淺析黑龍江墾區(qū)沖刷溝治理措施

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簡介： 分析黑龍江墾區(qū)沖刷溝成因、特點及危害，并提出相應的治理措施。
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543.3萬公頃，104個農(nóng)（牧）場，其中有73個農(nóng)（牧）場發(fā)生水土流失。73個農(nóng)（牧）場的地理分布位置，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、特點及其危害

　　由于長期掠奪式農(nóng)業(yè)經(jīng)營和自然生態(tài)環(huán)境遭到破壞，造成水土流失日趨嚴重。黑龍江墾區(qū)水土流失特點，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，隨地勢形成自然跌水，逐步形成長條形短小水溝，經(jīng)過逐年溯源侵蝕，短溝變長溝，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)過每年不停地溯源侵蝕、拓寬，最終形成樹枝狀溝系，稱為沖刷溝。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，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，采取相應的措施治理，主要有工程措施和植物措施。

（一）工程措施

1. 谷坊

　　針對中大型沖刷溝，采取谷坊進行治理。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，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)，同時穩(wěn)定溝坡、制止溝岸擴張（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。用水準儀測出其比降。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

　　對于溝深≥3米、寬≥4米、長≥300米的沖刷溝，采用漿砌石谷坊工程治理，由于其結(jié)構(gòu)堅固，抗沖能力明顯優(yōu)越于其它類型谷坊，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，%；

iˊ——谷坊淤滿后比降，1%。

②谷坊數(shù)量

式中：n——谷坊數(shù)量，座；

Lˊ——沖刷溝長，m。

③溢洪口設(shè)計

漿砌石谷坊溢洪口設(shè)在壩頂，采用矩形寬頂堰公式計算：

式中：Q——設(shè)計流量，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小時最大降水強度，mm；

F——溝頭以上集水面積，hm²；

④谷坊斷面

谷坊斷面設(shè)計。谷坊高一般與溝深持平，頂長取溝上口寬加兩側(cè)結(jié)合槽各0.5米，底長取溝底寬加兩側(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算后設(shè)計，見圖1和圖2。

圖1 谷坊橫斷面設(shè)計圖

圖2 谷坊標準斷面示意圖

（2）柳樁谷坊

對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，稱為柳樁谷坊。詳見圖3。

圖3 柳樁谷坊結(jié)構(gòu)示意圖

（3）土谷坊

對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根據(jù)谷坊所在位置地形條件，參照下表進行。

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，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)的堅實土層或巖基上，上下兩座谷坊的溢洪口盡可能左右交錯布設(shè)。對溝道兩岸是平地、溝深小于3.0米的溝道，壩端沒有適宜開挖溢洪口的位置，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，按明渠流計算。

（4）垡?guī)?/p>

　　垡?guī)е螠?，即用推土機將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)?，即防止沖刷溝發(fā)展；又便于機械作業(yè)。

　　①溝道整形，回填生土先用推土機將溝沿兩側(cè)的表土推至一旁，然后按設(shè)計縱橫斷面尺寸，將生土推向溝底，使V型溝形成寬淺式U型溝，回填的生土要達到原溝深的三分之二。最后將表上回填、鋪勻，并碾壓實成。

　　②推出溝槽，砌筑垡?guī)臏项^開始；沿溝的縱向，每隔15~20米橫向用推土機在溝底推出寬2.4米（推土機的鏟寬）、深0.35米的砌垡溝槽，垡?guī)У拈L度相當于U型溝底橫向?qū)挼娜种橐?。垡塊尺寸，一般長0.35米，寬0.2米，厚0.2米。砌筑垡塊要錯縫擺放，砌后復土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。

　?、鄄辶蓭В乐箾_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，以達到固持溝底、防止沖刷的目的。

　?、苄拗?guī)⒁庖韵聨c：

——沖刷溝填平后必須夯實；

——“垡塹”預留2.4米寬，0.35米深；垡?guī)чL隨溝寬而定,以便植垡，植垡前必須夯實填方的底土；

——鑲嵌完垡?guī)Ш螅規(guī)н吘墤獜屯翂簢?，防止漏風；

——填方及鑲完垡?guī)Ш髴m時插柳，形成林草泄洪帶；

——治理后的沖刷溝嚴禁機械作業(yè)耕翻，破壞垡?guī)Вa(chǎn)生新的溝蝕；

——修復后的沖刷溝應作為泄洪排水使用，不得另作它用。

2. 溝頭防護工程

　　可采用蓄水型溝頭防護和排水型溝頭防護，當溝頭以上坡面來水量不大，溝頭防護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；當溝頭以上坡面來水量較大，蓄水型溝頭防護工程不能完全攔蓄，或由于地形、土質(zhì)限制，不能采用蓄水型時，應采用排水型溝頭防護，排水型也包括跌水式和懸臂式兩種，經(jīng)過治理可基本控制坡面徑流的溝頭，達到治理目的。

（二）植物措施在采取工程措施的同時，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，達到治理目的。

1. 溝頭防護林

　　在沖刷溝溝頭防護埂上營造護埂林帶，喬灌混交林（楊樹、苕條行間混交）。楊樹穴狀栽植，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。柵狀林由溝頭開始，沿水流方向到溝口，每隔5~10米，與水流方向垂直營造5~10行灌木，為避免新造幼林被水淹沒或沖走，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營造防護林，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

　　通過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，保護耕地，使黑土地可永續(xù)利用。