黑龍江灌區工程建設中的水土保持敏感問題分析與措施布設

周月杰

(黑龍江農墾勘測設計研究院有限公司，哈爾濱 150090)

黑龍江是我國糧食生產第一大省，糧食作物面積>0.13億hm2，玉米、水稻、大豆三大作物面積和產量均居全國第一位。在農業發展上，充分利用區域水資源豐沛的優勢，通過充分利用松花江等過境水系，抽取地表水灌溉農田，形成規模巨大的灌區農業，不僅使區域農業抗災能力大幅度增強，保證農作物高產、穩產，而且有力地推動了區域經濟發展，改善了周邊的生態環境。

但是在灌區建設和改造過程中，改變原有自然環境的平衡狀態，土方挖填改變了土壤結構，破壞了項目區及周邊區域的植被及土體結構，使土壤抗蝕性能下降，在降雨等外營力作用下水土流失問題凸顯。因此，灌區建設時，一定要注意細致規劃與合理保護相結合，嚴格控制施工擾動范圍，適時開發、及時恢復。根據灌區生態、水土保持敏感點，及時發現可能出現的水土流失問題，并采取針對性的措施，嚴防、嚴控水土流失的發生。

1 灌區工程建設過程中水土保持敏感問題分析

1.1 建設內容多，點性、線性齊全

灌區工程主要建設內容包括：干渠、支渠、橋涵、渡槽、分水閘、節制閘、退水閘、泄洪閘、跌水、節制閘等，不僅建設內容多樣，而且線型與點型工程相結合，具有跨越地貌類型多、線路長且分散等特點[1]。其中渠道、截流溝為線性工程，各類輔助建筑物為點性工程。各類工程相間布置，渠道開挖、建筑物基坑開挖，出現眾多松散裸露面，同時挖、填土方往來調運頻繁，機械碾壓、人為擾動等活動使項目區地表擾動破壞嚴重，遇強降雨極易引發水土流失。灌區工程主要建設內容，見表1。

1.2 涉及施工導流工程，水土流失防控難度大

施工過程中需要新建渠系，因此，需修筑圍堰等截流、導流工程對地表水體的徑流進行施工期導流。由于圍堰、導流槽等工程均不是永久建筑，所以多數以土質邊坡為主，因此，在導流或降雨過程中徑流沖刷、雨滴擊打等侵蝕外營力容易引發土質圍堰、導流槽等的水土流失。此外，圍堰、導流槽等因其土質材料并且頻繁接觸徑流，因此無論工程措施還是植物措施都比較難于實施，這就導致了施工導流工程水土流失防控難度加大。

1.3 擾動破壞耕地多，臨時占地多

黑龍江省農用耕地1187.1萬hm2，以黑土地為主，土層厚，養分含量高，但是其抗蝕性比較弱，擾動破壞后，極易引發水土流失。灌區修建過程中渠道開挖、輔助設施的建設、臨時道路、施工場地、取土場、棄土場、暫存場等永久、臨時設施占用的耕地比較多，加之對地表擾動破壞相對嚴重。調研區內的幾個大中型灌區工程建設項目時發現，項目占地構成中平均占用耕地>70%，林草地接近15%，水域及水利設施用地接近10%，其它約5%。而在這些地類中，耕地抗蝕性最弱，尤其是黑土地，擾動破壞后水土流失最為嚴重。

1.4 開挖量大，臨時堆土多

灌區工程的建設，以渠系、溝槽的開挖為主。一般中型灌區工程，干渠長度>15km，支渠總長10km以上，其它溝渠總長>30km，渠系與各類輔助建筑物挖填方總量>100萬m3。尤其在黑龍江地區土層深厚，挖方主要是土方，在渠道開挖過程中多數土方需要臨時堆存，待施工結束后，根據需求回填。同時，各類輔助建筑物超過百處，臨時堆土量也比較大。因此，開挖量大，臨時堆土多是灌區工程的又一突出特點，對臨時土場的選擇與堆土的防護成為灌區建設水土流失治理的又一難點。

表1 灌區工程主要建設內容

1.5 新渠系開挖引發地表徑流流路變化，加劇水蝕

黑龍江省降雨量比較大，年平均降水量超過500mm，年平均徑流深為132.4mm，折合水量為602.24億m3。省內流域面積在50km2以上的河流有1918條。適合修建灌區的地區，年平均降水量更大，而且地表水系分布較多，因此灌區建設過程中，各種施工活動對地表徑流的流路變化產生一定影響。阻斷或改變了原地表徑流方向，造成地表徑流無序匯集，形成流量較大的侵蝕性徑流，引發水蝕加劇；尤其是地表開挖擾動后，溝槽蓄集降水和周邊地表匯流對侵蝕性徑流起到了一定的加持作用，再加上項目區土層深厚，土方擾動后抗蝕性差，易導致周邊坍塌，擾動面積增大，水土流失量增加。

2 水土保持措施布局

通過對灌區工程建設過程中的水土保持敏感問題進行細致分析之后，有利于篩選更具針對性的水土流失防控措施體系，使水土保持措施更加有的放矢，更加科學合理，同時增強措施的持續穩定，使其更好地服務于灌區的水土流失防控。

針對建設內容，多點性、線性齊全，采區徑流調控工程與綠化措施緊密結合的方法進行措施設計，既要疏導徑流，減弱徑流侵蝕力，又要通過植物措施增加地表植被蓋度，增強土體的抗蝕能力。同時應根據渠道級別、沿線地質、周邊環境、挖填情況等對各渠段分類進行典型設計[2]。

對于施工導流工程水土流失防控難度大的特點，采用夯實與苫蓋相結合的方式，減少壩體與徑流的接觸，增強壩體的抗沖能力。

針對擾動破壞的耕地多，臨時占地多的問題，首先進行表土的剝離與保護，施工結束后進行覆土整地措施，最大程度的保護表土資源，恢復臨時占用的耕地。

而對于開挖量大，臨時堆土多的問題，做好開挖邊坡和臨時堆土的擋護，減輕施工過程中的水土流失。水土保持措施總體布局圖，見圖1。

圖1 水土保持措施總體布局圖

2.1 徑流調控類措施

由于項目區降雨充沛，為了疏導攔蓄項目區的降雨徑流，在泵站等建筑物周邊、渠道等擾動區內，布設徑流調控工程，主要包括截水溝、排水溝、沉砂池等，根據建設特點采用永久排水溝與臨時排水溝相結合的方式，并在溝道末端設置沉砂池，疏導地表徑流的同時，減少徑流中的泥沙，避免雨水徑流中泥沙含量過高而影響周邊水體。排水溝布設時充分考慮與現有道路邊溝，現有自然溝道的銜接，若存在落差，應增加消能措施，減輕徑流下落的沖擊力，避免出現沖淘等水蝕危害。

2.2 臨時防護型措施

2.2.1 臨時堆土的防護

灌區建設過程中產生的臨時堆土，根據施工要求和堆存時間長短，分別采取攔擋苫蓋與攔擋撒播草籽措施，降低水土流失風險。一般堆土時間≥1個生長季，應采區攔擋和撒播草籽措施；若小于一個生長季則實施攔擋苫蓋措施。攔擋措施可根據需要防護的土方量進行選擇，一般如果方量在100m3以下，則直接進行苫蓋和壓腳防護即可，超過100m3則考慮苫蓋和攔擋相結合的方式，多數采用裝土編織袋進行攔擋，根據堆土高度確定編織袋擺放高度，土方就地取材(防護的目標土方即可)，施工結束，實施回填土方。

2.2.2 開挖裸露面的苫蓋

對于渠道、輔助建筑物等開挖面根據裸露時間長短，采取土工布或防塵網等苫蓋措施，將苫蓋材料鋪于防護面，并進行必要的壓腳，通過這種方式將侵蝕面與侵蝕營力隔離，可有效的減少開挖面溝蝕的發生，通過合理安排施工進度土工布或防塵網可重復利用。

2.2.3 車輛清洗與揚塵防護

渠系建設土石方挖填及運輸量很大，渣土運輸過程中的水土流失防治和揚塵控制很重要，所以應對土方運輸車輛增加封閉(苫布苫蓋)、洗車槽沖洗兩項措施。通過對車廂的苫蓋可有效減少土方運輸時揚塵與土方的灑落；而對土方運輸車輛的沖洗，可有效減少裝車過程中散落車體上的土方掉落。這兩項措施均能夠很好地防治土方裝運過程中的水土流失。

2.3 植被建設類措施

植物措施對于各類輔助建筑物周邊空地、渠道岸坡的水土流失防控作用顯著。涉及檢修的區域應以草本植物為主，便于檢修作業。泵站周邊可以適當栽植一些喬木，內部空地可采用灌草結合的方式進行植被恢復，既能美化環境，又能標識其重要基礎設施的重要性。截流溝等輔助溝渠可在岸坡栽植紫穗槐等灌木，既有綠化美化作用，又能起到固執岸坡的不作用。

灌區綠化植物種類的選擇也需做到景觀與生態功能兼顧，以此實現周邊景觀、生態功能的全面加強。植物選擇應以鄉土植物為主，喬、灌、花、草，常綠與落葉有機結合，層次分明。若灌區兼有游憩功能，則考慮在渠系岸邊設置景觀廊道、木藝涼亭、石質桌椅等休閑娛樂設施，達成拓展其旅游服務功能的目的。

2.4 耕地保護型措施

對于灌區建設類項目，耕地保護主要從2方面入手：

1)對于表土資源的剝離保護，黑龍江地區地處東北黑土區，表土資源極其寶貴，因此，在施工過程中應做到有表土即保護。施工前，應對項目區內表土資源做一次調查，明確其分布范圍和厚度，標示出剝離位置，并預估表土量。同時，做好表土收納場的選址工作，其位置的選擇既要便于運輸，也要從安全角度進行考慮、又要便于防護，同時兼顧各用土區域的運距。并根據表土厚度分別采區機械剝離和人工剝離措施，根據預估的剝離量提前準備好苫蓋材料與攔擋材料，表土入場即可實施防護，為后續利用做好準備。

2)對臨時占用耕地的復耕，根據其擾動破壞程度可分別采區表土剝離措施，土工布苫蓋措施。機械碾壓、開挖擾動頻繁、有渠道或建筑物占壓的區域需進行表土剝離，剝離后做好防護，施工結束后回填整地復耕；而對于擾動輕微的區域可采用土工布苫蓋的防護措施，減少降雨和地表徑流與擾動地表的接觸，從而達到控蝕的目的。施工結束后拆除土工布，翻松整地復耕。

2.5 施工管理型措施

1)嚴控擾動范圍：除了上述的各類水土保持措施外，施工管理單位與施工單位還應該加強施工管理，通過嚴格的管控，限制施工人員、車輛的活動范圍，避免對施工區以外土地的擾動破壞，務必將施工侵擾范圍限制在施工占地范圍內。同時按照水保方案中的各類措施及保證措施做好水土保持工程施工。

2)優化施工工藝：灌區項目多位于平原區，以挖方為主，主要為清基土方及不良地質段挖方，土壤有機質含量均較高，這些土壤除了用于綠化覆土，還可以聯系附近農場、或其他開發建設項目管理單位，用于開挖跡地的回覆，農業大棚、林業苗圃等用土，形成多方聯動共同做好土方的綜合利用工作。土方開挖與倒運采用挖掘機、推土機、自卸卡車等大型機械結合人工開挖、膠輪車倒運，而且從挖——運——存——回覆進行全程防護，既要做到土方工程的高效開展，又要將期間的水土保持不利因素降至最低。以上施工工藝，對減少擾動面積、減輕地表破壞程度、縮短土石堆存與利用時間等都能起到積極的作用。

3)合理安排施工時序：為有效減輕施工過程中的水土流失，渠道及各類基礎等大開挖類施工，應盡量避開在雨季施工，因工程進度等無法避開的，應盡量避免雨天風天施工。同時注重基礎開挖、圍堰建設、土方回填等的統籌考慮，使各類分項工程銜接緊密，以減少開挖裸露面的暴露時間，以及臨時堆土的堆存時間，從而降低水土流失發生的風險。

3 結 語

黑龍江是中國的產糧大省，也是東北黑土區核心區域，各類大中小型灌區工程比較多，因此，灌區建設及運行過程中的水土流失治理極為重要，不僅要做好建設期的控蝕工作，同時也要做好運行過程中水土流失的監測工作，明確運行期水土流失的發生、發展及位置，并采區針對性的補救措施。黑土區產能高，但抗蝕性能弱，這就要求在進行提質增效開發建設的同時，一定要做好防護措施，明確水土流失防護權責，建立長效保護機制，防控和減輕農業開發利用過程中引發的水土流失問題。同時在渠系建設過程中，根據這類工程路徑長、擾動范圍大等特點，一定要加強水土流失監測工作，根據監測結果及時增加和完善水土保持措施體系。對于實施的工程措施、植物措施要做好維護、補植和撫育工作，使各類措施能夠可持續的發揮水土保持功能，從而進一步增強黑土地生態穩定性，使其能健康、持續的發揮生態功能。