刘少明

(昌图县水利事务服务中心,辽宁 昌图 112500)

土壤侵蚀会导致土地资源浪费和水污染等问题,降雨径流冲刷会导致土壤运移和养分流失,降低土地生产力和肥力,对作物与植物的生长发展产生不利影响;同时,大量生活污水、化肥和农药进入河流,污染周边的土壤和水体,形成面源污染[1]。为了解决这些问题,需要加强土地保护和治理措施,限制农药和化肥的使用,加强农田水利设施建设,改善水土保持措施,遏制土壤侵蚀和泥沙流失。同时,也要加强城市污水处理和河流治理,减少面源污染的影响[2-3]。小流域是水土保持、水土资源保护和生态文明建设的基本单元,小流域治理的关键是综合考虑水土保持技术与措施,合理调整土地利用结构,加强水资源管理和污染防治,推动生态恢复与修复,为整个区域的生态环境和水源保护提供支持。鉴于此,文章以昌图县太阳河小流域为例,根据小流域特点和水土流失危害程度制定治理方案,通过评价预测治理效益提出适宜的综合治理模式,为实现小流域生态环境保护、减少水土流失及可持续发展提供支持。

1 流域概况

1.1 自然条件

昌图县太阳河小流域位于昌图县昌图镇,属辽河水系,上级河流为三道沟河,流域面积930.61hm2。流域内地势东高西低,随着下游河流的增大增宽,雨水季节水量剧增,对河道两侧农田不断侵蚀,现已造成河道两侧基本农田大面积水土流失。该小流域内基本无荒山荒坡,经济林、松树林覆盖面积较大且下游相对平缓。

气候类型属于亚湿润季风型大陆性气候,年均降雨量607.5mm,多年平均蒸发量1705mm,平均无霜期230d。该区域为低山丘陵区,土壤以棕壤土为主,土层厚度0.20～1.5m,土壤质地适合农林果副业生产,但土壤肥力偏低,缺乏有机质。植被主要为针阔混交林,包括刺槐、落叶松和松树等树种,经济林有李子、榛子、苹果等。

根据昌图县2019年小流域土壤侵蚀分布数据,研究区水土流失面积521.19hm2,强度为轻度侵蚀,以水力侵蚀为主,平均侵蚀模数1610t/km2·a,具体如表1所示。

表1 治理前太阳河小流域水土流失现状表

1.2 土地利用现状

太阳河小流域总面积9.31km2,小流域范围内林地、园地及耕地面积所占比例大,林地基本为有林地和灌木林地,园地为果园,耕地中大部分为坡耕地,具体如表2所示。从现状调查来看,坡度较大的坡耕地,基本已经栽植了果树,种植农作物的耕地大部分都采取了保土耕作的措施。总体来看,流域内土地利用情况较为合理,为了提高粮食产量、增加农民收入,减少水土流失,还有部分坡地需进行治理,如改变耕作结构,由种植粮食作物改成种植经果林等。

表2 太阳河小流域土地利用现状表

1.3 水土流失成因及危害

1.3.1 成因分析

水土流失是指土壤表层被水流、风力或重力等自然因素侵蚀和剥蚀,导致土地变质、植被枯死、土壤营养物流失等现象,导致水土流失原因如下:

1)自然因素。降雨是水土流失的主要自然因素,流域内降雨多集中在7～9月,雨水经过地面流动会剥蚀土壤容易导致水土流失。另外,长期气候变化、植被退化、植被减少、水流速率变快以及地质条件等也都会对水土流失起到影响。

2)人为因素。人类过度利用自然资源、乱砍滥伐、环境污染,以及不当的土地利用和管理等行为也都会加重水土流失现象的发生。例如,滥伐森林、过度放牧、机械化开荒、坡面耕作种植、荒山造林、露天采矿和建筑、水利网建造和拆除,这些行为会破坏植被与土地、改变地貌,进而引起地处陡峭的山区等可移动土壤直接流失;而荒野开垦、石灰土地的不合理处理等因素,会引发有机物缺乏,进而导致容易被侵蚀的峒塬沟壑等裸露岩石表面的土壤损失严重。

1.3.2 危害影响

①土壤流失导致土层削减,土壤负重能力减弱,土壤结构疏松,土壤质量下降,从而影响农作物的生长和发展。②水土流失会带走土壤中的养分,如氮、磷、钾等重要营养元素,使土壤贫瘠化,进而影响农作物的产量和品质。③随着水土流失,流失的土壤、农药、化肥等污染物会随水体进入河流、湖泊和地下水,导致水资源的污染,对水生生物和人类的健康造成危害。④水土流失会导致植被减少和生态系统退化,破坏生物多样性,减少栖息地,影响环境的持续健康发展。⑤水土流失最终可能导致土地退化和沙化的加剧,土地无法再进行正常的农业和林业生产,造成生态灾害和社会经济的损失。因此,为了有效应对水土流失问题,需要采取综合的治理措施,包括植被恢复、合理土地利用、水土保持工程等,以及加强政策和法律法规的制定和执行,保护土壤资源,促进流域可持续发展。

2 小流域综合治理方案

2.1 工程总体布局

针对太阳河小流域不同的土地利用类型,采取相应的措施,以减缓、治理和预防水土流失现象,保护生态环境,实现流域内土地可持续利用的目标。

首先,通过全面保护天然林、人工林和草地等生态系统,提高林地覆盖率,并对未成林地实施封禁治理,减缓水土流失的发生,增强水土保持和抗蚀能力。同时,在封禁治理区周围设置插牌定界,明确管理责任和政策制度,强化治理和管控措施,保证治理成效。其次,在进行小范围的荒地治理时,选择进行树木栽植,以改善土地环境,增加植物覆盖率,促进生态系统的复杂性和稳定性,从而减缓土壤侵蚀的发生。最后,通过加强预防措施,制定长效的管理机制和政策体系,如加强水土保持工程建设、落实生态补偿政策等措施,提高土地利用效益和资源经济的可持续发展水平。

2.2 封育治理区

对流域内山高、坡陡、水土流失严重的林地区域进行封育治理,封育治理措施图斑内水土流失面积达到15%以上,主要通过减少或避免人类活动的干扰、破坏,发挥生态自修复功能,有效改善和修复林草植被,起到较好的水源涵养和水土保持作用。封育治理工程涉及2个图斑,采取半封的方式,并配套设立封育公告牌。封育治理面积22.91hm2(封育长度 4609m),标志碑1座,禁封碑8块。

2.3 沟道治理区

小流域内部分小河道两岸无防护,每逢汛期暴雨,容易产生较大水土流失,冲毁两岸耕地、道路、居民房屋等灾害时有发生,迫切需要治理。因此,对流域内太阳河道及其支流实施沟道岸滩防护工程,具体防护位置根据现场实际情况布置,主要为险工段、村庄道路防护段。考虑到沟道现状情况以及相关意见要求,沟道岸滩防护方式主要采用柳排护岸型式为主,对于亦冲刷的险工险段段采取固滨笼护岸型式。沟道岸滩防护工程7933m(其中石笼护脚1442m,柳排护岸6491m),造林整地1.0493hm2,水土保持林(乔木栽植)2623株。

3 小流域治理效益评价

3.1 蓄水保土效益

通过采取各种措施来减少地表径流对土壤的冲刷和侵蚀,有效改善地表径流量的情况。例如,通过草地保护和封禁治理,以及树木栽植等措施,可以增加土壤的吸水能力和持水能力,降雨水通过截留、渗透等方式进入土壤,增加土壤的含水能力,延缓水分的径流,从而减少土壤的冲刷和侵蚀[5]。此外,在项目实施过程中通过植被的保护和恢复,可以增加土壤的有机质含量,提高土壤持水和保肥能力,这对于涵养水源、改善工程区生态系统中的水供应,提升土壤水分状况,实现更加合理的水资源利用和保护具有重要作用。采用公式(1)计算保水效益,结果见表3。

表3 蓄水效益计算结果

蓄水量W=径流深×拦蓄系数×措施面积

(1)

根据昌图县多年水土保持措施效益调查数据统计,流域内年均径流深116.7mm,经果林工程的降雨拦蓄系数为85%,生态修复工程的降雨拦蓄系数为75%。经计算,项目区年蓄水量为4.56万m3。

通过林草措施的实施,可以增加植被根系的密度和覆盖率,有效增强土壤的抗冲蚀能力。植物的根系有助于固结土壤颗粒,提升土壤的稳定性,减少土壤的侵蚀和冲刷。同时,植物的茎叶可以起到拦蓄作用,防止降雨引起的径流冲击力,进一步减弱土壤的侵蚀和侵蚀速度,达到保土保水的效果。此外,拦蓄工程的建设也可以在坡面起到稳定作用,防止土体滑落和重力侵蚀,减少坡面泥土的流失,避免土壤养分的流失,促进土壤的熟化过程,提高土壤的质量和肥力。在水土流失得到有效防控的情况下,下游河道、水库和江河等水域得以减轻淤积,不仅可以节省治理淤积的劳动力和经费,还有助于维护水资源的正常供给和生态系统的健康发展[6]。因此,通过增加林草根系密度、改善径流条件以及建设拦蓄工程等措施,可以有效减少土壤侵蚀和冲蚀,保护土壤养分,促进土壤的熟化,同时减轻下游水域的淤积问题,实现水土资源的有效利用和生态环境的持续改善。采用公式(2)计算保土效益,结果见表4。

表4 保土效益计算结果

年保土量v=侵蚀模数×保土系数×措施面积

(2)

根据昌图县多年水土保持措施效益调查数据统计,经果林、生态修复和保土耕作工程的保土系数分别为85%、75%、50%,经计算项目区年保土量1.28万t。

3.2 经济效益

根据水土保持规划所采用的经济效益估算指标,确定本规划各项治理措施的生效起算年、单位面积增产量、保存率以及各项措施实施的运行费或生产费[7]。该工程的经济效益主要包括两方面:秸秆填沟和两岸护脚治理提高耕地产量和灌木造林增加枝条产量的收入,其增产数额通过水保科研资料和区调查数据综合分析计算得出,并按照当地市场价格认定。

对于秸秆填沟和两岸护脚治理提高耕地产量所增产的粮食,可以按照市场价格计算总产值,从中扣除生产成本后再计算净效益。同样地,对于灌木造林增加枝条产量所带来的收入,也可以按照市场价格计算总收入并扣除生产成本后计算净效益。该项目实施后直接经济效益为20.21万元。此外,还有其他间接经济效益的影响,如减少土壤侵蚀和流失,减轻淤积问题等对生态和经济的长期影响。

3.3 生态效益

1)基础效益。通过有效控制小流域水土流失可以改善立地条件,降低泥沙入河库量,提高土地的可持续利用性,减少资源的浪费,为经济和社会发展提供较为稳定的基础。

2)改善地表径流条件。各项治理措施可以通过拦截和分散降雨,减少地表径流,增大常水流量,从而提高水源涵养能力,减轻土壤侵蚀和地下水位下降的问题,达到保护地下水资源和减轻洪灾的目的。同时,保水保土能力的提高也有助于改善土壤生态系统,减少养分流失,提高地力。

3)善土壤理化性质。综合治理能提高土壤的蓄水保墒能力,提高土壤的氮磷钾和有机质含量,从而改善土壤的抗冲蚀性和透水性,这对于土壤质量的提升和生产稳定性有着重要的意义。

4)增加林草植被。经过治理措施的实施,林草措施可以增强侵蚀沟边坡的稳定性和土壤的保水蓄水能力,为周围的耕地生产提供安全保障。同时,林草植被的增加也能够改善生态环境,减少水质污染,改善调节小气候,净化空气,美化环境,保护野生植物等,对生态系统保护和生态环境的改善起到积极的作用。因此,综合治理措施在基础效益和改善效益方面都能够发挥重要作用,有利于实现水资源的合理利用和保护,提高土壤质量和农田生产能力,同时改善生态环境,提升人民生活质量[8-10]。

4 结 论

文章结合太阳河小流域的自然条件和社会经济情况,充分吸取小流域治理经验,以治理水土流失及保护太阳山水库水源地为中心,以防治流域内山洪灾害为重点,植物与工程措施、开发利用与治理保护相结合,因害设防形成综合治理体系。通过治理,2022年项目区年蓄水量为4.56万m3,保土量为1.28万t,拦沙量1.76万t,直接经济效益20.21万元。小流域治理具有显著的蓄水保土、生态和经济效益,通过保护水资源、改善土壤质量和生态环境,为农业生产和生态可持续发展提供了条件,对于推动可持续发展和流域生态环境质量具有重要意义。