理和生物治理相結合的道路。使工程能永續利用，長期發揮效益。

關鍵詞：水土流失特點;危害;工程治理措施;生物治理措施;綜合治理

一、水土流失特點

宣威市水土流失具有以下特點：一是量大面廣，二是以面蝕為主，三是季節性強。在遭遇強暴雨，會造成突發性的山洪災害。

二、水土流失的危害

水土流失造成土地資源的嚴重破壞，導致生態環境惡化，生態平衡失調，水旱災害頻繁

三、工程總體規劃

1.指導思想和建設原則

（1）指導思想。應以改善生態環境，促進農業增效，農民增收，調整農業產業結構為目的，推動區域農村經濟的快速增長，使項目區農民能夠盡快脫貧致富。

（2）建設原則。①遵循因地制宜原則;②力求做到投資少，見效快，效益高的原則;③以增強農業產業后勁，實現農業產業的可持續發展的原則。

四、水土流失治理規劃

1.設計原則。水土流失治理是以改善生態環境為目的，因此在工程規劃過程中必須樹立長遠觀，走工程治理和生物治理相結合的道路，合理安排。

（1）工程總體規劃、合理布局、因害設防、突出重點、先急后緩的原則;（2）走工程治理和生物治理相結合的原則，工程治理先行，生物治理隨行，標本兼治;（3）施工設計科學、合理、實用，應盡量減少投資、增加受益面的原則;（4）質量第一的原則。

2.工程治理技術方案。根據水土流失治理工程的需要，在項目總體規劃的指導下，合理確定治理范圍、壩址選擇和壩型選擇。

（1）工程治理設計。①設計標準。流域攔砂壩工程設計防御標準為10年一遇3～6h最大暴雨。②斷面設計。A.斷面選擇。經過對流域內地形、地質、建筑材料、勞力、技術、經驗等多種因素綜合考慮，確定流域內的攔砂壩類型為兩種，即干砌石攔砂壩和漿砌石攔砂壩。B.斷面設計。攔砂壩的類型按高度分為1.0米、1.5米、2.0米、2.5米、3.0米五種，溢流口設在攔砂壩的頂部，采用矩形斷面。C.穩定性計算

a作用力計算：

①壩體自重

G=VΥdb

式中：G—壩體重力，kn;

V—壩體橫斷面積，m2;

Υd—壩體容重，kn/m3;

b—單位寬，取b=1m計算。

②淤沙壓力

Pa=1/2ΥcH2tg2（45°-Φ/2）b

式中：Pa—壩前泥沙壓力，kn;

Υc—堆沙容重，kn/m3;

H—壩前淤積高度，m;

Φ—淤積物的內摩擦角。它與堆沙容重有關，兩者之間的數值關系見下表。

Φ—Υc數值表

Υc（t/m3） 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3

Φ（°） 0.0066 0.035 0.129 0.372 0.89 2.00 3.90 7.24 12.9 20.9 33.3

③壩基揚壓力

P=1/2ΥHBα1b

式中：P—滲透揚壓力，kn;

B—壩底寬度，m;

Υ—水的容重，kn/m3;

H—壩高，m;

α1—基礎接觸面積系數，α1=1。

b壩體抗滑穩定計算：

壩體是否滑動，主要取決于壩體本身重量壓在地面所產生的摩擦力大小。如果摩擦力大于水平推力，則壩不會滑動。壩的抗滑穩定計算公式如下：

Kn=（∑Wi+Pay）f/Pax

式中：Kn—抗滑穩定安全系數;

∑Wi—為攔沙壩自重、直接作用在壩體上的淤砂自重、地基水的揚壓力代數之和。

Pax、Pay—按朗肯土壓力理論計算的主動土壓力的水平和垂直向的分力，主動土壓力計算公式見式5-2。

f—摩擦系數，結合基巖情況按有關規范選取。

c壩體抗傾覆穩定計算

壩體是否傾覆，主要取決于壩體本身重量所產生的抗傾力矩。如果抗傾力矩大于傾覆力矩，則壩不會失去穩定而傾覆。壩的抗傾覆穩定計算公式如下：

Ks=（∑WiLi+PayLy）/PaxLx

式中：Ks—抗傾覆穩定安全系數;

∑WiLi—壩體垂直力矩總合，KN.m;

Li、Ly、Lx—分別為重力、揚壓力、垂直主動土壓力、水平主動土壓力力臂，m;

d穩定計算結論：

根據以上作用力計算公式，對設計的攔砂壩進行穩定計算，其抗滑穩定安全系數Kn大于1.05和抗傾覆穩定安全系數Ks大于1.5，滿足抗滑、抗傾覆穩定要求。計算結果詳見表5-10。

③壩址選擇。壩址選擇依地形地勢而定：A.在侵蝕溝坡度平緩的地段，上一道壩的壩腳應在下一道壩的壩頂按兩壩之間的距離自然淤沙的3%坡度進行放線。B.陡坡地段，應盡量避免。C.壩址要求選在“口小肚大”的地方提高攔砂效益。

④道數設計。根據侵蝕溝的長短、落差以及水土流失的情況，合理確定壩的數量。

⑤壩型設計。壩型的選擇應以矮壩、小壩為主。

⑥壩體設計。攔沙壩壩體采用5#水泥沙漿毛塊石支砌或干砌毛塊石，要求塊石小面不得小于25厘米，分層支砌時錯縫。

（2）施工要求。①壩軸線基礎開挖至堅實的基巖或土層，基槽鑿成鋸齒，兩岸溝壁開成結合槽;②攔砂壩施工材料要選石質堅硬，無風化變質，砌筑時大塊石鋪底，空隙用小石填滿;③壓頂戴帽要保證砼厚度和質量。

3.生物措施治理設計

水土流失治理的生物措施，應在侵蝕溝內或兩側栽植水保林，防止地表沖刷。

（1）設計原則。①以改善立地條件和生態環境質量為目標，堅持生態效益優先，兼顧經濟效益;②適地適樹，因地制宜。

（2）設計標準。成活率當年達85%以上，三年后保存率80%以上。

（3）樹種選擇。樹種選擇應遵循適地適樹的原則，選擇根系發達，速生，郁閑快，耐干旱的樹種。①溝的兩側邊坡由于土壤干燥，濕度小，采用耐干旱瘠薄的速生樹種造林;②在溝內干旱，坡度大的地段，采用蘗生能力強，耐干旱的灌木樹種進行造林;③邊坡較陡的地段，設計采用一部分藤蔓植物進行栽種。

（4）造林方式。采用植苗造林和播種造林。

（5）造林密度。造林密度選擇是否合適，關系到造林地塊郁閉快慢，一般采用株行距1.5×2米，或2×2米。

（6）整地方式和整地規格。整地方式均采用穴狀整地：規格為30×30×30厘米，

（7）苗木規格。為確保造林質量，必須采用良種壯苗，苗木質量規格依樹種而定。

（8）苗木移植。苗木移植質量的好壞，直接影響造林成活率，因此營養袋苗移植在起苗后，裝車時應分層裝好，嚴禁亂倒亂放，起苗時必須用手將營養袋托起，嚴禁拔苗.苗木運到定植地后，將營養袋撕去，不弄散營養土，也不能用手將營養土捏緊.使幼苗根系不能舒展，影響造林成活率，移栽時根系要舒展，回土要壓實。

參考文獻：

[1]《公路水土保持 》江玉林等，科學出版社.

[2]《開發建設項目水土保持》賀康寧等，中國林業出版社.

[3]《水土保持生態工程規劃與設計及其參考案例》游尚官等，黃河水利出版社.

[4]水利部全國水土流失動態監測規劃（2018年-2022年）.