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遼東山區(qū)小流域治理模式研究

2014-11-28 00:05張野林佳旭
農(nóng)業(yè)科技與裝備 2014年6期
關(guān)鍵詞:小流域

張野 林佳旭

摘要:為實現(xiàn)小流域水土資源保護和生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善,以本溪市溪湖區(qū)三會廠小流域為例,在研究區(qū)內(nèi)開展小流域建設(shè),通過采取營造水土保持林、封育及修建方塘、谷坊等植物保護措施及工程措施,探索適合遼東山區(qū)的小流域治理模式。

關(guān)鍵詞:小流域;水土資源;遼東山區(qū);措施配置

中圖分類號:S157.2 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-1161(2014)06-0069-04

隨著我國社會經(jīng)濟水平的不斷提高,水土流失及江河湖泊水體污染、富營養(yǎng)化等問題日益嚴(yán)重,流域水土環(huán)境不斷惡化,已成為制約當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展的重要因素。開展小流域綜合治理,能夠改善流域內(nèi)的水土環(huán)境,實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的以水土保持為目標(biāo)的小流域治理,已經(jīng)難以滿足當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。隨著水土環(huán)境污染的加劇,對小流域綜合治理提出了新要求,在水土保持防治基礎(chǔ)上,增加了面源污染控制、人居環(huán)境改善等目標(biāo)。以本溪市溪湖區(qū)三會廠小流域為例,建立水土流失綜合治理技術(shù)體系,為遼東山區(qū)小流域治理理念和技術(shù)創(chuàng)新提供理論與實踐基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)治理措施

1.1 研究區(qū)概況

本溪市溪湖區(qū)三會廠小流域為典型研究區(qū),流域面積3.552 km2,其中土壤侵蝕面積0.484 km2(無侵蝕區(qū)3.067 km2,輕度侵蝕區(qū)0.267 km2,極強度侵蝕區(qū)0.218 km2)。研究區(qū)地處中緯度,屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),四季冷暖分明,冬季寒冷干燥,夏季溫濕多雨,年平均氣溫6~8 ℃,年均降水793.7 mm。區(qū)域內(nèi)土壤類型主要為棕壤土,土壤偏砂,含有大量石礫、石片。質(zhì)地多為重砂礫壤,表層土壤有機質(zhì)含量為3.8 mg/kg,全氮0.11%~0.30%,全磷0.10%~0.27%,pH 6.0~6.2。項區(qū)內(nèi)植被為長白植物區(qū)系,其地帶性植被為溫帶針闊葉混交林,植被覆蓋率73.04%。

1.2 治理原則與措施體系配置

三會廠小流域建設(shè)是在生態(tài)文明建設(shè)的新形勢下,針對區(qū)域水資源問題,結(jié)合當(dāng)?shù)厮亮魇攸c,在傳統(tǒng)水土保持措施的基礎(chǔ)上,提出以小流域為單元,根據(jù)系統(tǒng)論、景觀生態(tài)學(xué)、水土保持學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟學(xué)和可持續(xù)發(fā)展等理論,結(jié)合流域地形地貌特點、土地利用方式和水土流失特性等,將小流域劃分為“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護”三道防線。圍繞研究區(qū)水少、水臟兩大問題,應(yīng)用“三道防線”小流域治理理論,堅持山、水、田、林、路統(tǒng)一規(guī)劃,工程措施、生物措施、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施有機結(jié)合,治理與開發(fā)并重,攔、蓄、灌、排、節(jié)綜合治理的新理念,實現(xiàn)控制侵蝕、凈化水質(zhì)、美化環(huán)境的目的。

本溪市溪湖區(qū)三會廠小流域?qū)嵤┑闹卫泶胧w系主要有:通過實施封山育林使林草植被自我修復(fù),在流域最上游地區(qū)形成第一道生態(tài)防線;通過生態(tài)農(nóng)牧措施、植被恢復(fù)措施和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),建立第二道生態(tài)防線;通過溝道水土保持措施、河道整治措施和河岸植被緩沖帶建設(shè)等,綜合利用水陸交錯帶和生態(tài)過渡帶的攔沙濾水、凈化水質(zhì)、美化環(huán)境作用,建立第三道生態(tài)防線。

在研究區(qū)設(shè)計的主要水土保持工程措施包括修建方塘、谷坊、道路作業(yè)等,該流域的綜合治理歷時4 a時間完成。

1.2.1 方塘典型設(shè)計 方塘是為攔蓄地表徑流而修建的蓄水工程,可攔蓄地表徑流,充分利用自然降雨或泉水,是滿足山區(qū)、丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)用水需求的一直有效工程措施。三會廠小流域夏季降雨充沛,為有效利用區(qū)域內(nèi)水土資源,在工程建設(shè)中將方塘規(guī)劃在坡面水匯流的低凹處,并充分利用當(dāng)?shù)赝亮?,工程造價低,基礎(chǔ)穩(wěn)固,來水充足,能滿足三會廠小流域的農(nóng)、林用水需求。

方塘水位—容積(H—V)曲線見圖1。

式中:G為多年平均懸稱質(zhì)年輸沙量,G=gF,g取400 t/km2;T為設(shè)計淤積年限,取10 a;R為淤積泥沙容重,取1.4;E為岸崩及推移質(zhì)泥沙占懸移質(zhì)泥沙比重,取10%。

經(jīng)計算得V墊=300 m3,墊底水位H墊=2.5 m。

方塘的縱剖面及垂直投影圖分別見圖2和圖3。

1.2.2 谷坊設(shè)計 谷坊是水土流失地區(qū)溝道治理的一種主要工程措施。三會廠小流域谷坊的主要作用是固定、抬高侵蝕基準(zhǔn)點,防止溝道下切和溝岸擴張。三會廠谷坊設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參考GB/T16453.1—2008《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》,按10年一遇24 h最大降雨量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,在實際工程中,可結(jié)合實際情況相應(yīng)提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

1) 谷坊出流流量計算。當(dāng)谷坊上游水面高于谷坊高度時,其出流形態(tài)近似堰流。若忽略谷坊頂水流的水頭沿程損失及楊干的側(cè)收縮影響,谷坊出流流量可用下面公式計算:

2) 谷坊高度與間距的確定。谷坊間距、高度與淤積泥沙表面的臨界不沖坡度有關(guān)。實際調(diào)查資料證明,在谷坊淤積滿之后,其淤積泥沙的表面不可能絕對水平,而是有一定的高度,即穩(wěn)定坡。按照瓦蘭亭(Valentine)公式計算穩(wěn)定坡度:

2 項目實施效益分析

在研究區(qū)設(shè)計的主要水土保持措施為:建設(shè)方塘3座、谷坊24座,小河道治理1.6 km,修建作業(yè)路2.4 km,營造水土保持林10.98 hm2,封育71.36 hm2,總投資551.49萬元。方塘能夠滿足附近經(jīng)濟林果的需水要求,有效蓄積降水,實現(xiàn)雨水的高效利用;谷坊層層攔蓄的配置,能夠有效阻止溝壑發(fā)展,且有很好的景觀效果;經(jīng)濟林果的栽植,能夠增加經(jīng)濟收入,改善生活條件;排水渠的修整,可減少渠內(nèi)泥沙的堆積。三會廠小流域水土保持治理工程效果圖見圖5—8。

2.1 生態(tài)效益分析

三會廠小流域治理措施體系實施后,可有效防治流域內(nèi)的水土流失。水土保持三大措施發(fā)揮效益顯著,使區(qū)域生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)條件得到明顯改善。截止2016年工程完工,當(dāng)全部水土保持措施發(fā)揮效益時,流域內(nèi)植被覆蓋率可提高至86%,比治理前提高14.67%;年保水量為11.59×104 m3;年保土量0.70×104 m3。主要措施保水、保土量見表1及表2。

2.2 經(jīng)濟效益分析

在研究區(qū)內(nèi)實施的所有水土保持措施全部發(fā)揮效益后,預(yù)計年可增加效益258.46萬元。其中水土保持林年可產(chǎn)生活立木4 941 m3,增加效益197.64萬元;方塘年可養(yǎng)殖林蛙12 000只,增加效益18.00萬元;封育年可產(chǎn)生枝條214.08 t,增加效益42.82萬元。

2.3 社會效益分析

三會廠小流域水土保持治理工程剛開工建設(shè),各項水土保持措施還未產(chǎn)生經(jīng)濟效益。工程完工后,林木、牧草、方塘等經(jīng)濟效益顯著,預(yù)計人均純收入可達13 611元,比治理前增加1.65倍,解決就業(yè)人數(shù)38人,增加就業(yè)崗位10個,促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。同時,工程實施后,可有效提高研究區(qū)植被覆蓋率和土壤肥力,為區(qū)域農(nóng)、林、牧生產(chǎn)發(fā)展及生態(tài)旅游開發(fā)創(chuàng)造良好條件,拓寬農(nóng)村勞動力的就業(yè)渠道,有效地促進區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

三會廠小流域治理是傳統(tǒng)小流域治理方式的繼承和創(chuàng)新,其將整個小流域作為一個完整的社會—經(jīng)濟—環(huán)境復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),以控制水土流失、治理面源污染和提高流域內(nèi)生產(chǎn)生活環(huán)境為主要工作內(nèi)容,堅持生態(tài)優(yōu)先、人工治理、自然修復(fù)相結(jié)合的原則,根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境面臨的突出問題和矛盾,采取對應(yīng)的工程措施與植物保護措施,建立適合遼東山區(qū)的小流域綜合治理措施體系,使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)、經(jīng)濟、社會效益明顯提高,對遼東山區(qū)小流域建設(shè)具有示范作用。

參考文獻

[1] 王振華,李青云,黃茁,等.生態(tài)清潔小流域建設(shè)研究現(xiàn)狀及展望[J].人民長江,2011,42(Z2):115-118.

[2] 張錦娟,葉碎高,徐曉紅.基于水源保護的生態(tài)清潔小流域建設(shè)措施體系研究[J].水土保持通報,2010,30(5):237-240.

[3] 劉震.扎實推進水土保持生態(tài)清潔小流域建設(shè)[J].中國水土保持,2010(1):5-6.

[4] 祁生林,韓富貴,楊軍,等.北京市生態(tài)清潔小流域建設(shè)理論與技術(shù)措施研究[J].中國水土保持,2010(3):18-20.

[5] 劉震.扎實推進水土保持生態(tài)清潔小流域建設(shè)[J].中國水土保持,2010(1):5-6.

[6] 尹成戌.混砌石谷坊施工技術(shù)[J].中國水土保持,2010(2):49-50.

2.2 經(jīng)濟效益分析

在研究區(qū)內(nèi)實施的所有水土保持措施全部發(fā)揮效益后,預(yù)計年可增加效益258.46萬元。其中水土保持林年可產(chǎn)生活立木4 941 m3,增加效益197.64萬元;方塘年可養(yǎng)殖林蛙12 000只,增加效益18.00萬元;封育年可產(chǎn)生枝條214.08 t,增加效益42.82萬元。

2.3 社會效益分析

三會廠小流域水土保持治理工程剛開工建設(shè),各項水土保持措施還未產(chǎn)生經(jīng)濟效益。工程完工后,林木、牧草、方塘等經(jīng)濟效益顯著,預(yù)計人均純收入可達13 611元,比治理前增加1.65倍,解決就業(yè)人數(shù)38人,增加就業(yè)崗位10個,促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。同時,工程實施后,可有效提高研究區(qū)植被覆蓋率和土壤肥力,為區(qū)域農(nóng)、林、牧生產(chǎn)發(fā)展及生態(tài)旅游開發(fā)創(chuàng)造良好條件,拓寬農(nóng)村勞動力的就業(yè)渠道,有效地促進區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

三會廠小流域治理是傳統(tǒng)小流域治理方式的繼承和創(chuàng)新,其將整個小流域作為一個完整的社會—經(jīng)濟—環(huán)境復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),以控制水土流失、治理面源污染和提高流域內(nèi)生產(chǎn)生活環(huán)境為主要工作內(nèi)容,堅持生態(tài)優(yōu)先、人工治理、自然修復(fù)相結(jié)合的原則,根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境面臨的突出問題和矛盾,采取對應(yīng)的工程措施與植物保護措施,建立適合遼東山區(qū)的小流域綜合治理措施體系,使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)、經(jīng)濟、社會效益明顯提高,對遼東山區(qū)小流域建設(shè)具有示范作用。

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[6] 尹成戌.混砌石谷坊施工技術(shù)[J].中國水土保持,2010(2):49-50.

2.2 經(jīng)濟效益分析

在研究區(qū)內(nèi)實施的所有水土保持措施全部發(fā)揮效益后,預(yù)計年可增加效益258.46萬元。其中水土保持林年可產(chǎn)生活立木4 941 m3,增加效益197.64萬元;方塘年可養(yǎng)殖林蛙12 000只,增加效益18.00萬元;封育年可產(chǎn)生枝條214.08 t,增加效益42.82萬元。

2.3 社會效益分析

三會廠小流域水土保持治理工程剛開工建設(shè),各項水土保持措施還未產(chǎn)生經(jīng)濟效益。工程完工后,林木、牧草、方塘等經(jīng)濟效益顯著,預(yù)計人均純收入可達13 611元,比治理前增加1.65倍,解決就業(yè)人數(shù)38人,增加就業(yè)崗位10個,促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。同時,工程實施后,可有效提高研究區(qū)植被覆蓋率和土壤肥力,為區(qū)域農(nóng)、林、牧生產(chǎn)發(fā)展及生態(tài)旅游開發(fā)創(chuàng)造良好條件,拓寬農(nóng)村勞動力的就業(yè)渠道,有效地促進區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

三會廠小流域治理是傳統(tǒng)小流域治理方式的繼承和創(chuàng)新,其將整個小流域作為一個完整的社會—經(jīng)濟—環(huán)境復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),以控制水土流失、治理面源污染和提高流域內(nèi)生產(chǎn)生活環(huán)境為主要工作內(nèi)容,堅持生態(tài)優(yōu)先、人工治理、自然修復(fù)相結(jié)合的原則,根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境面臨的突出問題和矛盾,采取對應(yīng)的工程措施與植物保護措施,建立適合遼東山區(qū)的小流域綜合治理措施體系,使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)、經(jīng)濟、社會效益明顯提高,對遼東山區(qū)小流域建設(shè)具有示范作用。

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