干渠節水改造工程水土流失預測及防治措施

賈國賢

（新疆維吾爾自治區水利科技推廣總站，新疆 烏魯木齊 830000）

1 背景

提高渠系水利用系數是灌區現代化發展中基礎設施配套的重點工作之一。采用渠道防滲技術后，一般可使渠系水利用系數提高到0.60～0.85，比土渠提高50%～70%。麻扎干渠由于修建之初就受到工程投資、材料、施工水平等因素影響，再加設計標準偏低，建成運行至今已存在破損嚴重，輸水保證率低等問題，還導致灌區水土流失、水資源利用率降低，灌溉水成本不斷加大，嚴重影響了灌區渠系工程效益發揮，灌區現代化發展受到影響。為充分發揮灌區灌溉系統的工程效益，提高灌溉水利用系數，促進地區國民經濟持續發展，對灌區實施續建配套與節水改造勢在必行，而在此過程中水土流失的防治尤為重要。

2 項目區水土流失及防治現狀

2.1 項目區水土流失現狀

麻扎干渠節水改造工程項目區域內地表組成物多為風力侵蝕作用最敏感的粉細砂土，大風時極易被運移，在節水改造施工過程中，項目區原有的防護林被砍伐，裸露的土體在夏季炎熱季節，固結能力急劇下降，風蝕危害十分嚴重。據沙雅縣氣象站資料顯示，項目區域內多年平均最大風速為12.00 m/s，多為東北風，大風天氣3—10月中旬，占全年的52%～58%，如此大風條件為風力侵蝕提供了動力。項目區又位于塔克拉瑪干沙漠的西北緣，由沙漠引發的強風風蝕也有一定影響。

根據《新疆維吾爾自治區人民政府關于全水土流失重點預防保護區、重點監督區、重點治理區劃分的公告》，麻扎干渠節水改造工程所在區域屬于水土流失重點治理區。依照《土壤侵蝕分類級標準（SL190—96）》的規定，結合項目區地理位置、形貌和氣候環境特點，麻扎干渠節水改造工程項目區的水土流失方式以風力侵蝕為主，水力侵蝕次之。

2.2 項目區水土流失防治現狀

項目區目前種植有少量的防護林，樹種為楊樹和柳樹，株距1.50～3.00 m不等，靠渠道滲漏補給生長。項目區位于灌內部，項目區及周邊采用農田防護林、道路防護林等等水土流失治理措施。但是，隨著工程的建設，水土流失會呈加速狀態，水土保持工作必須與主體工程施工同時開展?？梢詤⒖疾扇∫韵陆涷灤胧?，如施工中，棄料邊坡按照土質的不同，邊坡穩定系數可取1.00～1.75不等，既節約工程量，也減少了擾動；施工完成后在渠道旁種植防護林等。

3 水土流失預測

3.1 水土流失預測方法

麻扎干渠節水改造工程水土流失預測采用數學模型與類比法相結合的方法進行。類比工程主要是利用工程地質勘探時挖的探坑和樞紐區附近一些以前工程施工完后的跡地，對擾動后產生水土流失量進行實測，確定擾動后侵蝕模數。對區域現狀水土流失主要根據專家預測和土壤侵蝕野外觀測法進行確定。水土流失量具體預測主要采用公式（1）（2）進行估算：

式（1）（2）中：W—擾動地表土壤流失量，t；ΔW—擾動地表新增土壤流失量，t；n—預測單元，1，2，3，……，n-1，n；k—預測時段，1，2，指施工期和自然恢復期；Fi—第i 個單元的面積（擾動面積），km2；Mik—擾動后不同預測單元不同預測時段的侵蝕模數，t/（km2·a）；ΔMik—不同預測單元各時段的新增土壤侵蝕模數，t/（km2·a）；MOi—擾動前不同預測單元的土壤侵蝕模數，t/km2·a；Ti—預測時間（擾動時間），a。

3.2 土壤侵蝕模數確定

項目區無確定土壤侵蝕模數實驗資料，根據實地調查，結合收集到的自然情況資料，分別確定項目區內土壤侵蝕模數。

3.2.1 土壤容許流失量的確定

根據《土壤侵蝕分類分級標準》中各侵蝕類型區土壤容許流失量表，項目區位于西北風沙區，沙雅總干渠土壤容許流失量為1 500 t/（km2·a）。

3.2.2 土壤侵蝕模數背景值的確定

麻扎干渠節水改造工程項目位于沙雅縣，目前水利工程上沒有實測土壤侵蝕模數的可類比工程，而作為庫阿鐵路建設項目有土壤侵蝕模數監測值。庫阿鐵路建設項目距離此次項目區,最近處約9.30 km。工程區的自然條件、水土流失狀況和工程建設過程中損壞等可能造成水土流失的原因、程度和影響與庫阿鐵路建設項目相似。因此，項目選擇庫阿鐵路建設項目作為類比工程。可比性分析對照表詳見表1。

表1 可比性分析對照表

依據庫阿鐵路建設項目水土流失監測值:1 800～3 500 t/（km2·a），綜合確定麻扎干渠及施工道路沿線土壤侵蝕模數背景值為1 950 t/（km2·a），施工生產生活區和料場區土壤侵蝕模數背景值為3 400 t/（km2·a）。土壤侵蝕模數背景值見表2。

表2 土壤侵蝕模數背景值表

3.3 水土流失預測結果

3.3.1 擾動原地貌面積

通過查閱主體工程報告有關內容和設計圖紙，并結合野外調查，麻扎干渠節水改造工程擾動原地貌和植被面積共計73.17 hm2。

3.3.2 損害水土保持設施面積和數量

根據《中華人民共和國水土保持法》和《新疆維吾爾自治區水土保持設施補償費、水土流失防治費收繳使用管理暫行規定》等文件，水保設施是指凡具有水土保持功能的一切實物的總稱。通過實地勘察及參閱相關資料，此次工程擾動范圍均可視為水土保持范圍，因此扣除原工程占地，將渠道施工作業帶及其他施工臨時占地均視為水土保持設施進入計算，得出麻扎干渠節水改造工程損壞水土保持設施面積為27.97 hm2。

3.3.3 棄土、棄石、棄渣量測算

工程棄料主要來自渠道清基、挖方、建筑物挖方。根據主體工程報告中提供的工程量計算，產生棄料項目的主要為：麻扎干渠節水改造工程開挖方9.06 萬m3（自然方），回填方為23.42萬m3（實方），清廢方7.10萬（自然方）m3，借方18.61萬m3（實方），工程產生棄料7.10萬m3（自然方）。

3.3.4 可能造成的水土流失量

在項目施工期內，各項工程包括臨時工程和永久占地工程均已動土施工，因此施工期內可能造成的新增水土流失量計算是施工期擾動區域內的預測，根據計算預測施工期內可能新增的水土流失量為1 951.65 t。

4 水土流失預防對策

4.1 工程措施

在施工結束后，對渠道兩側施工作業區域、料場開挖面采取場地、施工生產生活區擾動地面等采取平整碾壓措施，減少風蝕。同時，在渣場堆渣結束后對渣頂進行土方規整，渣頂表面平整后進行機械碾壓。

4.2 植物措施

針對采取植物措施的渠段，在林木栽種前需對林床進行平整，為下一步春季栽植苗木做好充分準備。林床兩側土埂要與渠道平行，確保林木整齊成行，順林床長方向每10 m設置一個橫埂。修整后的框格內林床面要求高程一致，避免低洼處積水、地勢高的林床面難以澆水的情況。樹種采用當地樹種新疆楊，采取穴坑栽種，共栽種3 163株。為使植物措施盡快達到防護效果，并能良好地生長發育，必須加強植物的撫育管理。在灌溉方面，由于渠道兩側為耕地，此次植物措施水保防護林與耕地利用同一來水，即農田灌溉時，可以對林床防水澆灌樹木。

4.3 臨時措施

在施工中和施工后可以灑水防治水土流失，灑水次數根據天氣情況而定，若遇大風或干燥天氣可適當增加灑水次數。施工場地灑水與否對揚塵的影響很大，灑水后可使揚塵量減少28%～70%，可大大減少其對環境的影響。盡量避免在大風天氣下施工作業，風力大于四級的天氣禁止挖土方及拆遷作業。在施工期間，要對臨時堆放的棄土進行灑水，防治揚塵。

5 結語

麻扎干渠節水改造工程對項目區域內的生態環境和水土流失的影響較大，在項目設計、施工中要充分貫徹水土保持理念，盡量減少水土流失，并對各個區域有針對性地進行水土保持設計，為同類工程水土流失防治提供借鑒和參考。