鄉寧縣小流域水土流失分析及綜合治理效果評估

王建峰

（鄉寧縣水利發展中心,山西 鄉寧 042100）

小流域綜合治理涉及到自然生態、社會發展、經濟發展多方面,具有專業性和復雜性的特征,以何種方式推進小流域綜合治理進程是值得重點探討的內容,需立足區域水土流失現狀,采取科學可行的小流域綜合治理措施,以較低的成本投入取得良好的生態效益,促進自然環境和社會經濟的協同發展。

1 鄉寧縣小流域概況

本次溝西小流域位于鄉寧縣城南部的西交口鄉和尉莊鄉兩個鄉鎮。流域總面積14533.79 hm2,其中水土流失總面積13920.46 hm2,占流域總面積的95.78%。流域內現狀林地為4430.72 hm2,現狀草地有5053.16 hm2（其中人工牧草地：6.81 hm2,其他草地：5046.35 hm2）。

2 水土流失及土地利用現狀

通過實地調查和地塊圖斑現場勾繪分析,項目區水土流失主要集中在坡耕地、荒山荒坡等地類中,侵蝕方式主要以水力侵蝕為主。項目區內輕度流失面積7990.06 hm2,占水土流失總面積的57.4%；中度流失面積5651.97 hm2,占水土流失總面積的40.60%；強烈流失面積208.82 hm2,占水土流失總面積的1.5%；極強烈流失面積69.61 hm2,占水土流失總面積的0.5%。通過實地調查和地塊圖斑現場勾繪分析,輕度和中度水土流失主要分布于坡度5°~15°的旱地、荒山荒坡和部分其他林地塊中。強烈水土流失分布于坡度15°~25°的旱地和荒山荒坡,極強烈流失主要分布難利用地及裸巖,流域內水土流失現狀見表1。

表1 流域內水土流失現狀表

根據項目區1∶10000 地形圖及三調圖,結合實地勘測成果,流域內總土地面積為14533.79 hm2,其中：耕地面積2889.46 hm2,占總面積19.88%；果園面積1820.80 hm2,占總面積12.53%；林地面積4430.72 hm2,占總面積的30.49%；水域、交通及居民用地面積339.65 hm2,占總面積2.34%；草地面積5053.16 hm2,占總面積的34.76%。據此分析,項目區土地利用有以下特點：一是耕地面積較小；二是草地占比高達34.76%,主要為其他草地；土地利用結構不盡合理,利用率偏低。

3 土壤流失量預測

3.1 土壤侵蝕模數

（1）原地貌土壤侵蝕模數的確定

根據現場調查并參照相鄰開發建設項目的背景監測數據,確定項目區土壤侵蝕類型為水蝕,土壤侵蝕強度為中度,原地貌土壤侵蝕模數為3660 t/（km2?a）。

（2）水土流失背景值

在無工程擾動時的水土流失量進行預測,主要依據是區域原有水土流失情況,按如下方法計算：

式中：W1為水土流失背景值流失量,t；Fi為預測區域的面積,hm2；Mo為原地貌土壤侵蝕模數,t/（km2?a）；Ti為預測區域的預測年限,a；i 為不同的預測區域（1,2,3,……n）。

（3）侵蝕模數（地表擾動后）

取值綜合考慮到工程現場的水土流失因素（地形、地貌、降雨量等）及預測對象受擾情況,并將工程周邊范圍內的其它項目侵蝕系數取值作為參考[1],經過全面的分析后,將地表擾動后的土壤侵蝕模數取16500 t/（km2?a）。

（4）自然恢復區侵蝕模數的確定

項目進入運營期,水土保持各項措施開始初步發揮效應,在自然恢復期間,隨著植被的逐步恢復,地面的林草植被覆蓋度增加,土壤侵蝕模數就會逐年減小。

3.2 預測結果

（1）施工期水土流失量預測

施工過程中,現場土壤松散系數受地表開挖、回填的影響,且各預測單元不盡相同。經預測,施工期水土流失量、新增水土流失量分別為410.67 t、263.57 t。

（2）自然恢復期水土流失預測

工程建設活動結束后,擾動區經過綠化、硬化處理,或被建筑物覆蓋,在此條件下,水土流失量降低。隨著時間的延長,植被覆蓋度提高,植物根系逐步發達,根系的飽水能力提高,原本建設期較為嚴重的水土流失問題得到有效的控制[2]。本項目自然恢復期產生的水土流失量為278.98 t,新增水土流失量為91.00 t。

（3）預測結論

施工期產生水土流失量為410.67 t,新增水土流失量為263.57 t；自然恢復期產生水土流失量為278.98 t,新增水土流失量為91.00 t。對比分析發現,施工期屬于水土流失的高發時段,因此在水土流失治理時將施工期作為重點考慮階段,加強水土保持監測,采取針對性的水土流失防治措施。

4 水土保持施工技術

立足本流域實際狀況,結合類似工程的經驗,提出“坡面工程+溝道工程”的水土保持方案,具體做如下分析：

（1）坡面工程

坡耕地治理和坡面攔蓄是坡面治理工程的重要策略。針對水土流失嚴重、坡度較大的坡耕地,實行田間工程是取得良好水土流失控制效果的重要策略,主要措施為：對0.25°~3°的順坡壟進行改造,形成橫坡壟作；坡耕地為3°~5°,或超過5°同時土層厚度在30 cm 以內時,根據“截短坡長、分割水勢”的方法進行處理,例如修筑地埂植物防沖帶,對于5°以上且土層厚度超30 cm 的坡耕地,為達到減緩坡度和攔截徑流的效果而修筑水平梯田,壟向視山形而定,田寬視坡度而定,坡降視土質而定[3]。

（2）溝道工程

聯合采取如下措施,建設溝道工程防護體系：溝底下切嚴重的溝道,修建谷坊群,提高侵蝕基準,以免溝底下切；溯源侵蝕嚴重的溝頭,溝底修筑跌水,阻止溝頭前行；穩定性欠佳的溝岸,做削坡處理,并全面造林,保護現場水土資源,鞏固治理成效。

（3）其他措施

1）場地整平。項目綠化之前用推土機進行場地平整覆種植土,種植土來源于臨時堆土場及本場地內堆放的土方,采用自動翻斗車運輸,推土機推平。2）土方開挖。排水溝開挖：人工掛線,使用鎬鍬進行土方開挖,挖方在排水溝沿線筑埂,施工結束采用74 kW 推土機將表土推到指定位置,然后進行整平。3）密目網遮蓋。主要為臨時堆土及建筑材料苫蓋防護,堆土完成后鋪設密目網搭接,邊角用編織袋裝土壓實。4）編織袋攔擋及拆除。臨時攔擋措施是對施工過程中為防止水土流失所采取的防護措施,主要用編織袋裝土堆筑成梯形擋墻形式。擋護高度1 m,擋護上寬0.6 m,下寬1.4 m,臨時堆土場回填后對編織袋進行拆除。5）設立流域宣傳牌,加強流域治理宣傳,使流域范圍內的居民認識到水土保持的重要性,成為水土保持的參與者。

5 水土保持效益的評估

（1）水土流失治理度

經過治理,流域內現已治理面積為5441.52 hm2,治理度為39.09%。本次治理面積為5000 hm2。項目實施后,水土保持治理面積達到10441.52 hm2,治理度達到75%,比治理前增加35.92%。

（2）土壤流失控制比

容許土壤流失控制比為水土流失量與治理后每平方公里年均土壤流失量之比,在本項目水土流失防治區域內,則有：容許土壤流失量為1000 t/（km2?a）,各項水土保持措施實施后,該項目該時段可實施水土保持措施范圍內土壤流失量應至少達到1000 t/（km2?a）,水土流失控制比大于或者等于0.8,達到水土流失防治目標。

（3）渣土擋護率

項目區水土流失防治責任范圍內采取措施實際擋護的臨時堆土數量占臨時堆土總量的百分比。本項目臨時堆土堆存量約6.54 萬m3。后期工程土石方部分回填利用,其余土石方由項目施工單位運輸至指定填埋場。項目實際擋護的臨時堆土數量6.2 萬m3,其攔渣率可達到94%。

（4）林草植被恢復率

項目區水土流失防治責任范圍內林草類植被面積占可恢復林草植被面積的百分比。在本項目中,林草植被恢復率為100%,即可恢復植草植被面積和植物措施面積均為0.8 hm2。

（6）林草覆蓋率

林草覆蓋率是項目水土流失防治責任范圍內林草類植被面積占總面積的百分比,本次選擇在合適的其他草地上進行連翹栽植共 406 hm2,項目實施后,林草覆蓋率由 19.53%提升至 22.32%,可以有效改善項目區內的水濕比。

本工程段實施后的各項指標均達到預定防治目標值,說明通過本方案的實施,項目區的保水保土能力大幅提高,生態系統更具穩定性,方案實施效果良好,方案具有可行性。各項目的目標值實現情況,見表2。

表2 方案目標值實現情況評估

通過本項目的綜合治理,各項措施充分發揮效益時,每年可增加糧食106.79 t,連翹藥材增加量為730.8 t,各種產出物的價格均按當地市場現行平均價格確定,直接經濟效益達464.11 萬元。

6 結語

水土流失防治是維持水土穩定性的必由之路,而小流域綜合治理屬于重要措施,在實際治理活動中,工程技術人員需遵循因地制宜、因害設防的原則,采取適應于當地水土流失現狀的防治措施,有效制止水土流失,逐步恢復至良好的水土狀態。經過本文的分析后,提出鄉寧縣溝西小流域水土流失治理措施,包含工程措施、林草措施、封育治理等,多措施共同落實,將有效防治水土流失,改善生態環境。