簡(jiǎn)介: 分析黑龍江墾區(qū)沖刷溝成因、特點(diǎn)及危害,并提出相應(yīng)的治理措施。
關(guān)鍵字:沖刷溝;水土流失;成因;危害;治理措施

黑龍江墾區(qū)總面積543.3萬(wàn)公頃,104個(gè)農(nóng)(牧)場(chǎng),其中有73個(gè)農(nóng)(牧)場(chǎng)發(fā)生水土流失。73個(gè)農(nóng)(牧)場(chǎng)的地理分布位置,南北緯度跨越6.4度(北緯43°56′—50°20′),間距約680公里,東西經(jīng)度相隔11.0度(東經(jīng)123°40′—134°40′),間距約800公里。幅員遼闊,北寒南暖,東澇西旱,氣候差異較大。

一、沖刷溝的的成因、特點(diǎn)及其危害

  由于長(zhǎng)期掠奪式農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)和自然生態(tài)環(huán)境遭到破壞,造成水土流失日趨嚴(yán)重。黑龍江墾區(qū)水土流失特點(diǎn),一是面蝕,二是溝蝕。

  溝蝕是黑龍江墾區(qū)侵蝕極為普遍、危害性最大的水土流失現(xiàn)象。在降雨的作用下,面蝕產(chǎn)生的線蝕溝,最終匯集在一起,隨地勢(shì)形成自然跌水,逐步形成長(zhǎng)條形短小水溝,經(jīng)過(guò)逐年溯源侵蝕,短溝變長(zhǎng)溝,窄溝變寬溝,淺溝變深溝,溝兩側(cè)產(chǎn)生支溝。支溝、主溝經(jīng)過(guò)每年不停地溯源侵蝕、拓寬,最終形成樹(shù)枝狀溝系,稱(chēng)為沖刷溝。耕地最終被切割得支離破碎,造成毀地、毀橋(涵)、毀路、毀居民點(diǎn),甚至部分耕地遭到了毀滅性的侵蝕。

二、沖刷溝治理措施根據(jù)沖刷溝的特點(diǎn),采取相應(yīng)的措施治理,主要有工程措施和植物措施。

(一)工程措施

1. 谷坊

  針對(duì)中大型沖刷溝,采取谷坊進(jìn)行治理。谷坊治理沖刷溝原理是用谷坊抬高沖刷溝溝底的侵蝕基點(diǎn),防止溝底繼續(xù)下切,攔截泥沙,消力作用明顯,使沖刷溝逐步淤平到正常狀態(tài),同時(shí)穩(wěn)定溝坡、制止溝岸擴(kuò)張(溝坡崩塌、滑塌、瀉溜等)。谷坊可因地制宜地采用石谷坊、柳樁谷坊、土谷坊及垡?guī)У刃问健?/p>

  確定谷坊位置:通過(guò)溝壑情況調(diào)查,選溝底比降大于5%~10%的溝段.系統(tǒng)布設(shè)谷坊群。用水準(zhǔn)儀測(cè)出其比降。繪制溝底比降(縱斷面)圖;根據(jù)溝底比降圖,從下而上初步擬定每座谷坊位置。一般高2~5m,下一座谷坊的頂部大致與上一座谷坊基部等高。

(1)漿砌石谷坊

  對(duì)于溝深≥3米、寬≥4米、長(zhǎng)≥300米的沖刷溝,采用漿砌石谷坊工程治理,由于其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,抗沖能力明顯優(yōu)越于其它類(lèi)型谷坊,可做為永久性工程。

①谷坊間距

式中:L——谷坊間距,m;

H——谷坊底到溢水口底高度,m;

i ——原溝床比降,%;

——谷坊淤滿后比降,1%。

②谷坊數(shù)量

式中:n——谷坊數(shù)量,座;

——沖刷溝長(zhǎng),m。

③溢洪口設(shè)計(jì)

漿砌石谷坊溢洪口設(shè)在壩頂,采用矩形寬頂堰公式計(jì)算:

式中:Q——設(shè)計(jì)流量,m3/s;

b——溢洪口底寬,m;

h——溢洪口水深,取溝底寬5%,m;

M——流量系數(shù),1.55。

K——徑流系數(shù);

I——10年一遇6小時(shí)最大降水強(qiáng)度,mm;

F——溝頭以上集水面積,hm2;

④谷坊斷面

谷坊斷面設(shè)計(jì)。谷坊高一般與溝深持平,頂長(zhǎng)取溝上口寬加兩側(cè)結(jié)合槽各0.5米,底長(zhǎng)取溝底寬加兩側(cè)結(jié)合槽各0.5米,1:0.2,背水坡1:1,溢洪口底寬和水深按計(jì)算后設(shè)計(jì),見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 谷坊橫斷面設(shè)計(jì)圖

圖2 谷坊標(biāo)準(zhǔn)斷面示意圖

(2)柳樁谷坊

對(duì)于沖刷深度小于等于1.5米的沖刷溝采用柳樁谷坊治理,在沖刷溝里打2~4排柳木樁,用柳條編成籬笆,在籬笆之間填滿土、夯實(shí),稱(chēng)為柳樁谷坊。詳見(jiàn)圖3。

圖3 柳樁谷坊結(jié)構(gòu)示意圖

(3)土谷坊

對(duì)于沖刷深度小于等于1.5米的沖刷溝也可以采用土谷坊治理,主要根據(jù)土質(zhì)和地形特點(diǎn)布設(shè),一般黏土土質(zhì)地形坡降較緩處可布設(shè)土谷坊。土谷坊壩體斷面尺寸應(yīng)根據(jù)谷坊所在位置地形條件,參照下表進(jìn)行。

表1

壩高 m

頂寬 m

低寬 m

迎水坡比

背水坡比

2

1.5

5.9

1:1.2

1:1.0

3

1.5

9.0

1:1.3

1:1.2

4

2.0

13.2

1:1.5

1:1.3

5

2.0

18.5

1:1.8

1:1.5

注:1.壩頂作為交通道路時(shí),按交通要求確定壩頂寬度。

2.在谷坊能迅速淤滿的地方,迎水坡比可采取與背水坡比一致。

  土谷坊的溢洪口設(shè)在土壩一側(cè)的堅(jiān)實(shí)土層或巖基上,上下兩座谷坊的溢洪口盡可能左右交錯(cuò)布設(shè)。對(duì)溝道兩岸是平地、溝深小于3.0米的溝道,壩端沒(méi)有適宜開(kāi)挖溢洪口的位置,可將土壩高度修到超出溝床0.5~1.0米,壩體在溝道兩岸平地上各延伸2~3米,并用草皮或塊石護(hù)砌,使洪水從壩的兩端漫至壩下農(nóng)、林、牧地,或安全轉(zhuǎn)入溝谷,不允許水直接回流到壩腳處。土質(zhì)溢洪口其下緊接排洪渠,按明渠流計(jì)算。

(4)垡?guī)?/p>

  垡?guī)е螠,即用推土機(jī)將V型沖刷溝兩側(cè)的土推向溝中,形成寬淺式的U型溝;然后在溝底每隔一定距離砌一條垡?guī)В捶乐箾_刷溝發(fā)展;又便于機(jī)械作業(yè)。

 、贉系勒危靥钌料扔猛仆翙C(jī)將溝沿兩側(cè)的表土推至一旁,然后按設(shè)計(jì)縱橫斷面尺寸,將生土推向溝底,使V型溝形成寬淺式U型溝,回填的生土要達(dá)到原溝深的三分之二。最后將表上回填、鋪勻,并碾壓實(shí)成。

 、谕瞥鰷喜,砌筑垡?guī)臏项^開(kāi)始;沿溝的縱向,每隔15~20米橫向用推土機(jī)在溝底推出寬2.4米(推土機(jī)的鏟寬)、深0.35米的砌垡溝槽,垡?guī)У拈L(zhǎng)度相當(dāng)于U型溝底橫向?qū)挼娜种䴙橐。垡塊尺寸,一般長(zhǎng)0.35米,寬0.2米,厚0.2米。砌筑垡塊要錯(cuò)縫擺放,砌后復(fù)土2~5厘米,充填垡塊之間空隙。垡塊要隨挖隨砌,以確保垡塊草的成活。

  ③插柳成帶,防止沖刷在垡?guī)深^到溝沿種植堿草或苜蓿草,在垡?guī)чg隔的空地栽植柳條、苕條或其它多年生的牧草,形成防沖帶,以達(dá)到固持溝底、防止沖刷的目的。

 、苄拗?guī)?yīng)注意以下幾點(diǎn):

——沖刷溝填平后必須夯實(shí);

——“垡塹”預(yù)留2.4米寬,0.35米深;垡?guī)чL(zhǎng)隨溝寬而定,以便植垡,植垡前必須夯實(shí)填方的底土;

——鑲嵌完垡?guī)Ш螅規(guī)н吘墤?yīng)復(fù)土壓嚴(yán),防止漏風(fēng);

——填方及鑲完垡?guī)Ш髴?yīng)適時(shí)插柳,形成林草泄洪帶;

——治理后的沖刷溝嚴(yán)禁機(jī)械作業(yè)耕翻,破壞垡?guī),產(chǎn)生新的溝蝕;

——修復(fù)后的沖刷溝應(yīng)作為泄洪排水使用,不得另作它用。

2. 溝頭防護(hù)工程

  可采用蓄水型溝頭防護(hù)和排水型溝頭防護(hù),當(dāng)溝頭以上坡面來(lái)水量不大,溝頭防護(hù)工程可以全部攔蓄的采用蓄水型。蓄水型又包括圍埂式和圍埂蓄水池式;當(dāng)溝頭以上坡面來(lái)水量較大,蓄水型溝頭防護(hù)工程不能完全攔蓄,或由于地形、土質(zhì)限制,不能采用蓄水型時(shí),應(yīng)采用排水型溝頭防護(hù),排水型也包括跌水式和懸臂式兩種,經(jīng)過(guò)治理可基本控制坡面徑流的溝頭,達(dá)到治理目的。

(二)植物措施在采取工程措施的同時(shí),結(jié)合植物措施治理沖刷溝,能使治理后的沖刷溝穩(wěn)定下來(lái),達(dá)到治理目的。

1. 溝頭防護(hù)林

  在沖刷溝溝頭防護(hù)埂上營(yíng)造護(hù)埂林帶,喬灌混交林(楊樹(shù)、苕條行間混交)。楊樹(shù)穴狀栽植,穴徑0.5米,穴深0.6米,株距1.5米,行距2.0米。;苕條穴狀播種,穴徑0.3米,穴深0.3米,株距0.5米,行距2.0米,每穴2~3株。

2. 溝底防沖林

  在沖刷溝溝底扦插灌木造林,匯水面積不大、水流較緩的地方,采用柵狀造林;匯水面積大、水流急的地方,溝底中留出水路。柵狀林由溝頭開(kāi)始,沿水流方向到溝口,每隔5~10米,與水流方向垂直營(yíng)造5~10行灌木,為避免新造幼林被水淹沒(méi)或沖走,根據(jù)通常水位,地上可留0.3~0.5米高,插入地下0.3~0.4米。

3. 溝邊(坡)防蝕林

  在沖刷溝溝邊和溝坡?tīng)I(yíng)造防護(hù)林,帶狀混交,苕條穴播,穴徑0.3米,穴深0.3米,株距1.0米,行距1.0米,楊樹(shù)穴狀栽植,穴徑0.5米,深0.6米,株距1.5米,行距2.0米。

四、結(jié)語(yǔ)

  通過(guò)工程措施和植物措施相結(jié)合治理沖刷溝,可以有效地防治黑龍江墾區(qū)水土流失,保護(hù)耕地,使黑土地可永續(xù)利用。