张静雯，王电杰

（1.浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020；2.杭州大地科技有限公司，浙江 杭州 310013）

1 问题的提出

中国共产党第十九次全国代表大会中习近平总书记明确指出，要加大生态系统保护力度。实施重要生态系统保护和修复重大工程，优化生态安全屏障体系，构建生态廊道和生物多样性保护网络，提升生态系统质量和稳定性；开展国土绿化行动，推进荒漠化、石漠化、水土流失综合治理，强化湿地保护和恢复，加强地质灾害防治。这是继十八大以来，党中央又一次把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业五位一体的总布局，明确生态文明建设的重要性。

根据《全国水土保持区划（试行）》，我国共分为8个一级区，其中南方红壤区涉及上海、江苏、浙江、福建、安徽、江西等省市，土地总面积约124万km2，约占全国土地总面积的12.9%[1]。南方红壤区涉及的省市是我国重要的粮食、经济作物和水果生产基地，加之南方红壤区具有独特的自然条件，山地丘陵交错、地形起伏较大、土壤可蚀性高、降雨量多而集中[2]，导致其成为我国水土流失最严重的区域之一，区内水土流失面积约16万km2。对南方红壤区进行水土流失治理是全国水土保持的工作重点之一，有助于改善全国的水土流失现状，是推动全国生态文明建设的主要抓手。

南方红壤区内人地矛盾突出、土地资源宝贵，人民群众为提高土地的利用效率，大量开垦山地种植经济作物，为了提高经济作物的经济效益，在林下大规模施肥、使用除草剂等。人为活动降低了林下植被的覆盖度、导致坡面裸露，加之南方红壤区降雨量大而集中、降雨冲刷地表力强，坡面缺少有序的蓄排水工程，地表径流携带大量泥沙进入下游河道，不仅产生水土流失，也容易产生面源污染、影响下游水体水质。因此在经济林地内开展水土流失治理，是南方红壤区水土流失治理工作中的重点。

治理经济林地内水土流失，以控制径流量为重点，主要途径是在经济林地内配套有效的坡面截、排、蓄水措施[3]，将坡面径流导入设定好的排水系统，从源头上避免水流无序流动、冲刷地表造成水土流失；在排水沟沿线、转弯处、坡度较大处等位置设置分级沉沙池，减缓水流流速、沉淀径流中的泥沙含量，同时起到一定的蓄水作用，方便农业生产生活。传统的坡面蓄排工程以混凝土、浆砌块石、砖砌等硬质结构为主，此类结构比较稳定、耐用，但是生态性较差、施工难度相对较大，大量布设容易破坏当地自然景观。在大力推进生态文明建设的新要求下，需要进一步改善传统的坡面蓄排工程，提升工程的生态性。本文以安吉县和村等5条小流域为例，提出几种不同类型的坡面小型生态蓄排工程结构，并对其优缺点进行探讨，以期供同类项目参考。

2 项目背景

和村等5条小流域所在的浙江省安吉县属于南方红壤丘陵区，小流域地处安吉县杭垓镇东北部，下游为重要饮用水水源赋石水库，随着社会经济的快速发展，上游不合理的人为活动造成小流域水土流失加剧，水土流失夹带大量泥沙和有机物质，进入下游沟道，不仅容易淤积下游水库、缩短水库使用寿命，而且导致水库出现季节性富氧化的现象。

小流域内主要河道为中潭溪、西溪，下游为赋石水库，流域总面积34.97 km2，流域主要涉及杭垓镇和村、松坑村2个行政村。小流域属山地丘陵地貌，为北亚热带季风区，多年平均气温15.5 ℃，多年平均降水量1 534 mm，和村等5条小流域现有水土流失总面积15.18 km2，土壤侵蚀强度以轻度和中度为主，平均侵蚀模数为1 300 t/（km2· a）[4]。

小流域内的水土流失主要集中在板栗林、毛竹林和茶园等经济林内，合理的全面整地垦复、频繁的浅锄浅耕，使林下植被遭到破坏、土壤裸露，存在一定程度的水土流失；经济林地种植时长期使用速效氮肥和化学除草剂，导致林下生物多样性破坏、土壤板结、水源涵养能力减弱，化肥农药随水土流失进入下游水库，影响水库水质。

为了治理水土流失、改善生态环境、保护饮用水源，对安吉县和村等5条小流域实施全面的水土流失综合治理工程。小流域水土流失综合治理建设内容由水土保持林、经济林、封育治理、坡面蓄排水工程、溪沟整治和生产便道及道路排水沟工程共6个部分组成，其中坡面蓄排水工程主要包括：截水沟、排水沟、沉沙池、沉沙井、蓄水池、生产道路排水沟。

3 坡面蓄排工程设计

3.1 排水沟设计

排水沟用于排除截水沟汇集的地表径流，基本沿干沟和主要支沟方向分布，一般布设在坡面截水沟的两端或较低一端，其终端连接蓄水池或天然排水道。排水沟在坡面上的比降，根据其排水去向的位置（蓄水池或天然排水道）而定。

流域内排水沟主要集中在茶园、板栗林、毛竹林内，排水沟的断面形状可根据实际选用梯形或“U”型断面，排水沟纵坡比降应根据沟线、地形、地质及与截水沟连接等因素确定。当纵坡大于10%时，通过沉沙井进行消能。

根据排水沟位置的地形地貌、降雨径流情况等，分别选取不同类型的排水沟。排水沟衬砌材料除选用传统的砖砌、浆砌片石、混凝土预制槽外，还选择了新型的、便于施工、较为生态的衬砌材料：植草砖、土工膜、土工网、草席等。排水沟尺寸断面根据其上游汇水面积确定，经过洪峰流量计算后，设计的排水沟底宽为40 ～ 60 cm，沟深40 cm，能够满足排导上游汇水流量的要求，排水沟设计见图1 ～ 5。

图1 U型槽排水沟设计图 单位：mm

图2 植草砖排水沟设计图 单位：mm

图3 土工网排水沟设计图 单位：mm

图4 土工膜排水沟设计图 单位：mm

图5 混凝土排水沟设计图 单位：mm

3.2 沉砂池设计

沉沙池布设在蓄水池进水口的上游附近和排水沟出口，以降低流速的方式使水流携带泥沙沉降，减少入河泥沙。沉沙池的具体位置，根据当地地形和工程条件确定，可以紧靠蓄水池，也可与蓄水池保持一定的距离。项目根据流域的地形地貌、降雨径流情况等，分别选取不同类型的沉沙池。

3.2.1 砖砌沉沙池

砖砌沉沙池墙体厚24 cm，墙内两面和底部表面均采用M15砂浆抹面，底板采用C20混凝土加强防渗性能。传统的砖砌沉沙池硬化程度较高、耐久性好，但容易影响周边的自然生态景观。砖砌沉沙池见图6。

图6 砖砌沉沙池设计图 单位：mm

3.2.2 生态沉沙池

为增加沉沙池的生态性，还设计了生态袋沉沙池、竹编沉沙池。生态袋沉沙池是利用生态袋作为沉沙池的衬砌材料、逐层、错位码放，沉沙池底宽0.75 m，边坡比1:0.5，池深1.00 m。竹编沉沙池利用竹竿编制成片，作为沉沙池的衬砌材料，沉沙池为圆形，半径1.00 m左右，池深1.00 m。生态袋、竹编沉沙池设计见图7 ～ 8。

图7 生态袋沉沙池设计图 单位：mm

图8 竹编沉沙池设计图 单位：mm

4 不同类型坡面蓄排工程的探讨

不同类型的坡面蓄排工程按照衬砌材料分为硬质材料和生态材料2种，对其各自的优缺点、适用范围及条件进行探讨。

4.1 排水沟

4.1.1 硬质排水沟

硬质排水沟主要指使用砖块、块石、混凝土、预制U型槽等作为衬砌材料的工程，此类排水沟抗冲刷性、稳定性、耐用性较好，适用于汇水面积较大、洪峰流量较大、坡度大、冲刷力强的沟道，多布设在坡面的中下部位和主干沟道。在生产道路一侧布设排水沟时，多采用硬质结构，以满足车辆碾压的要求。硬质排水沟修建完成后可长期使用，不容易被破坏。

硬质截排水沟生态性相对较差，不利于与周边的自然景观融合，施工难度相对较大、成本较高、工期较长。由于南方红壤区土壤主要是由花岗岩母质发育而来，土壤表层疏松，土石山区地表多以风化严重的石块组成[5]，对于整体式、现浇的硬质排水沟而言，结构较为稳定，但是由于预制U型槽排水沟分节处存在接缝，容易受冲刷引起断裂，继而导致工程受损，且不易维修，不适宜在南方土石山区冲刷严重的坡面使用。

4.1.2 生态排水沟

生态排水沟指使用土工膜、土工网、草席、植草砖等作为衬砌材料的工程，此类排水沟就地取材，成本低廉、施工难度低、工期短，除了具有传统的排水功能，也有利于沟内、沟边植被的生长；此类排水沟抗冲性及耐久性较差，长期使用容易淤积且受损，丧失其排水功能。生态排水沟可用于山坡中山部、洪峰流量较小、冲刷力较弱的支毛沟内。

在生态排水沟中，植草砖排水沟的排水效果、生态性、结构耐久性能最优。植草砖底部铺设碎石垫层，沟内种植草本植物，砖体间的空隙利于植被生长，其根系可进一步增加土壤入渗、涵养水源、拦蓄泥沙，比单纯的硬质排水沟更有利于水土保持，同时植物的根系可起到固定排水沟的作用，提高排水沟的使用寿命。

4.2 沉沙池

4.2.1 硬质沉沙池

硬质沉沙池采用砖、块石或混凝土砌筑，材料的耐久性能更优，池体的容积可根据需要进行设置，能够满足大量储水的要求，池体内淤积的泥沙容易清理；但是其施工成本较高、难度大，且不利于周边植被的生长，容易影响周边自然景观。

4.2.2 生态沉沙池

生态沉沙池衬砌材料可因地制宜、就地取材，常见的有竹编沉沙池、生态袋沉沙池等。竹编沉沙池利于苔藓植被的生长，容易与林内的植被融为一体，但是经过长时间的浸泡竹片容易被损坏，影响沉砂效果；另外竹片之间空隙较大，池内水体容易出现下渗、侧渗的现象，不利于当地群众的取水、用水。

相较之下生态袋沉沙池的实用性更优，与植草砖排水沟原理类似，生态袋内装有种植土，有利于草本植物生长，植被根系不仅可以固定生态袋，也可以起到蓄水拦沙的作用，装有种植土的生态袋材质更为坚硬，其防渗性能较好，可以起到一定的蓄水效果，也利于长期储存。

生态沉沙池适宜用于山坡中上部，布设在排水沟沿线，以沉淀排水沟泥沙为主要目的，兼顾储存少量水分，沉沙池适用年限相对较短，不利于淤积物的清理。硬质沉沙池适用于排水出口、冲刷较强的区域，可储存较多水分，兼顾农业生产。

5 结 语

治理南方红壤区的水土流失是全国水土保持的工作重点之一，而南方红壤区水土流失主要集中在经济林地，其特有的地形地貌、气象水文条件、经济发展水平决定了其独特的水土流失特点及成因。在南方红壤区开展小流域水土流失综合治理时，应根据不同部位的水土流失特点，综合考虑人民群众的实际需求，采用不同类型的坡面蓄排工程，使其既能满足水土保持要求，也更利于生态，易于操作，便于推广。坡面小型生态蓄排工程成本低廉，可以鼓励当地群众自发地建设各类坡面小型蓄排引水工程，开展经济林内水土流失治理工作，促进生态文明建设。