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浅谈小流域综合治理中径流调控技术的应用

发布时间:2013-08-05 来源:中国自动化网 类型:专业论文 人浏览
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小流域综合治理

导读:

摘要:坡面径流是导致陆地表土产生位移和搬运的主要动力,小流域综合治理的核心就是解决坡面径流的科学调配和合理利用的问题。为了探索径流调控在小流域综合治理中的应用,以山王河小流域综合治理工程为例,探讨坡...

摘要:坡面径流是导致陆地表土产生位移和搬运的主要动力,小流域综合治理的核心就是解决坡面径流的科学调配和合理利用的问题。为了探索径流调控在小流域综合治理中的应用,以山王河小流域综合治理工程为例,探讨坡耕地、坡式经济林等水土流失严重对象在治理中坡面径流调控技术的具体运用,通过调、蓄、用等一系列措施,形成径流调控网络,达到防治水土流失目标。

关键词:水土保持 综合治理 径流调控 小流域

小流域综合治理的核心就是解决坡面径流的科学调配和合理利用的问题[1]。20 世纪80 年代以来,随着全国水土保持小流域治理试点和国家八大片水土保持重点防治工作以及各流域水土保持建设项目的先后开展,水土保持在探索与实践中不断创新,在治理措施的配置和治理开发等多方面都因地制宜地进行了许多尝试和创新,径流调控技术在水土保持综合治理中也得到了广泛的应用。霍山县在水土保持综合治理中,以小流域为单元,治坡与治沟相结合,以治理坡耕地和坡式经济林为主,以坡面径流这个引起水土流失的主要因子为出发点,通过一系列径流调控的治理措施,形成调、蓄、用为一体的径流调控网络,防治水土流失取得了良好效果。笔者结合自身工作实践,以霍山县山王河小流域为例就径流调控技术在小流域综合治理中的应用谈一点浅显的认识。

1 项目区及小流域基本情况

1.1 项目区基本情况

霍山县位于安徽省西部大别山腹地,地处江淮分水岭,属淮河流域中游丘陵山区,是全省水土流失重点防治区。全县共有16 个乡(镇),130 个行政村、15 个社区,总人口36.5 万人,土地总面积2043km2,全县山多地少,土地结构大体为“七山一水一分田,一分道路和庄园”。霍山县地处大别山暴雨中心,属亚热带湿润季风气候和温带半湿润季风气候的过渡带,由于受冬夏季风及台风登陆的影响,降雨充沛且集中,全县多年平均降雨量1423mm,多年平均蒸发量为1325.6mm。据2005 年安徽省水土保持监测公报资料,全县水土流失面积805.74km2,占总土地面积的39.4%。

1.2 小流域基本情况

山王河小流域综合治理工程是国家水土保持重点县建设项目,该流域位于霍山县东北部的但家庙镇,涉及观音岩、花石嘴、但家庙三个行政村,土地总面积39.5km2,距离县城约12km,辖102 个村民组,总人口11198 人,其中农村劳动力5086 个。该流域地处低山丘陵区,地貌发育较活跃,土壤侵蚀严重。流域内原有坡耕地35hm2 之多,主要分布于村庄附近,坡度以5°~20°为主,部分坡耕地坡度甚至大于25°,造成严重的水土流失;大量的灌木林、疏幼林及大量的荒山荒坡分布于整个流域内,坡度多在25°以内,由于郁闭度较低,容易造成水土流失;另有大量的坡式经济林,由于农民经常抚育、更新和采摘果实,造成林下植被覆盖较少,加上水土保持工程措施少等因素,从而引发大量水土流失,形成所谓的“远看绿油油,近看水土流”局面。据调查该流域内水土流失面积达16.6km2,占土地总面积的42%,年均侵蚀模数达到2324t/km2·a。

2 工程布设指导思想及建设规模

2.1 指导思想

在20 世纪50 年代末到60 年代初,国家就非常明确地提出:在水土流失区,要采取工程措施、植物措施和保土耕作措施相结合的综合治理,治坡与治沟相结合,以治坡为主,在坡面治理上以治理坡耕地为主,兼顾治理荒山荒坡;在水土流失轻微和无流失区,以预防保护为主,防止产生新的水土流失。我们紧紧围绕这个方针并根据该小流域低山丘陵区的地貌、气候、植被资源的特点,采取封育治理、林草、工程等综合措施,按照从上游到下游、从支沟到主沟、从坡面到沟道的治理次序,沟坡兼治理、乔灌草结合,以“拦、截、排、涵、蓄”的径流调控为核心,实行“山、水、田、林、路”综合治理,在流域内建立起措施配套、功能完善的水土保持综合防护体系。

2.2 治理方式

治理方式突出体现在两个主要方面和其他辅助措施上,一种是针对坡耕地,主要采取坡改梯加坡面排水系统的治理方式;另一种是针对以稀疏坡陡的老式经济林,主要采取树盘固根、修建等高埂并结合坡面排水系统的治理方式;其他在营造水保林和经济林等植物措施上辅以鱼鳞坑、水平阶、水平沟等系列整地工程的治理方式。对坡耕地和坡林地的综合治理方式,就是坡面径流调控技术在水土保持治理中的综合应用。

2.3 建设规模

为达到建设目标,治理水土流失总面积1490hm2,其中坡改梯30hm2,坡林地整治560 hm2,封禁治理900hm2(其中疏林补密400hm2),坡林地中布设水平犁沟330hm2,在坡改梯及坡林地整治中布设D30U 型渠9000m,沉沙池326 个,蓄水池17 个,砌筑树盘5000 个,等高埂10000m,坡面台阶1000m,以及沟头防护工程400m,谷坊20 座,小型山塘3 口,工程总投资450 万元。工程实施后综合治理程度达90%,年新增涵蓄水量126.9 万m3,减少土壤侵蚀量6.17 万t,项目区水土保持综合防护体系初步形成,水土流失得到有效控制,生态环境形成良性循环。

3 径流调控的主要做法

径流调控体系是运用一系列聚散工程设施,改变坡面径流的运行过程,削弱径流量及其流速,减轻水土流失,同时又可以对降水在时空上进行有限的人工调节,使降水资源得到有效开发利用[1]。我县水土保持径流调控体系可分为径流截流分流工程、径流聚集工程、径流贮用工程三个部分,也可以说是按照调流、蓄流、用流三步走的。

3.1 调流

调流是截流与分流的统称,是调控坡面径流的第一步,是将坡面径流通过一定的方式,使其分散与聚集,不再顺坡而下形成股流而造成水土流失。现主要从山王河小流域坡耕地治理和坡式经济林整改两个方面着重介绍一下具体做法。

在坡耕地治理方面,一般先将坡耕地改为水平梯田,在水平梯田的基础上修建截流分流工程,主要做法是梯田反坡、梯内横沟、梯面纵沟等。梯田反坡就是在施工时使梯外边略高于梯内侧,形成5°~10°坡度,可使梯面雨水顺坡流至梯内沟;梯内横沟就是在梯面内侧开一道高30cm,宽20cm的小沟,此沟可以分流梯面来水,又可以拦截上一阶梯坎来水,沟底略带坡降,将梯面径流引至梯头纵沟;梯面纵沟就是在整个梯田范围内与梯田走向垂直方向自坡顶至坡脚布设排水沟,整个梯面按需布设多条,我们采用D30 预制砼U 型槽结构,与梯内横沟交叉相通,用于分流梯内横沟的径流来水;依据分流量和泥沙量,分层修筑沉砂池和贮流池,上沉沙、下贮水,在陡坡处修建消力设施(如跌水),田间上下道路与沟埂合一,既少占地,又利于管理。

在坡式经济林整改方面,原有经济林地势坡度较大,且有经济果木,就不适宜进行坡改梯等土方工程了,一般是对每棵果树加以树盘固根,即在每棵果树根部做一个半径1m的半圆形树盘,结构以浆砌空心砖、干砌块石或竹编弧形栅栏三种类型为主。树盘高度约在0.5~0.8m 左右,盘顶高度以高于树根30cm左右为宜,这样可以为每棵树在根部范围拦截降水和坡面径流,起到蓄水保土作用。同时在整个林地范围内修建等高埂,等高埂按每级高差3~5m 分层延等高线布设,结构以浆砌空心砖或砌石为主,并自坡顶至坡脚布设纵向排水沟,与等高埂垂直交差贯通,用于分流等高埂拦截之水,沟间适当布置沉砂池、贮流池和消能设施。

通过上述的调流体系,可以将整个梯面和坡面的径流有序引至坡脚,使径流无序乱流变为有序集散,从而大大减轻了地表径流引起的水土流失。

3.2 蓄流

蓄流是调控坡面径流的第二步,是将调控的坡面径流,通过一定的蓄贮设施,使其储存备用。山王河小流域综合治理工程主要是通过三种方法来达到蓄流的目的。一是对坡耕地施行坡改梯,它是坡耕地拦蓄降雨径流的最佳途径和方法。坡地修成水平梯田后,倾斜的坡地变为平地,坡长截短,坡面径流线被分割,坡面径流大为减弱,同时梯田还能拦蓄降雨,雨水入渗土壤,蓄于土壤中,变为“土壤水库”;二是坡林地整治中的苗木树盘和等高埂,也可以起到蓄水保土的功能,对被保护的苗木而言也是个小型的“土壤水库”;三是人工建造蓄流设施。如在梯面和坡面建设的沉沙池、蓄水池可蓄流备用。再如在山脚修建山塘蓄水,承接坡面径流,在流域的沟道中修建谷坊和堰坝等拦蓄工程,起到蓄水拦沙之功能。

3.3 用流

用流是调控坡面径流的第三步,主要是将蓄流之水用于发展生产。山王河小流域综合治理工程用流体现在两个方面,一是通过自然的“土壤水库”补给农作物和林草;二是利用上述的拦蓄设施所蓄之水兴利,如梯面和坡面的贮流池之水可作梯面农作物晴天浇灌用,山塘、堰坝之水可作旱季耕地灌溉及周围居民生活的水源保障。

4 对径流调控的几点认识

4.1 径流调控是理论创新之果

这一理论,是近几十年来从事水土保持工作的专家学者和具体从业人员通过不断探索思考在总结创新实践基础上产生的,理论上具有创新性,实践中具有指导性,简捷明了,易于实施,是水土保持理论的精髓和升华。

4.2 径流调控是标本兼治之举

进行水土保持,就是要科学合理地处理好水与土的关系,控制了坡面径流就能有效控制水土流失危害,它消除了产生水土流失的功能,使土壤不发生位移或流而不失,发挥了水土保持的基本效益。

4.3 径流调控是除害兴利之剑

水土保持综合治理就是要做到开发和保护并重,兴利除弊,造福一方。实行径流调控使坡面径流变成可利用的水资源,提高土地产出率,提高水的利用率,将水土流失减少到最低限度,保护水土资源持续利用。

4.4 调控径流是防洪保安之器

江河治理最主要的是防洪和减少泥沙淤积,小流域是江河产水产沙的源头,也是最小单元,是江河水系的末梢,治理江河须从源头治起,通过径流调控有效地治理了小流域的源头,是治理江河的重要环节,成为防洪保安的重要利器。

参考文献

[1] 郭延辅,段巧甫. 水土保持径流调控理论与实践[M] 2004 年9 月第1 版北京中国水利水电出版社

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