子洲縣2021年小流域水保建設方案探析

喬 元

（子洲縣農村飲水工程服務中心,陜西 榆林 718400）

子洲縣地處黃土高原腹地,溝壑縱橫。長久以來,水保建設與農田耕種矛盾突出。為了推進縣域水保建設,減少入黃泥沙,現以2021年小流域水保項目為例,對縣域水保建設進行探析。

1 概況

子洲縣2021年小流域項目區(qū)涉及三川口、馬蹄溝、雙湖峪3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)11.3萬人,屬無定河一級支流大理河,為黃土丘陵溝壑區(qū),溝壑密度為4.9 km/km2[1]。其地勢大致西高、東低,地形起伏較大,垂直變化明顯,形成了極易侵蝕的地貌條件。項目區(qū)區(qū)屬暖溫帶和溫帶半干旱大陸性季風氣候,多年平均降水量449.5 mm[2],區(qū)內風多且大,多年平均風速2.3 m/s。項目區(qū)土壤類型主要有黃土、黃沙土等,植物屬于干旱草原、沙生植被到森林草原過渡區(qū),地表植被覆蓋率為36.76%左右。

2 存在問題

項目區(qū)位于子洲縣西南部,地處祁呂賀山字型構造東翼反射弧內側,地質活動相對穩(wěn)定。存在的主要問題：項目區(qū)貧困落后,傳統(tǒng)農業(yè)特征突出,產業(yè)結構單一。坡耕地面積大、比例高,占項目區(qū)耕地總面積的60.26%。順坡耕種、廣種薄收等落后的生產方式,造成了區(qū)域生態(tài)環(huán)境的惡化和一定的水土流失；農業(yè)生產基礎條件不高,水利灌溉化程度低,抗御自然災害能力有限,農業(yè)靠天吃飯的現狀未得到根本改變；草木植物的特點是葉片小、根系發(fā)達、耐旱、抗貧瘠、生長期短、休眠期長、覆蓋率低,沒有形成生態(tài)體系；項目區(qū)交通不便,現有產業(yè)道路基本為土路,干旱季節(jié)塵土飛揚,雨季泥濘不堪,群眾通行困難。

3 總體布置設計

項目區(qū)地貌特征是溝壑密集、支離破碎,梁峁起伏而峁頂較圓,峁小梁短,地面切割較深,溝緣線十分明顯,長期以來水土流失嚴重。按照項目區(qū)的自然條件和存在問題,水保治理分為沙梁峁頂、峁坡、峁邊線、溝谷坡、溝谷底五種立地類型,見圖1。

圖1 地貌類型圖

根據不同立地類型進行水保措施配置。

（1）梁峁頂

造林立地質量等級為Ⅲ級。在近村緩峁寬梁采取大魚鱗坑整地,種植人工草地；在尖嘴窄梁和遠村梁峁地上,采取小魚鱗坑整地栽植灌木,形成梁峁頂部植物防護帶。

（2）梁峁坡

造林立地質量等級為Ⅱ級。在交通方便,水源條件充足,避風向陽,土質較好、坡度較緩區(qū)域進行梯田改造建設。并配套生產道路和集雨水窖建設,增加田地灌溉條件。

（3）峁邊線

造林立地質量等級為Ⅲ級。采取小魚鱗坑整地配置紫穗槐灌木或者穴狀整地配置檸條灌木,形成密集灌叢生物帶,以固定峁坡,防止溝沿崩塌和溝頭延伸。

（4）溝谷坡

造林立地質量等級為Ⅳ級。現狀溝坡多為天然草地和疏幼林地,對坡度較緩、覆蓋度小的溝坡地采取小魚鱗坑整地措施營造灌木生態(tài)林。

（5）溝谷底

造林立地質量等級為Ⅰ級。選擇在溝道下切劇烈發(fā)展的支溝內修建谷坊群,以遏制溝底下切和溝岸擴張,達到攔沙減沙目的。

4 典型設計

本次小流域建設方案包括水平梯田、谷坊、集雨水窖、生態(tài)林、道路硬化等工程措施。水平梯田、谷坊、集雨水窖均進行典型設計,配套措施采取標準設計。

4.1 水平梯田工程設計

規(guī)劃在項目區(qū)粱峁坡度為5°～15°的坡耕地修筑水平梯田60.37 hm2,機修梯田特性見表1。該區(qū)域坡耕地土質較好,離村莊近,有利于實現機械化和水利化。水平梯田的設計防洪標準為20年一遇3 h最大暴雨。水平田塊設計,主要是確定田面寬、田坎高和規(guī)劃面積。田面寬B、田坎高H和田坎斜坡距離L之間的關系見圖2。

表1 機修梯田工程特性表

圖2 坡改梯典型斷面示意圖

4.2 谷坊工程

為了減小項目區(qū)內水土流失,選擇在溝道下切劇烈發(fā)展的支溝內修建谷坊群[3],與溝道內的現狀淤地壩相互配合,抬高侵蝕基點,遏制溝底下切和溝岸擴張,達到攔沙減沙目的。溝道比降大于5%～10%的溝段,溝口狹窄地段,河床穩(wěn)定,基礎牢固,壩址上下游寬闊平坦,支流匯入口的下游,避開天然跌坎,采用“頂底相照”的方式成群布設。根據現場調查,本次選擇在支溝1布置谷坊群1#～3#、支溝2布設谷坊群4#～6#、支溝3布設谷坊群7#～9#。土谷坊壩體碾壓均質土壩,壩高≤6 m（根據所在位置的溝道比降確定）,壩頂寬2 m,壩體迎水坡比為1∶1.5～1∶1.8,背水坡比1∶1.3～1∶1.5。谷坊設計相關參數見表2。

表2 谷坊工程特性表

4.3 集雨水窖工程設計

項目區(qū)雨水的集蓄利用系統(tǒng)是利用道路作為集水區(qū),沿道路每隔一定距離布設水窖,形成水窖群,以分段集蓄路面徑流而進行提水灌溉,實現水資源的優(yōu)化配置和高效利用,本項目統(tǒng)一選用50 m3矩形磚混結構水窖,共布設8座水窖。

根據《雨水集蓄利用技術規(guī)范》,本項目水窖用于灌溉道路兩側的經濟林和景觀林,采用點灌,灌水次數取2次,灌水定額取150 m3/hm2,即灌溉定額為300 m3/hm2。水窖采用矩形水窖。窖體由窖口、水窖兩部分組成。窖口方形0.7 m×0.7 m,采用預制鋼筋混凝土蓋板覆蓋,蓋板方形1.2 m×0.7 m,厚度0.1 m,預留0.35 m取水口；窖體側墻采用M10漿砌磚砌筑而成,厚度0.5 m；窖體長×寬：6.2 m×3.0 m,高3.0 m,窖體蓋板采用現澆鋼筋混凝土砌筑,長×寬：7.6 m×4.4 m,厚0.2 m。窖底設置DNI10PE放水管,進口段安裝攔污柵,放水管出口延伸至坡外,端口安裝開關閥進行控制。

為保證水窖入水泥沙含量低,在水窖入水口設計沉砂池。沉砂池設計為矩形,長2.0 m、寬2.0 m,高1.0 m：沉砂池采用M7.5漿砌石砌筑,厚度為30 cm。在高于沉砂池底部20 cm處,預留水窖進水口,在其外側安裝篩網作簡單防污處理,進水管道采用DN110PE管道與水窖連接。水窖相關參數及單座工程量見表3。

表3 單座50 m3矩形水窖工程量統(tǒng)計表

4.4 道路設計

（1）道路硬化設計

按照現狀道路情況和交通要求,合理布置硬化道路長度和寬度,利用硬化道路收集雨水存儲在集雨水窖內。根據項目區(qū)實際情況,本次道路硬化分為四段,分別為：紅花樓至朱陽灣1.9 km；林場村至佛殿堂9.789 km；牛薛溝村至梁家溝8.566 km；白家溝村0.086 km（原有路面拆除后硬化）,路面采用C30砼硬化,路面寬3.5 m,厚0.18 m。墊層采用3∶7灰土,寬4.0 m,厚0.2 m,路基采用現狀路基,但需平整壓實,路基寬度為5.0 m,道路兩側設素土路肩,寬為0.5 m。

（2）道路排水工程設計

排水邊溝總長21038 m,沿路山體坡根布設。排水渠為M7.5漿砌磚渠,采用L型斷面,斷面尺寸為水平段0.5 m,側墻高0.3 m。根據項目區(qū)實際情況,部分排水邊溝無法直接向外排出,為防止雨水沖毀路基,損毀道路,需要砌護排水溝,根據道路排水要求及排水邊溝排水水量,斷面內尺寸選擇0.3 m×0.3 m。排水溝采用矩形漿砌磚結構。兩側墻體為0.24 m厚。本次共布置41處矩形排水溝,總長246 m。

根據項目區(qū)實際情況,部分排水邊溝沿山體布設,在匯入低處后,需要跨路排出,因此需設計排水管涵作為穿路建筑物,管涵進口設置集水井,出口設八字,共布置58處排水管涵。

（3）漿砌石擋墻設計

為防止道路沿線高邊坡塌方造成道路阻斷,本次在林場村至佛殿堂產業(yè)道路設置漿砌石擋墻一處,長71 m,設計擋墻總高3.5 m,基礎埋深0.5 m,內側坡比為1∶0.25。

4.5 生態(tài)林工程設計

項目區(qū)地處黃土丘陵溝壑區(qū),植物覆蓋度低,水土流失嚴重,同時近年來當地村民認識到生態(tài)環(huán)境的重要性,因此應對坡度較大的山地進行綠化,營造大面積生態(tài)林,改善項目區(qū)生態(tài)環(huán)境。本次規(guī)劃在三川口鎮(zhèn)馬家溝村山峁林草地（坡度大于25°,且后期無發(fā)展?jié)摿Φ幕钠碌兀I造生態(tài)林,共設計栽植10萬株喬木（油松,冠高1.5 m）,營造40 hm2生態(tài)林,在山峁處選擇12處栽植地塊,栽植間距為2 m×2 m。

同時,營造景觀灌木林17.41 hm2,主要樹種有：胡枝子、黃刺玫、白刺、沙地柏；營造水保灌木林13.00 hm2,主要樹種為檸條、紫穗槐；栽植行道樹2.05 km,主要喬木樹種有：圓柏、紅葉碧桃,間種花卉草本蜀葵,開挖邊坡植物防護種植紫花苜蓿。種草10.99 hm2,牧草草種紫花苜蓿,擴大項目區(qū)生態(tài)植被覆蓋率。

5 結語

子洲縣屬典型的黃土丘陵溝壑區(qū),地形支離破碎,山大溝深,坡耕地面積大,范圍廣,坡度較陡,造成水土流失嚴重和產業(yè)矛盾突出。經過分析探討,在5°～15°的坡耕地修筑水平梯田60.37 hm2,在溝道下切劇烈的支溝1布置谷坊群1#～3#、支溝2布設谷坊群4#～6#、支溝3布設谷坊群7#～9#,利用硬化路面修建集雨水窖8座,利用植物措施營造生態(tài)林81.4 hm2。通過水平梯田、谷坊、集雨水窖和生態(tài)林、硬化道路建設,在減少水土流失的同時,可有效改善群眾生產生活條件,提高糧食生產量,方便群眾出行,可為項目區(qū)水保建設提供科學依據。