三十家子项目区坡耕地水土流失综合治理分析

2015-10-29李志环

黑龙江水利科技 2015年4期

李志环

(凌源市宋杖子水利服务站，辽宁凌源122500)

1 工程概况

2014年凌源市坡耕地水土流失综合治理工程共分为三十家子镇卧虎山，宋杖子镇翟杖子，小城子镇嗏蛤，三道河子乡三道河子4个工程区。项目区规划治理坡耕地面积666.67 hm2。工程区坡耕地面积大，集中连片，地形地貌基本一致，土壤条件大致相同，不再划分水土保持分区。

三十家子镇卧虎山工程区分为29个班块，规划治理坡耕地面积225.00 hm2;宋杖子镇翟杖子工程区分为17个班块，规划治理坡耕地面积133.33 hm2;小城子镇嗏蛤工程区分为20个班块，规划治理坡耕地面积175.00 hm2;三道河子乡三道河子工程区分为17个班块，规划治理坡耕地面积133.34 hm2。

本实施方案以卧虎山工程区A26 号地块、翟杖子工程区B4 号地块、嗏蛤工程区C13 号地块、三道河子工程区D5 号地块进行典型设计。

2 工程布置

项目区本着“因地制宜、注重效益”方针，以水土资源的可持续利用和环境资源的可持续维护为目的，以发展区域经济、特色产业、农民脱贫致富为目标，合理利用土地资源，优化土地利用结构，提高商品意识，加快产业结构调整，当前利益与长远利益兼顾，生态效益与经济效益相结合的原则。在项目区主要布设梯田，同时建设布设田间作业路［1－3］。项目区主要规划的工程项目及布置如下:

2.1 新修土坎梯田工程

本项目区为低山丘陵区，布置田块应结合地形情况而定。

本次规划梯田均沿等高线布置，田面形状呈长方形或带形，大弯就势，小弯取直，以适应机耕作业的要求。

本着上述原则本区田块布局沿着等高线方向修筑梯田。相邻梯田田面高差在1 ～3 m，局部高地和浅沟利用推土机找平，人工筑埂打平夯实。

建设梯田埂，其顶宽0.30m，田坎侧坡可种植金银花保护田埂。

田块的平面形状为沿等高线呈带状。地块长短不一，一般在50 ～800 m。本工程共需完成梯田666.67 hm2。

2.2 道路工程

由于项目区原有生产道路不能满足生产、施工等要求，本此规划修筑作业路，以利于生产。新修作业路结合地形布设，并与现有道路连接。本工程需修建作业路26.12 km。

2.3 土谷坊工程

根据工程项目区的实际情况谷坊工程采用土谷坊形式修建，位置选择在沟道狭窄处，上游平缓宽敞，有利于拦蓄更多的径流泥沙。沟岸沟底要比较坚实，要根据实际地形坡度、沟道比降来确定本实施方案谷坊。选取宋杖子项目区进行沟壑治理共修建土谷坊3 座，长度90.0 m。

2.4 截排水沟工程

为了保护修建的梯田不被坡面汇水冲刷、损毁，在梯田上坡来水侧布截排水沟，排水沟与自然沟道相接，将水直接排除。选取宋杖子项目区修建截排水沟0.90 km。

3 措施设计

3.1 工程设计标准

本项设计主要措施包括梯田工程、作业路、谷坊、排水沟、截水沟等。根据水土保持综合治理技术规范要求，工程防御暴雨标准均采用“10 a一遇6 h最大降水”。本次设计依据1998年辽宁省水文水资源勘测局出版的《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》中的推理公式法进行计算。项目区属于VI3 水文分区。经计算，项目区“10 a一遇6 h最大降水”为80.10 mm，10 a一遇24 h最大降水为106.1 mm。

3.2 梯田工程设计

本项设计地块全为新修土坎水平梯田。

梯田的断面设计是求不同坡度下梯田的优化断面。

最优断面包括以下条件:

1)要有适当的田面宽度，以适应机耕和灌溉的要求。

2)合理选定田坎侧坡，以保证梯田稳固安全。

3)在满足以上要求的同时，尽可能减少单位面积梯田的土方量和运移量，以提高工效，加快速度，降低费用。

梯田断面要素见图1。

田面宽计算式:

根据朝阳地区梯田建设经验，田坎外侧坡一般在60° ～75°，具体坡度根据土质选定;田坎高1.5 m以上的梯田运行效果较好，耕作过程中人为损毁率低，生效期长。

田坎外侧坡度在60° ～75°，按照《水土保持综合治理技术规范》要求，以5°坡改梯为例，田坎外侧坡为65°时，田坎高度H 为1.8 m，经计算田面宽度为20m，能满足机耕种植要求。

本工程田坎高最低选择1.4 m。根据选定的田坎高，计算田面宽在10 ～30 m，其中缓坡地块(3° ～5°)田面宽为20 ～30 m，陡坡地块(5° ～10°)田面宽为10 ～20 m。

图1 梯田断面图

图1 中:L 为斜坡距离;B 为田面宽;H 为田坎高;d 为田埂宽度;D 为田埂底宽;α 原地面坡度;β田坎外侧坡;h 田埂高。

田坎设计根据工程区坡地的坡度及土质情况，确定梯田田坎高介于1.4 ～3.0 m，并选定的田面宽和田坎外侧坡度，田坎线沿等高线布设。

梯田田埂高度根据能拦蓄“10 a一遇6 h暴雨”所产生的径流为原则来核算确定。工程区“10 a一遇6 h最大暴雨”为80.10 mm，径流系数为0.42，田埂安全超高取0.1 m，埂顶宽取0.3 m，坎高按2.0 m、田面按20.0m 计算。梯田拦水埂设置为梯形断面，埂高0.3 m，顶宽0.3 m，内边坡比为1∶1，外边坡坡度为65°。

3.3 配套措施设计

3.3.1 作业路工程设计

作业路的修建应在治理前完成，以保证施工运输、治理管护、防火及后期产品运输方便。工程区的道路分上山大路(主作业路)和田间小路(田间道路)。

上山的大路多布置在沟边、沟底或山脊上，宽度为3 m，路面坡度应＜15°，为防止雨水汇集冲刷路面，布置在沟边的道路要修成外高里低的路面，并在道路两侧修竹节壕防护边沟储水;田间道路要呈“S”形迂回上山，以便于果实采摘和小型农机具通过，田间道路宽度为3 m［4］。

根据各工程区的典型地块以及主作业路及田间道路的长度推算工程区作业路工程量。本项工程作业路设计路面宽3 m，道路总长26.12 km。其中主作业路3.36 km，田间道路22.76 km。

3.3.2 谷坊工程设计

沟壑治理是控制水土流失的主要措施，也是减少下游河道泥沙的有效方法。因此，沟壑治理要坚持拦蓄并举，防治结合的原则，以植物措施为主，配合相应的工程措施。本流域设计建设谷全部为土谷坊。位置选择在宋杖子工程区的冲沟内。设计标准:10 a一遇6 h最大暴雨。谷坊断面尺寸根据经验值确定。

朝阳地区谷坊高度一般为2 ～4 m，断面为梯形。谷坊在沟道内采用连续布置，形成梯级。土谷坊不允许漫顶过水，必须在谷坊沟岸一端坚硬土层上开设溢洪口，溢洪口用干砌石护砌，末端与土沟床连接处设置干砌石消能设施，长4 m、宽3 m、厚0.3 m［5－7］。

3.3.3 截排水工程设计

为了保护修建的梯田，不被坡面降水冲刷、损毁，将汇水坡面的雨水引入到自然沟道，需要在梯田顶部靠近山体侧修建截水沟，截排水沟两侧末端与沟道连接处设置浆砌石跌水消能设施，长6.0 m、宽4.0 m、厚1.0 m。共4 处，浆砌石工程量共计48 m3。

截水沟设计标准为10 a一遇24 h，梯形断面，沟上底宽1.4 m，坡比1∶1，下底宽0.4 m，沟深0.5 m。开挖的土质就地压实在截水沟两侧。规划在宋杖子工程区共布设截水沟0.90 km。

位置选择在宋杖子工程区的梯田工程B11 号班块上游。集水面积约0.045 km2，项目区年最大24 h暴雨量106.1 mm，故i =106.1 mm /h，计算设计洪峰流量Qm为0.56 m3/s。设计截水沟上底宽a =1.4 m下底宽b =0.4 m，深h =0.5 m［8－10］。

3.3.4 公示牌标志碑设计

根据项目区实际情况，在项目区的路边、县、乡分界等明显处设标志碑。在交通要道醒目处、行政区属更迭处、路旁设立公示牌，加强宣传坡耕地水土流失综合治理工程建设的政策法规和奖惩制度，提高人民进行生态建设的意识，标志碑公示牌均采用砖砌结构，本项目共设置标志碑4个，公示牌8个。标志碑底座为3m ×3m，为申请专利设计的水土字样，高3 m;公示牌正面宽4.55 m，高3.84 m，侧面底宽0.6m，公示内容为各个工程区的基本情况介绍及水土流失综合治理工程的法规及宣传。4个工程区各设标志碑1 座，公示牌2个［11］。