浅谈昌图镇侵蚀沟综合治理

赵 颖

（昌图县水利事务服务中心，辽宁 昌图 112500）

1 区域概况

昌图镇位于昌图县境内，涉及东明村及太阳山村，区域土地总面积为3010.11 hm2，其中坡耕地913.64 hm2，占总面积的30.35%；有林地1305.61 hm2，占总面积的43.39%。

昌图镇为丘陵地貌与漫川漫岗过度地带，全镇地形地貌在昌图县具有明显的代表性。项目区内水土流失导致土层流失严重，土壤肥力下降，土地瘠薄、砂化、生态环境恶化。侵蚀沟大多属于水线沟，洪水严重威胁沟道两侧耕地。项目区内以太阳山水库和常泰寺为基础的旅游业正在有序发展，但残破的沟道现状加剧了侵蚀沟的发展，制约当地旅游业的发展势头。

2 侵蚀沟现状

区域内现有侵蚀沟55 条，根据《东北黑土区侵蚀沟治理专项规划（2016-2030）标准，大型侵蚀沟为面积大于1.4 hm2，中型侵蚀沟为面积0.3 hm2～1.4 hm2，小型侵蚀沟面积小于0.3 hm2。据此标准，区域内中型沟28 条，小型沟21 条。其中东明村14 条，中型沟1 条，小型沟13 条；太阳山村41 条，中型沟27 条，小型沟14 条。侵蚀沟总长19873.4 m，占地面积18.35 hm2，沟底平均比降在0.46%～13.36%之间，全部为发展沟。侵蚀沟岸坎陡峭，植被稀少。侵蚀沟岸坎多为土质，上游支毛沟沟底大多为土质，中游侵蚀沟沟底多为土质或含土细沙，下游侵蚀沟多为中沙或含砾石粗沙。根据现场调查发现，现有周边地形及人为活动有利于侵蚀沟的发展，并且侵蚀沟发展迅速。

侵蚀沟坡面上游总体植被较好，大多为林地，在下游近侵蚀沟的部分为坡耕地。雨水依地形，随道路，自上而下，在上游形成洪水，顺沟道排下。因坡面起伏明显，坡面汇水畅通，形成了比较固定的功能性排水沟道。侵蚀沟边坡来水不明显。项目区内地形总体上游陡峭，下游平缓，表现出在侵蚀沟上，侵蚀沟上游主要以下切和扩张为主，下游主要以扩张为主。

3 治理措施

昌图镇侵蚀沟大多属于水线沟，形成原因是上游雨水冲刷。据此，采取工程措施和植物措施结合的治理方案，在侵蚀沟上游实现挡水、拦沙，减少流量，以防沟道再次发展；下游要防止沟道扩张。

3.1 工程措施

3.1.1 沟道削坡整形措施

根据侵蚀沟所处位置及沟道的边坡比，对一些侵蚀沟进行削坡整形，以维持坡面稳定的功效。本次设计削坡整形根据治理侵蚀沟措施的为直线削坡，削坡断面设计根据区域内土壤物理特性及其边坡稳定系数确定。

（1）直线削坡整形措施典型侵蚀沟

设计以QSG-10 号侵蚀沟为例说明，沟长109 m，上口平均宽5.13 m，下口平均宽2 m，平均深1.46 m。

（2）直线削坡沟道削坡断面设计

QSG-10 号侵蚀沟，采用直线削坡进行治理，削坡角为35°，削坡的土方平实的铺在沟底。削坡宽度计算公式如下：

式中：L为削坡的宽度，m；H为侵蚀沟的深度，m；β 为削坡角（35°）。L1为侵蚀沟沟道上口宽，m；L2为侵蚀沟沟道下口宽，m。

经过计算，QSG-10 号侵蚀沟削坡宽度为L为0.55 m。

QSG-10 号侵蚀沟采用削坡治理之后，上、下口宽分别为为6.22 m 和2.13 m，侵蚀沟深魏1.36 m，具体见图1。

图1 QSG-10 号削坡典型设计图

3.1.2 沟头防护

本次治理方案根据实际情况布设了两种形式的石笼沟头防护，一种布设在有明确的沟头，汇水量大且沟头下切严重的侵蚀沟沟头；另一种为路边排水沟或河道水流冲刷严重的初始位置，由于这两种形式的沟道还需要满足走水和行洪的需要，在侵蚀不严重的地段是不需要进行治理的，故将侵蚀初始位置作为沟头进行综合治理，防止沟岸扩张及沟底下切。这两种石笼沟头防护都是根据侵蚀沟沟头处形状铺设石笼，区别主要在第一种需要修消力池。

（1）第一类石笼沟头防护典型设计

选取的典型沟头是QSG-43 号侵蚀沟，削坡整形后，沟头段地面高差3.97 m，沟头上口平均宽15.5 m，沟头下口平均宽4.5 m，见图2。

图2 QSG-4 号沟头石笼沟头防护断面图

1）最大来水量

本区10 a 一遇年最大6 h 降雨量103.95 mm，K10%=1.75，K5%=2.16，CS=2.03（CS=3.5CV），CP=1.52。最大径流量计算公式如下：

式中：Qm为最大径流量，m3/s；F为汇水面积，0.33 km2；Cp为最大径流量参数，1.52。

经计算，最大洪峰流量0.59 m3/s，设计断面尺寸可以满足最大洪峰流量的行洪需求。

2）消力池长度（L）计算

采用下式计算：

式中：L为消力池长度，m；H0为溢水口水深，0.5 m；H' 为跌差，3.97 m；

经计算，L=4.22 m，消力池长度为5 m。

（2）第二类石笼沟头防护典型设计

选取的典型沟头是QSG-28 号侵蚀沟，削坡整形后，沟头段地面高差3.79 m，沟头上口平均宽17.7 m，沟头下口平均宽9.1 m，从沟头开始向下游布设，共布设50 m 长，石笼一直延伸到沟边双侧各0.5 m 处，进行压顶处理，见图3。

图3 QSG-28 号石笼沟头防护典型设计图

本区10 a 一遇年最大6 h 降雨量103.95 mm，K10%=1.75，K5%=2.16，CS=2.03（CS=3.5CV），CP=1.52。最大径流量计算公式如下：

式中：Qm为最大径流量，m3/s；F为汇水面积，0.5 km2；Cp为最大径流量参数，1.52。

经计算，最大洪峰流量0.77 m3/s，设计断面尺寸可以满足最大洪峰流量的行洪需求。

3.1.3 沟道滩岸防护措施

（1）石笼护坡护底

对于小断面的侵蚀沟，如果沟底下切和沟岸扩张同时存在的，为保证侵蚀沟的排水断面，采用石笼护坡护底进行治理。该方法既保留了原有沟道的过水断面，保障排水畅通，又稳固了侵蚀沟。

典型设计选取QSG-22 号侵蚀沟，侵蚀沟长120 m，上口平均宽7.55 m，下口平均宽3.65 m，平均沟深2.38 m。对侵蚀沟边坡进行削坡整形后布设石笼护坡护底。在措施起始位置为了保证布设的石笼护坡不起到阻水的作用，需要对沟道边坡进行开挖，使布设石笼护坡的坡面与原沟坡面保持在同一水平面上，具体见图4。

图4 QSG-22 号石笼护坡护底设计图

（2）石笼顺坝及配套石笼护坦

1）设计内容

石笼顺坝及配套石笼护坦措施主要布设在沟道凹岸处，部分沟道凹岸受水流持续冲刷，侵蚀严重，为了使沟道凹岸处不再继续向外扩张，采用该措施治理。

2）断面设计

石笼顺坝采用的形式为0.8 m×0.8 m×20 m（底宽×高×平均布设长度）的石笼，将沟道凹岸处的土方开挖换填成设计尺寸的石笼，并使换填后的石笼与原沟道边坡保持在同一水平线上，平顺连接，使水流顺利通过。为防止末端有挑流现场冲刷对岸，在石笼末端的对岸沿原沟道岸坎修筑一段石笼顺坝，该顺坝与对岸顺坝断面保持一致，并将修筑长度计入该处石笼顺坝的总长度。

配套石笼护坦措施尺寸为0.5 m×沟道底宽（高×底宽），长度与石笼顺坝长度保持一致，每段平均布设长度20 m。将沟道凹岸处沟底开挖成设计尺寸，并换填成石笼，见图5。

图5 石笼顺坝及配套石笼护坦平面图

3.2 植物措施

为了防止沟边坍塌，在沟坡和沟底种植沟坡防护林和沟底防冲林［1]。

（1）造林图式见图6、图7。

图6 沟坡防蚀林造林图示

图7 沟底防冲林造林图示

（2）树种：根据当地气候和土壤等条件决定种植灌木柳（柳条），3 a 生植株。

（3）造林技术措施。造林整地，整地方式为小穴整地，穴径0.2 m，穴深0.3 m～0.4 m，随整地随造林；造林（种草）方法及季节，秋季造林，坑植插条造林。在沟底谷坊之间插柳，株距0.5 m，行距0.5 m，造林密度40000 株/hm2，插入地下0.3 m～0.4 m。

（4）补植：用大一年苗龄的同种树苗进行补植,补植时间最好在秋季。

（5）沟坡防护林和沟底防冲林布设：项目区共布设12 条侵蚀沟营造沟坡防蚀林，造林面积2.63 hm2，苗木用量105200株。布设20 条侵蚀沟营造沟底防蚀林，防止沟边坍塌，造林面积5.31 hm2，苗木用量212400 株。

4 辅助措施

在治理过程中，利用现有的砂石路和田间路，运送施工需要的油料、水泥、钢筋、木材和苗木、种子等物资和物料，对标准低的路段可填砂石料提高标准。项目区结合现有道路的同时，整修作业路9.95 km。

（1）选线原则

1）根据作业路的使用性质、任务，合理利用地形地势，选择作业路线。

2）路线选择要少占耕地，减少因征地而增加的成本。

3）作业路主要是连接原料场地和工地，合理利用流域内原有田间道路，对标准低的路段进行修整，提高标准。

（2）道路设计

路基要结合流域自然条件进行设计，合理地利用修建截流沟、挖排水沟未利用修筑路基，充分利用现有道路，少占耕地。路基填土最小高度根据实际水文、地质情况而定，不受地面水和地下水的影。路基软弱段应铺设块石、碎石基础。施工季节以夏、秋季为主，路面材料可就地取材。

道路最大纵坡不超6%，相应坡长不超过500 m；路面宽度为3 m。路面设置2%的双向横坡，不设置排水沟见图8。

图8 作业路剖面示意图

5 结语

本文在分析昌图镇侵蚀沟现状的基础上，提出了工程措施和植物措施相结合的治理方案，随着治理措施的有序实施，坡耕地土壤侵蚀被有效控制，基本农田得到有效保护，为农业可持续发展奠定了坚实基础。并且工程措施结合林草措施治理侵蚀沟水土流失，使土壤养份及土体结构得以保蓄和逐年改善，区域内的生态平衡机制重新转入正轨。