生態清潔型小流域綜合治理與鄉村振興結合發展的研究

曾江林

(吉安市水利水電規劃設計院,江西 吉安 343000)

0 引 言

受自然環境與人文歷史條件等方面的影響,我國正面臨著較為嚴峻的水土流失問題,特別是偏遠的山區與農村地區常會發生水旱災害問題,如何做好保水固土,是實現鄉村振興戰略的關鍵。針對農村地區的小流域發展概況,提出生態清潔型小流域的綜合治理措施,有利于實現生態自然修復。

1 工程概況

1.1 小流域概況

竹江生態清潔型小流域位于安?？h境的東南部,整個區域內共包含3個行政村與30個自然村,小流域土地面積3019hm2,其中耕地面積和林地面積分別為368.14hm2與1944.24hm2,水域面積有121.35hm2,整個區域所處亞熱帶季風濕潤氣候區,全年光照充足,夏季雨量充沛,平均氣溫在17.7℃左右,最高氣溫與最低氣溫分別為39.7℃和-8.3℃,多年平均降雨量可以達到1553mm,可見安?？h境內竹江生態清潔型小流域擁有豐富的水熱資源。小流域位于低山丘陵地區,林草覆蓋率可以達到58.9%。

經過調查后發現,小流域內存在著一定的水土流失問題,其中輕度以上的水土流失共計933hm2,中度水土流失面積為249.64hm2,土壤侵蝕主要為水力侵蝕,年平均土壤侵蝕模數可以達到1034t/ km2·a。與此同時,村莊中的水流域與水塘等環境正面臨著污水污染。臟水較多的現象,人居環境不理想。

1.2 社會經濟情況

小流域位于安福縣東南部,行政區涉及4個行政村與30個自然村組,總人口共計3424人,農業人口1845人,人口密度達到了196人/km2,人口自然增長率為11.84%。從當前小流域的土地利用現狀來看,農業和農村經濟發展潛力較大,但是二者難以同時兼顧,土地后備資源擁有開發潛力,但水土流失導致農業開發利用水平偏低,從而不利于鄉村振興戰略的發展。小流域尚有大約9.52hm2的荒草地可供整治利用,且流域內林地面積大。農業生產方面,小流域主要種植稻谷、油菜、化身等糧食作物和油類作物,以及豆類和有機蔬菜等經濟作物,竹江生態清潔型小流域的社會經濟情況,見表1。

表1 竹江生態清潔型小流域社會經濟情況

依據相應規范,編制《安?？h竹江生態清潔型小流域水土保持綜合治理項目實施方案》,加強水土流失情況的有效防治,做好水土保持生態環境監測等工作,強調竹江生態清潔型小流域的地方特色,圍繞“鄉村振興”與“致富奔小康”的發展要求,將小流域綜合治理和鄉村振興相結合,優化小流域水土流失現狀的綜合治理模式[1]。

2 生態清潔型小流域綜合治理

2.1 生態自然修復防治措施

以該小流域為單元,堅持因地制宜的原則,對水土保持措施展開合理布局,融合工程措施、封禁治理措施以及林草措施,在對土地利用結構進行調整的同時,實現資源的優化配置。采用生態自然修復防治措施,對于疏幼林這類植被可自然恢復的輕度水土流失區域,在林木稀疏與分布不均勻的位置采取封禁管護措施,封禁治理面積共計583hm2,小流域封育治理布設地塊和措施量表,見表2[2]。

表2 小流域封育治理布設地塊和措施量表

科學劃定封禁治理區域,設立標志,采用全年封禁方式,對于植被恢復能力較強的區域采取季節封禁措施,比如晚秋與冬季開放,定期查看樹木的生長情況,做好防火護林工作與病蟲害防治工作。

2.2 水土流失綜合治理措施

完成疏地林的有效改造,判斷當前小流域的水土流失現狀,土壤侵蝕程度為中度,地表植被主要是濕地松,林下植被比較稀疏,降雨時地表結構遭受破壞,地表徑流是引發水土流失的主要原因之一。對此,采取水土流失綜合治理措施,對于濕地松稀疏的位置栽植楓香闊葉樹種,同時播撒草籽讓地表能夠被落葉覆蓋,方便灌木和草皮的后期生長,提高植被恢復的速度[3]。

對流域內的247hm2面積的地塊進行改造,迎合氣候環境與土壤條件,遵循因地制宜的原則,選擇耐干旱且根系發達的樹種,比如適宜小流域的楓香、杉樹等。對于種植密度和需苗量的確定,按照植被情況選擇混交模式計算需苗量,與此同時還需要撒播草籽,種植密度和需苗量統計,見表3。采取穴狀整地方式,種植穴的規格50×50×50cm,造林前的冬季開始整地,經過混交配置后,在冬季與春季開始造林,隨后完成幼林撫育工作,采取封育管護聯合病蟲害防治等措施。比如對高村100.76hm2的疏林地進行補植補種,共計83631株補植苗木,撒播草籽共計2015kg。

表3 種植密度和需苗量統計

2.3 村莊溝(河)道整治措施

對沙溪村村委所在地的溝(河)道進行1000m范圍以內與塘玄頭村的長度為100m溝道進行整治,做好兩岸垃圾清理、雜草清除以及河溝清淤工作,同時采取漿砌石擋墻護岸的措施,為接下來景觀綠化奠定基礎。岸坡治理環節,需對常水位以下進行高度為1m的漿砌石護岸,對植被情況做出梳理,保留樹形好或者樹齡長的樹木,擋墻依據1:1的比例進行削坡,隨后鋪草皮,種植景觀灌木,利用原有的田間路進行景觀改造。岸坡清理工作量共計1000m3,漿砌石防沖護岸的長度為2000m,草皮護坡面積為2828m2。

在漿砌石擋墻工程中,使用M7.5漿砌塊石擋墻砌筑施工,頂部寬度為0.5m,背水坡1:0.4的比值,采用硬土層為基礎,地基承載力特征值達到18Kpa以上,使基礎能夠進入持力層至少0.5m,平均間隔15m的距離設置一道漿砌石擋墻的伸縮縫,寬度在2cm左右,采用聚乙烯封閉泡沫板進行填縫處理。該環節有必要對擋墻的穩定性加以研究,已知漿砌石容重為γ=21KN/m3,凝聚力與含水量均為0,墻后的土石容重為γ=19KN/m3。此外,墻體和地基之間的摩擦系數μ=0.35,地基土的最大容許承載力為400kPa。擋墻抗滑穩定安全系數計算公式為:

(1)

式中:∑N=G+Ey;Kc為擋墻的抗滑穩定安全系數;f為摩擦系數;∑N為豎向荷載的綜合,kN;G為擋墻的自重情況,kN,其中包含了墻頂位置的有效荷載;Ex與Ey分別指的是墻背主動土壓力的水平與豎直分力情況,kN。

綜合以上內容,擋土墻抗傾穩定計算公式為:

(2)

式中:Kt為擋墻的抗傾覆安全系數:ZG、Zx、Zy分別指的是G、Ex、Ey對墻趾點的力矩情況,m。

擋土墻基底應力計算公式為:

(3)

表4 擋土墻穩定性計算結果

經過驗證分析得知,漿砌石擋墻抗滑、抗傾、基底應力均能夠滿足設計要求,可用于小流域綜合治理過程中[4]。

2.4 水溝水塘與村容整治措施

流域內自然村的排水溝設施有所缺失,工程決定在通行道路與雨量匯集的區域修建排水溝,排水溝的長度為1150m。依據設計頻率暴雨坡面最大凈流量計算排水溝的設計流量,具體計算公式為:

Q=F(Ir-Ip)/6

(4)

式中:Q為指的是排水溝的最大設計流量,m3/s;Ir為指的是設計頻率為10min時最大降雨強度,mm/min;Ip為是同樣時間段內土壤的滲入強度,mm/min;F為坡面的匯水面積,km2。經過計算之后,F=0.23km2;Ir=25.5mm/min;Ip=16.05mm/min;最終排水溝的最大設計流量為0.3623m3/s。

沙溪村中水塘和水垢有著比較嚴重的淤積情況,水塘已經荒廢了大約10a,淤泥深度在2m左右,目前水塘已經不具備儲水或者蓄水的功能,甚至會在氣溫上升時散發出刺鼻的氣味。沙溪村的兩個水塘面積分別為37m2和605m2,泥沙淤積量分別為125m3和400m3,需及時安排機械設施做好清淤工作,同時做好漿砌塊石護岸工作,額外留出一面護岸為生態駁岸,種植迎春花。

3 小流域綜合治理與鄉村振興結合發展建議

3.1 完善項目建設目標

合理劃分不同功能區,要求生態修復區內的坡度為25°以上,可在此處進行農業生產活動,提高植被覆蓋率,這樣的生態修復方式對于氣候的調節有著重要作用。治理工作中以封育治理為主,合理設置封閉圍欄,在溝口與路旁位置設置警示牌。對于生態治理區,要求坡度<25°,該區域內自然村組較多,人類在此處頻繁活動,農業生產或者居民生活容易對生態環境造成一定程度的干擾影響與破壞,應加大治理力度,以生態治理、生態恢復為關鍵。優化水土保持方式,以為杉樹、濕地松為主要樹種,種植油茶,擴大經濟林面積,排灌溝渠采用現澆混凝土的施工方式完成修筑。由于小流域的交通條件和施工條件較好,材料主要采用工程機械運輸車運輸,施工多采用機械與人工相結合的方法。

3.2 加強水土保持監測

對造林成活率和保存率進行有效監測分析。選取規格為20m×30m的樣地,清點樣地當中的植被種類與數量情況,計算株行距后清點成活株數,根據造林株數計算成活率,分別從胸徑與冠幅等方面掌握林木的實際生長情況。監測工作中,采用樹冠投影法進行測定,陽光直射的狀態下,樹冠的垂直投影面積可以被有效計量,標準地總投影面積與標準地面積相除后,得到的就是林木郁閉度。

采取封禁監測方法和水利水保措施,通過抽樣調查掌握坡面整地情況,了解小流域內截排水設施使用現狀。開始進行水質監測,對治理前的1a、治理過程中、治理后的1a水質水量情況進行監測,以小流域的徑流泥沙量、水質變化情況為主要監測內容。

4 總 結

針對生態清潔型小流域的環境惡化與水土流失問題,科學高效的治理水土流失、利用水力資源和植物資源,是提高土地生產力和植被覆蓋率的有效途徑。綜合生態自然修復防治、水土流失綜合治理、村莊溝(河)道整治、水溝水塘與村容整治等措施,有利于改善生態環境和農業生產條件,增加農民收入,不斷改善農民生活環境。