淺談昌圖鎮侵蝕溝綜合治理

趙 穎

（昌圖縣水利事務服務中心，遼寧 昌圖 112500）

1 區域概況

昌圖鎮位于昌圖縣境內，涉及東明村及太陽山村，區域土地總面積為3010.11 hm2，其中坡耕地913.64 hm2，占總面積的30.35%；有林地1305.61 hm2，占總面積的43.39%。

昌圖鎮為丘陵地貌與漫川漫崗過度地帶，全鎮地形地貌在昌圖縣具有明顯的代表性。項目區內水土流失導致土層流失嚴重，土壤肥力下降，土地瘠薄、砂化、生態環境惡化。侵蝕溝大多屬于水線溝，洪水嚴重威脅溝道兩側耕地。項目區內以太陽山水庫和常泰寺為基礎的旅游業正在有序發展，但殘破的溝道現狀加劇了侵蝕溝的發展，制約當地旅游業的發展勢頭。

2 侵蝕溝現狀

區域內現有侵蝕溝55 條，根據《東北黑土區侵蝕溝治理專項規劃（2016-2030）標準，大型侵蝕溝為面積大于1.4 hm2，中型侵蝕溝為面積0.3 hm2～1.4 hm2，小型侵蝕溝面積小于0.3 hm2。據此標準，區域內中型溝28 條，小型溝21 條。其中東明村14 條，中型溝1 條，小型溝13 條；太陽山村41 條，中型溝27 條，小型溝14 條。侵蝕溝總長19873.4 m，占地面積18.35 hm2，溝底平均比降在0.46%～13.36%之間，全部為發展溝。侵蝕溝岸坎陡峭，植被稀少。侵蝕溝岸坎多為土質，上游支毛溝溝底大多為土質，中游侵蝕溝溝底多為土質或含土細沙，下游侵蝕溝多為中沙或含礫石粗沙。根據現場調查發現，現有周邊地形及人為活動有利于侵蝕溝的發展，并且侵蝕溝發展迅速。

侵蝕溝坡面上游總體植被較好，大多為林地，在下游近侵蝕溝的部分為坡耕地。雨水依地形，隨道路，自上而下，在上游形成洪水，順溝道排下。因坡面起伏明顯，坡面匯水暢通，形成了比較固定的功能性排水溝道。侵蝕溝邊坡來水不明顯。項目區內地形總體上游陡峭，下游平緩，表現出在侵蝕溝上，侵蝕溝上游主要以下切和擴張為主，下游主要以擴張為主。

3 治理措施

昌圖鎮侵蝕溝大多屬于水線溝，形成原因是上游雨水沖刷。據此，采取工程措施和植物措施結合的治理方案，在侵蝕溝上游實現擋水、攔沙，減少流量，以防溝道再次發展；下游要防止溝道擴張。

3.1 工程措施

3.1.1 溝道削坡整形措施

根據侵蝕溝所處位置及溝道的邊坡比，對一些侵蝕溝進行削坡整形，以維持坡面穩定的功效。本次設計削坡整形根據治理侵蝕溝措施的為直線削坡，削坡斷面設計根據區域內土壤物理特性及其邊坡穩定系數確定。

（1）直線削坡整形措施典型侵蝕溝

設計以QSG-10 號侵蝕溝為例說明，溝長109 m，上口平均寬5.13 m，下口平均寬2 m，平均深1.46 m。

（2）直線削坡溝道削坡斷面設計

QSG-10 號侵蝕溝，采用直線削坡進行治理，削坡角為35°，削坡的土方平實的鋪在溝底。削坡寬度計算公式如下：

式中：L為削坡的寬度，m；H為侵蝕溝的深度，m；β 為削坡角（35°）。L1為侵蝕溝溝道上口寬，m；L2為侵蝕溝溝道下口寬，m。

經過計算，QSG-10 號侵蝕溝削坡寬度為L為0.55 m。

QSG-10 號侵蝕溝采用削坡治理之后，上、下口寬分別為為6.22 m 和2.13 m，侵蝕溝深魏1.36 m，具體見圖1。

圖1 QSG-10 號削坡典型設計圖

3.1.2 溝頭防護

本次治理方案根據實際情況布設了兩種形式的石籠溝頭防護，一種布設在有明確的溝頭，匯水量大且溝頭下切嚴重的侵蝕溝溝頭；另一種為路邊排水溝或河道水流沖刷嚴重的初始位置，由于這兩種形式的溝道還需要滿足走水和行洪的需要，在侵蝕不嚴重的地段是不需要進行治理的，故將侵蝕初始位置作為溝頭進行綜合治理，防止溝岸擴張及溝底下切。這兩種石籠溝頭防護都是根據侵蝕溝溝頭處形狀鋪設石籠，區別主要在第一種需要修消力池。

（1）第一類石籠溝頭防護典型設計

選取的典型溝頭是QSG-43 號侵蝕溝，削坡整形后，溝頭段地面高差3.97 m，溝頭上口平均寬15.5 m，溝頭下口平均寬4.5 m，見圖2。

圖2 QSG-4 號溝頭石籠溝頭防護斷面圖

1）最大來水量

本區10 a 一遇年最大6 h 降雨量103.95 mm，K10%=1.75，K5%=2.16，CS=2.03（CS=3.5CV），CP=1.52。最大徑流量計算公式如下：

式中：Qm為最大徑流量，m3/s；F為匯水面積，0.33 km2；Cp為最大徑流量參數，1.52。

經計算，最大洪峰流量0.59 m3/s，設計斷面尺寸可以滿足最大洪峰流量的行洪需求。

2）消力池長度（L）計算

采用下式計算：

式中：L為消力池長度，m；H0為溢水口水深，0.5 m；H' 為跌差，3.97 m；

經計算，L=4.22 m，消力池長度為5 m。

（2）第二類石籠溝頭防護典型設計

選取的典型溝頭是QSG-28 號侵蝕溝，削坡整形后，溝頭段地面高差3.79 m，溝頭上口平均寬17.7 m，溝頭下口平均寬9.1 m，從溝頭開始向下游布設，共布設50 m 長，石籠一直延伸到溝邊雙側各0.5 m 處，進行壓頂處理，見圖3。

圖3 QSG-28 號石籠溝頭防護典型設計圖

本區10 a 一遇年最大6 h 降雨量103.95 mm，K10%=1.75，K5%=2.16，CS=2.03（CS=3.5CV），CP=1.52。最大徑流量計算公式如下：

式中：Qm為最大徑流量，m3/s；F為匯水面積，0.5 km2；Cp為最大徑流量參數，1.52。

經計算，最大洪峰流量0.77 m3/s，設計斷面尺寸可以滿足最大洪峰流量的行洪需求。

3.1.3 溝道灘岸防護措施

（1）石籠護坡護底

對于小斷面的侵蝕溝，如果溝底下切和溝岸擴張同時存在的，為保證侵蝕溝的排水斷面，采用石籠護坡護底進行治理。該方法既保留了原有溝道的過水斷面，保障排水暢通，又穩固了侵蝕溝。

典型設計選取QSG-22 號侵蝕溝，侵蝕溝長120 m，上口平均寬7.55 m，下口平均寬3.65 m，平均溝深2.38 m。對侵蝕溝邊坡進行削坡整形后布設石籠護坡護底。在措施起始位置為了保證布設的石籠護坡不起到阻水的作用，需要對溝道邊坡進行開挖，使布設石籠護坡的坡面與原溝坡面保持在同一水平面上，具體見圖4。

圖4 QSG-22 號石籠護坡護底設計圖

（2）石籠順壩及配套石籠護坦

1）設計內容

石籠順壩及配套石籠護坦措施主要布設在溝道凹岸處，部分溝道凹岸受水流持續沖刷，侵蝕嚴重，為了使溝道凹岸處不再繼續向外擴張，采用該措施治理。

2）斷面設計

石籠順壩采用的形式為0.8 m×0.8 m×20 m（底寬×高×平均布設長度）的石籠，將溝道凹岸處的土方開挖換填成設計尺寸的石籠，并使換填后的石籠與原溝道邊坡保持在同一水平線上，平順連接，使水流順利通過。為防止末端有挑流現場沖刷對岸，在石籠末端的對岸沿原溝道岸坎修筑一段石籠順壩，該順壩與對岸順壩斷面保持一致，并將修筑長度計入該處石籠順壩的總長度。

配套石籠護坦措施尺寸為0.5 m×溝道底寬（高×底寬），長度與石籠順壩長度保持一致，每段平均布設長度20 m。將溝道凹岸處溝底開挖成設計尺寸，并換填成石籠，見圖5。

圖5 石籠順壩及配套石籠護坦平面圖

3.2 植物措施

為了防止溝邊坍塌，在溝坡和溝底種植溝坡防護林和溝底防沖林［1]。

（1）造林圖式見圖6、圖7。

圖6 溝坡防蝕林造林圖示

圖7 溝底防沖林造林圖示

（2）樹種：根據當地氣候和土壤等條件決定種植灌木柳（柳條），3 a 生植株。

（3）造林技術措施。造林整地，整地方式為小穴整地，穴徑0.2 m，穴深0.3 m～0.4 m，隨整地隨造林；造林（種草）方法及季節，秋季造林，坑植插條造林。在溝底谷坊之間插柳，株距0.5 m，行距0.5 m，造林密度40000 株/hm2，插入地下0.3 m～0.4 m。

（4）補植：用大一年苗齡的同種樹苗進行補植,補植時間最好在秋季。

（5）溝坡防護林和溝底防沖林布設：項目區共布設12 條侵蝕溝營造溝坡防蝕林，造林面積2.63 hm2，苗木用量105200株。布設20 條侵蝕溝營造溝底防蝕林，防止溝邊坍塌，造林面積5.31 hm2，苗木用量212400 株。

4 輔助措施

在治理過程中，利用現有的砂石路和田間路，運送施工需要的油料、水泥、鋼筋、木材和苗木、種子等物資和物料，對標準低的路段可填砂石料提高標準。項目區結合現有道路的同時，整修作業路9.95 km。

（1）選線原則

1）根據作業路的使用性質、任務，合理利用地形地勢，選擇作業路線。

2）路線選擇要少占耕地，減少因征地而增加的成本。

3）作業路主要是連接原料場地和工地，合理利用流域內原有田間道路，對標準低的路段進行修整，提高標準。

（2）道路設計

路基要結合流域自然條件進行設計，合理地利用修建截流溝、挖排水溝未利用修筑路基，充分利用現有道路，少占耕地。路基填土最小高度根據實際水文、地質情況而定，不受地面水和地下水的影。路基軟弱段應鋪設塊石、碎石基礎。施工季節以夏、秋季為主，路面材料可就地取材。

道路最大縱坡不超6%，相應坡長不超過500 m；路面寬度為3 m。路面設置2%的雙向橫坡，不設置排水溝見圖8。

圖8 作業路剖面示意圖

5 結語

本文在分析昌圖鎮侵蝕溝現狀的基礎上，提出了工程措施和植物措施相結合的治理方案，隨著治理措施的有序實施，坡耕地土壤侵蝕被有效控制，基本農田得到有效保護，為農業可持續發展奠定了堅實基礎。并且工程措施結合林草措施治理侵蝕溝水土流失，使土壤養份及土體結構得以保蓄和逐年改善，區域內的生態平衡機制重新轉入正軌。