小流域工程綜合治理實(shí)施方案設(shè)計(jì)探討

馮月月

(鐵嶺市南城子水庫有限公司,遼寧 鐵嶺 112608)

1 概 述

大羊河源頭小流域流域主要涉及的鄉(xiāng)鎮(zhèn)三臺(tái)子鎮(zhèn)、張家堡鄉(xiāng)、閭陽鎮(zhèn)、流經(jīng)朝陽洞溝,東溝,太陽溝,雙臺(tái)溝,羊圈溝,土道溝洞,小荒溝,哥老溝,雙廟子,溝西,老虎溝,駝坡溝。

大羊河源頭小流域總面積24.33km2,水土流失面積11.49km2,本次選取大羊河源頭小流域(上鐵廠片區(qū))總面積18.09km2,水土流失面積8.57km2,水土保持綜合治理控制面積15km2,(其中,水土流失治理達(dá)標(biāo)面積6.35km2,占治理控制面積42.3%),水土流失治理度達(dá)到74.1%。

2 總體布置

大羊河源頭小流域(上鐵廠片區(qū))治理項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為:本次工程共治理36條溝,修建谷坊共計(jì)290座,臨時(shí)道路4.2km。坡耕地治理69.65hm2,主要建設(shè)內(nèi)容為規(guī)劃梯田2.67hm2,新建竹節(jié)壕760m,新建魚鱗坑65.33hm2,臨時(shí)道路1.0km。林草措施中,大羊河兩側(cè)栽植觀賞桃樹740株。封育措施采用鐵絲圍欄的形式,長度705m。

3 工程措施設(shè)計(jì)

3.1 谷坊工程設(shè)計(jì)

3.1.1 石籠谷坊

根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦螚l件,參考當(dāng)?shù)厥┕ぜ夹g(shù)水平,侵蝕溝治理采用石籠谷坊進(jìn)行防護(hù)。工程共治理36條溝,修建谷坊共計(jì)290座,谷坊分四種規(guī)格,長度5.0m,高度1.5m的谷坊共39座、長度10.0m高度2.0m的谷坊共120座、長度15m高度2.0m的谷坊59座、長度20m高度為2.0m的谷坊共72座。寬度20m的石籠谷坊72座,項(xiàng)目區(qū)交通困難,工程實(shí)施時(shí)可修建臨時(shí)道路。臨時(shí)道路4.2km。

谷坊材料為鋼筋石籠網(wǎng)箱,每個(gè)網(wǎng)箱的尺寸為0.5m×0.5m×2.0m。迎水坡每層收坡尺寸為10cm,背水坡每層收坡尺寸為40cm。谷坊頂寬1.0m,基礎(chǔ)埋深0.5m,溢水口高度為0.5m。谷坊下游設(shè)的2m長石籠護(hù)坦,厚度0.3m,底部布設(shè)400g/m2的土工布,兩側(cè)邊坡按1∶1修坡。

谷坊分四種規(guī)格,寬度5.0m、高度1.5m,寬度10.0m、高度2.0m,寬度15m、高度2.0m及寬度20m、高度2.0m。谷坊頂寬1.0m,基礎(chǔ)埋深0.5m。谷坊斷面以斷面為矩形的鋼筋石籠網(wǎng)箱組成,每個(gè)網(wǎng)箱的尺寸為0.5m×0.5m×2.0m。兩岸邊坡按1∶1開挖。迎水坡每層收坡尺寸為10cm,背水坡每層收坡尺寸為40cm。寬度5.0m的谷坊,溢水口寬度為3.0m,溢水口高度為0.5m;寬度10.0m的谷坊,溢水口寬度為6.0m,溢水口高度為0.5m;寬度15.0m的谷坊,溢水口寬度為9.0m,溢水口高度為0.5m;寬度20.0m的谷坊,溢水口寬度為10.0m,溢水口高度為0.5m。谷坊兩側(cè)各嵌入溝岸1.0m。谷坊下游設(shè)長度1.0m和2.0m(寬度10.0m的谷坊),厚度0.3m的石籠護(hù)坦,底部布設(shè)400g/m2的土工布護(hù)坦兩側(cè)邊坡按1∶1修坡。

3.1.2 工程量

工程共治理36條溝,修建谷坊共計(jì)290座,谷坊分四種規(guī)格,長度5.0m,高度1.5m的谷坊共39座、長度10.0m高度2.0m的谷坊共120座、長度15m高度2.0m的谷坊59座、長度20m高度為2.0m的谷坊共72座。寬度20m的石籠谷坊72座,修臨時(shí)道路4.2km。

3.1.3 谷坊座數(shù)及間距計(jì)算

根據(jù)溝道現(xiàn)狀斷面,按照“頂?shù)紫嗾铡钡脑瓌t,谷坊間距采用如下公式計(jì)算:

L=H/i-i＇

(1)

式中:L為谷坊間距,m;H為谷坊底到溢水口最低高度,m;i為原溝道比降;i＇為谷坊淤滿后的比降。

谷坊座數(shù)按照如下公式計(jì)算:

谷坊座數(shù)=溝道高差(m)/谷坊高度(m)

(2)

3.2 梯田工程設(shè)計(jì)

3.2.1 梯田規(guī)劃

項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃梯田面積為2.67hm2,主要是剝離熟土層,機(jī)械推平,回填熟土。沿等高線環(huán)形布設(shè)。

3.2.2 梯田的斷面設(shè)計(jì)

梯田斷面設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是確定不同條件下梯田的最優(yōu)斷面。要適合機(jī)耕要求;確保安全穩(wěn)定;盡量減少勞動(dòng)力。

3.2.3 梯田水利計(jì)算

設(shè)計(jì)項(xiàng)目區(qū)處于“十年九旱”地區(qū),所以采用上述標(biāo)準(zhǔn)。參照遼寧省錦州市暴雨強(qiáng)度公式:

選用暴雨強(qiáng)度公式為:

(3)

式中:q為暴雨強(qiáng)度,L/(S·hm2;P為重現(xiàn)期,20a;t為降雨歷時(shí),180min;A1為雨力參數(shù),1676mm;C為雨力變動(dòng)參數(shù)0.9;b為降水歷時(shí)修正參數(shù),min,7.4;n為暴雨衰減指數(shù)0.747;設(shè)計(jì)運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法,選用重現(xiàn)期20a,暴雨歷時(shí)4h等參數(shù),得出累計(jì)雨量79.10mm,最大降雨強(qiáng)度4.89mm/min。

3.3 造林整地工程設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)交通困難,在整地工程實(shí)施時(shí)可修建臨時(shí)道路。臨時(shí)道路1.0km。

3.3.1 竹節(jié)壕設(shè)計(jì)

水土保持防護(hù)設(shè)計(jì)部分坡地采用梯形斷面,土質(zhì)竹節(jié)壕。開挖斷面底寬1.0m,深1.0m,坡比1∶1,采用0.6m3挖掘機(jī)開挖。開挖時(shí)每隔5～10m設(shè)置一道攔水埂,埂頂寬0.3m,埂高0.4m,竹節(jié)壕水平方向破度變化較大時(shí),攔水埂間距減小[1-3]。

竹節(jié)壕間距計(jì)算:

1)單位長度的蓄水容積:

(4)

2)單位長度的開挖方量:

(5)

3)壕上口開挖寬度:

(6)

式中:b為壕底寬,m,取1.0m;h為挖深,m,取0.4m;h＇為開挖部分以上的最大蓄水深,m,取0.6m;m為挖方部分的邊坡系數(shù),取1.0;m＇為填方部分邊坡系數(shù),取1.0;α為地面坡度,按實(shí)際地塊坡度選取。

4)壕間距:

(7)

式中:W為單位面積來水量,m3/m2,根據(jù)當(dāng)?shù)?0a一遇暴雨情況及排澇模數(shù),取W=0.07。

通過計(jì)算,壕間距L≤28.57m,取L=25m。

本次共計(jì)新建竹節(jié)壕760m,土方開挖量1157.10m3,土方回填量967.58m3。詳見表1和表2。

表1 竹節(jié)壕工程量表

表2 竹節(jié)壕土方平衡表

3.3.2 魚鱗坑設(shè)計(jì)

為了減少水土流失,在山坡上挖出類似魚鱗坑的半圓形或月牙形坑,具有一定的蓄水能力,為以后植樹造林提供好的土壤環(huán)境。 規(guī)格為月牙坑直徑0.8m,坑深0.6m,土埂高0.2m,魚鱗坑間距3m,上下兩排坑距2m,上下兩排坑口呈品字形排列。

工程共計(jì)新建魚鱗坑65.33hm2,土方開挖量62626.36 1m3,土方回填量22902.31m3。

詳見表3和表4。

表3 魚鱗坑工程量表

表4 魚鱗坑土方平衡表

3.4 人居環(huán)境改善工程設(shè)計(jì)

1)根據(jù)村鎮(zhèn)規(guī)劃、村莊環(huán)境現(xiàn)狀,為讓居民生存環(huán)境更美好,設(shè)計(jì)在大羊河兩側(cè)栽種觀賞桃樹,改善人居住環(huán)境,讓生活在本地的農(nóng)民提升幸福指數(shù)[4]。

2)大羊河兩側(cè)栽植觀賞桃樹共計(jì)740株(胸徑4～6cm),間距為3m。

a)造林方法:采取穴狀造林方式,栽植坑的大小、深淺根據(jù)苗木根福大小、根系長短而定。選擇栽植觀賞桃樹,穴狀規(guī)格為50*50cm,秧苗栽植在坑內(nèi),入坑后填滿大部分坑土,然后澆水,讓水滲入填滿土壤,最后在栽植坑內(nèi),加一層虛土。

b)造林技術(shù)措施:造林時(shí)間為春季、穴植造林,坑內(nèi)返土0.3m厚,蓄水深度0.3m,安全超高0.1m。

3.5 封育治理措施設(shè)計(jì)

大羊河源頭小流域(上鐵廠片區(qū))封育治理面積1.38hm2,封育治理水土流失面積為1.08hm2,封育治理措施圖斑內(nèi)水土流失面積達(dá)76.09%,符合封育治理水土流失面積達(dá)15%以上要求,封育期限為5a。詳見表5。

表5 封育治理面積統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)流域內(nèi)地形、地貌特點(diǎn),在溝口處的兩側(cè)進(jìn)行布設(shè)網(wǎng)障。封禁網(wǎng)障采用埋設(shè)鋼筋水泥樁形式,柱采用預(yù)制C25混凝土,基礎(chǔ)采用C20混凝土,拉米字鐵絲網(wǎng)沿治理邊界封閉,嚴(yán)防放牧,亂砍亂伐[5-6]。樁距3.0m,樁的截面為10cm×10cm,樁長2.1m,埋入地下0.6m深。樁內(nèi)布置4根φ10架力鋼筋,箍筋為φ6,間距200mm,每道箍筋與立柱外側(cè)固定刺鐵絲的掛鉤相連。

4 結(jié) 語

通過梯田,竹節(jié)壕,魚鱗坑對坡地的治理可以起到涵養(yǎng)水源的效果,改善群眾的生活條件,提高環(huán)境質(zhì)量。本項(xiàng)目水土保持經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在通過對侵蝕溝的治理,保護(hù)及增加耕地面積,減少土地肥力流失,促進(jìn)糧食增產(chǎn)增收。