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淺析黑龍江墾區(qū)沖刷溝治理措施
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)Вa(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。
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