冯 文

（吉安市水利水电规划设计院，江西 吉安 343000）

0 前 言

生态清洁型小流域治理模式是在传统小流域水土保持工作基础上延伸出来的一种新模式，强调“生态优先，治理为本，保护水源”的工作要求，通过生态修复与生态保护等措施，打造“山水林田湖草”的综合防治新格局，最终实现人与自然的和谐相处。从我国实际情况来看生态清洁型小流域治理模式具有广阔的发展前景，可以解决很多地区存在的水土流失问题，具有可行性，而永丰县早在生态清洁型小流域治理中取得了良好成绩，值得其他地区借鉴、学习。

1 项目背景

永丰县位于江西省东部，全县面积2695km2，根据第七次人口普查结果显示，当地常住人口为388464 人。根据2020 年《江西省（永丰县）水土流失动态监测成果统计》的相关内容可知，当地水土流失总面积达到了1345.81hm2，占总面积的36.9%。项目土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，年平均侵蚀模数为550t/km2·a。

而根据进一步调查，总结了当地水土流失的原因包括：

1）自然因素。永丰县小流域属于典型的亚热带湿润季风性气候区，当地的降雨量充沛，但是年际变化大，且时间分布不均匀。例如当地的4～9 月份的降雨量大，暴雨频发，同时当地日照时间长，造成蒸发量大，容易造成土壤干旱，表层稀疏，一旦发生大规模降雨可能会造成土壤流失[1]。

2）人为因素。从小流域角度来看，当地生产规模不断扩大，尤其是基础设施建设与城镇化建设进程加快，会加剧当地水土流失现状。

2 生态清洁型小流域治理模式的实施方案

2.1 布局方案

在永丰县生态清洁型小流域治理模式中，结合当地实际情况，对小流域治理进行了总体布局，基本思路包括：

2.1.1 设置生态自然修复区

选择人为活动少、自然植被良好的区域，采用封禁管护和人工治理的方法减少当地的水土流失情况。因此在生态自然修复区中进行严格的封禁治理方案，累积面积达到了1122.8hm2。不同地区的处置措施不同，具体包括：①在水土流失轻微地区，采取封禁管理的方法，当地以植被保护为主，依托生态的自我恢复能力，促进生态系统的重建；②针对树木稀疏或者分布不均匀的地区，则采取以补植为主的处理方法，其目的是短时间内保障植被的恢复，提升植被覆盖面积，减少水土流失[1]；③人员稀少区域不采取治理方法，通过自然修复能力达到有效控制水土流失的效果。

2.1.2 综合治理区域

在该区域中因为人为活动频繁，导致出现严重的水土流失问题，因此在实施阶段可根据当地实际情况制定针对性的改造方案。其具体资料如表1 所示。

表1 综合治理资料表

1）水土流失治理工程。根据调查发现，当地水土流失问题严重，共计达到50.3hm2。而针对火烧迹地，部分地区由当地村民自行补种，占比约为20.0%，其余部分尚未处理；当地的油茶开垦地的面积为33.72hm2，均完成整地与种植，但是雨季路面泥泞，难以通行；当地排水口均为土质排水沟，是加剧水土流失的危险因素。因此根据现状，当地采取的应对措施包括：建立新型排水沟渠4.3km，补植水保林0.89hm2；增设沉砂池22 座，并修建4.1km 的生产道路。

2）人居环境改造。在该项目中，上固村是人居环境改造的重点内容，主要措施包括：①提升人居环境。相关人员在对上固村进行现场走访之后，立足于“建设美丽乡村”的目标，对莲花广场以及滨河公园等做景观改造，并整合当地已经建成的生态景观设施，打造了沿河生态景观走廊，在提升居民生活质量的同时，有效改善了水土流失问题；②强化宣传。根据当地的调查结果发现，当地村民在农业生产中的不合理使用农药等行为造成了严重的水资源污染，因此当地针对农业生产问题进行了大面积的宣传教育，阐述不合理使用化肥农药对当地生态以及农业生产的影响，同时介绍当地关于水土保持的相关政策等[2]。通过设置一座村宣传牌，进一步深化村民对水土保持问题的认识。

2.2 河沟整治

2.2.1 河沟水面线计算

按照防洪工程的相关内容，案例项目中采用能量方程计算的方法推算出河道设计水面线，通过构建河道上、下断面参数，掌握河沟水面线的详细数据，计算公式为：

式中：Z上与Z上分别代表河沟水面线的上断面与下断面；为流速水头；hf与hj代表上下断面的沿程水头损失与局部水头损失。

根据上述计算内容，该项目中控制断面水位的详细资料如表2 所示。

表2 控制断面设计水位信息

2.2.2 护岸设计方案

在该项目护岸设计过程中，结合当地的实际情况，设计人员遵照以人为本、人水和谐的工作要求，尽可能地实现生态环境与周边景观之间的协调性，所采取的护岸结构如图1 所示。

在图1 所介绍的结构中，基础为C20 混凝土，墙体为混凝土砌块；采用抛石护角方法；在砌块上用C20 混凝土压顶，并铺设彩色透水砖。在护岸护坡设计中，设置坡比为1:2.0。

2.2.3 边坡稳定性处理

边坡稳定性关系到水土保护效果，而结合该项目的实际情况可知，在护岸范围内的表层以填土层为主，下面为少量的粉质黏土，这一特殊结构对边坡稳定性产生直接影响。因此为实现边坡稳定性的目标，该项目中采用瑞典圆弧法展开进一步分析，其计算方法如公式（2）所示。

式中：b为土条的宽度，m；为滑动面土层的凝聚力系数，kN/m2；θi为滑弧交点位置切线与土条中心线的夹角，度；W1i与W2i为土条重量，t；Φ＇i代表土层的内摩擦角，度。

根据公式（2）展开验算后，计算得出该项目中设计边坡的系数为2.0，安全系数结果为1.429，安全系数标准为1.10（5 级），符合相关规定，所以可以认为该项目中的护岸边坡具有安全性。

2.2.4 基础冲刷深度

根据相关调查结果，该项目中确定水流最大冲刷坑深度为0.78m，护岸基础埋深取值为1.0m。

2.2.5 挡墙稳定性计算

该项目中在挡墙稳定性计算中，将计算的重点放在以下几方面：

1）计算基础底面抗滑稳定性。该指标的计算公式为：

式中：Kc为抗滑稳定安全系数；[Kc]为容许抗滑稳定安全系数；ΣP为作用在边墙上的荷载对计算滑动面所产生的切向分量；f为变量与基岩接触面的抗摩擦系数，该数据可以根据地勘报告的相关内容进行计算；ΣW为作用在边墙上的荷载对滑动面的法向分量[3]。

2）抗颠覆稳定性计算中，可以按照公式（4）内容展开验算。

式中：K0为抗倾稳定安全系数；[K0]为容许抗倾稳定安全系数；ΣMy为作用在墙体上的荷载对墙前趾产生的稳定力矩；ΣM0代表作用于墙体荷载对墙前趾产生的倾覆力矩。

在上述挡墙稳定性分析结果的基础上，案例项目中分别提出了三种工况，具体工况信息为：①工况1，在挡墙建成后，墙的前后无水；②工况2，设计洪水位的工况，并且墙的前后水位均满足洪水位的设计标准；③工况3，洪水位快速下降。

根据上文公式（3）与公式（4）的计算结果，文章对案例项目中挡墙基底应力与稳定性展开分析，围绕上述三个工况展开计算，详细的计算结果如表3 所示。

表3 挡墙应力与稳定性的计算结果

根据表3 的相关数据可以认为，该项目中河道挡墙的相关系数均满足地基承载力的要求，符合当地河道治理的相关规范。

2.3 林草工程方案

林草工程是当地小流域河流治理的重要组成部分，该项目中所采取的措施包括：①造林整地。在项目开展的前一年冬季开展整地，尽量确保在雨季到来前的1 个月完成整地。其中在春季造林时机的选择上，尽量控制在苗木萌动前的7～10d，并在雨季到来后的15d 内完成，这样有助于保证苗木的成活率[3]；②整地方案。根据该项目的经验，整地过程中所有穴状整地以及水平阶整地均采用人工施工方法，参照当地坡改梯工程施工经验即可；之后在各个造林工程项目中，按照设计内容施工[4]；在各工程填方土埂处理中，应确保每层的夯实效果满意，其干密度应≥13kN/m3。在带状整体工程项目中，处理前可用水准测量定线，并在修成后每隔10m左右设置小土挡，该土挡的高度为20cm；③苗木栽种过程中，其中所有的杉树、湿地松、桂花树等移栽苗木，运输过程中注意维持根部湿润，避免根部遭受日晒风吹。栽种前认真评估苗木的质量，尽量选择根系发育良好、完整的苗木[4]。栽植期间使用穴植法，种植过程中遵照“三填、两踩、一提苗”的工艺，该工艺的优点就是可以确保苗木根部彻底舒展，保障与土壤的结合度，提升存活率。在经济果林栽种过程中，需定植坑坑底挖松约20cm，并向其中施加充足的肥料，与底层土壤彻底拌和均匀后，再将苗木放入坑中栽种。此时在填土过程中应先填埋表土、湿土，再填埋生土，最后踏实、浇水。

3 效益评价

根据永丰县的实际情况，在落实生态清洁型小流域治理模式之后，取得了满意效果，主要表现为：

1）从经济效益来看，通过生态清洁型小流域治理模式可以每年增产木材0.04 万m3，总经济价值超过24 万元，直接实现当地居民增收。同时该工程还提升了当地薪柴数量，产值达到了24.88 万元。

2）生态效益评价。从生态治理的效果来看，该项目落实之后，当地小流域水土流失的治理度超过87%，有效改善了当地水土流失问题。例如根据调查发现，改进后当地每年减少的土壤流失数量超过4.1 万t，极大改善了当地的生态环境。

3）社会效益评价。生态清洁型小流域治理模式显著提升了当地的土地利用效率，加快产业结构的转型升级，也为居民提供了新的就业渠道。

4 结 语

永丰县所采取的生态清洁型小流域治理模式取得了良好的经济、社会与生态效益，证明该项目中关于生态治理的相关措施科学有效。因此各地区应结合自身实际情况优化生态治理方案，这样才能为解决水土流失问题奠定基础。