水土流失治理在水利工程保護中思考

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［摘要］項目區位于黃河流域的重要組成部分銅川地區，實施水保生態綜合治理，既能探索黃河流域中上游水土保持生態治理措施，又能為銅川市及周邊水土保持工程提供豐富的治理經驗、指導水土保持建設和生態環境治理等具有極其重要的意義。筆者結合自己在水庫管理單位和灌溉管理單位二十年的工作積累，分析了水土流失原因及類型，總結了在水保治理方面的經驗和成績，提出了水土保持治理措施及經驗，以供大家參考。

［關鍵詞］水土保持;應用分析;治理措施

2019年9月，在河南主持召開黃河流域生態保護和高質量發展座談會，會上對做好黃河流域生態保護和高質量發展工作提出重要意見，擘畫黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略。黃河流域是我國最嚴重的水土流失區域，而銅川市是黃河流域的重要組成部分，因此實施該項目區水保生態綜合治理，既能探索黃河流域中上游水土保持生態治理措施，又能為銅川市及周邊水土保持工程提供豐富的治理經驗、指導水土保持建設和生態環境治理等具有極其重要的意義，對保護“母親河”黃河亦具有十分重要的意義。筆者所在水庫地處渭北黃土高原丘陵溝壑區，塬、坡、溝等地貌類型并存，水土流失嚴重，從1998年開始實行水保治理、生態修復，經過二十多年的治理，生態環境明顯好轉，水土流失減少，項目區被評為國家級水土保持示范園。

1項目概況

項目區地處渭北高塬丘陵溝壑地帶，塬、坡、溝等地貌類型并存，該區下覆基巖，上覆黃土層，在河谷中有砂礫石層堆積，長期受南北向河流切割及溝蝕發育的影響，加之黃土疏松多孔垂直節理發育，易于沖刷和侵蝕，在長期的流水沖刷作用及其它外應力剝蝕作用下，形成了目前的黃土塬支離破碎，溝壑縱橫，塬、梁、峁相間，丘陵起伏的特有地貌。坡耕地、塬面和坡面以面蝕為主，在水庫周邊陡坡段，經過雨水蠶食，多處發生塌方，水土流失十分嚴重。項目區總面積10．92km2，水土流失面積9．09km2，占總面積的83．24%。最高海拔1000m，最低海拔700m，相對高差300m。土地坡度分級情況為:總面積1091．74hm2，其中≦5°面積299．86hm2，占總面積的27．47%;5°～15°面積191．08hm2，占總面積的17．50%;15°～25°面積377．18hm2，占總面積34．55%;25°～35°面積186．8hm2，占總面積的17．11%;≥35°面積36．82hm2，占總面積的3．37%。根據《陜西省人民政府關于劃分水土流失重點防治區的公告》(陜政發［1999］6號)，項目區屬重點預防保護區、重點監督區和重點治理區，根據《陜西省水土保持區劃》，項目區屬渭北高原溝壑固溝保原區。

1．1項目區氣象條件。項目區屬暖溫帶大陸性半干旱半濕潤區。主要特點:四季冷暖干濕分明，冬季氣候寒冷，干燥少雨;春季溫度回升，降水增多，易出現寒潮、霜凍、大風，常發生春旱;夏季雨量大而集中，多雷陣雨天氣，伴有大風、冰雹、暴雨發生;初秋多連陰雨，晚秋天氣較晴朗。光熱資源和水資源均較豐富。年均無霜期217d。年平均氣溫12．3℃，年日照時數2356．61h，≥10℃積溫3369．2℃，年太陽輻射量為127．61千卡/平方厘米。平均年降水量為554．5mm，分布不均，70%的降水集中于7、8、9月份，10a一遇6h最大降雨量46mm。

1．2項目區水文條件。項目區水系為石川河水系，是黃河流域的二級支流，地表水基本全部匯入項目區內，除石川河主河道外無常流水。石川河流域面積4478．0km2，河長137．0km，河床比降4．6‰，總落差630m，流域平均寬度32．7km，年平均徑流量2．15×108m3，最后于西安市臨潼區的交口鎮從左岸入渭河。

1．3項目區土壤條件。項目區受氣候、地形地貌、生物等成土條件影響，經歷漫長的成土過程，土壤類型以黃土和塿土為主。黃土性質接近黃土母質，持水力差，含多量鈣質或黃土結核，多孔隙，有顯著的垂直節理，無層理，干燥時較堅硬，一被流水浸濕，通常容易剝落和遭受侵蝕，甚至發生坍陷;婁土層次分明，多為表層熟化土，持水力強，養分含量高。

1．4項目區植被條件。項目區屬典型的暖溫帶落葉闊葉林植被類型，項目區植被以人工栽培植被為主，天然林草植被分布較少，人工栽植經果林有蘋果、柿子、軟棗，水保林有油松、側柏、七葉樹、火炬、雪松等。

2結合項目實例分析水利工程中水土流失的原因及類型

2．1自然原因。項目實例中主要表現為以下幾點:一是項目區溝壑縱橫，地形、地貌支離破碎。溝壑密度153km/km2，大于15°坡地面積占近50%，相對高差達300m，在暴雨作用下，徑流沖刷十分嚴重。二是降雨集中，多暴雨。項目區氣候干燥，雨量偏少，年均降水量為554．5mm，但雨水集中，7、8、9三個月降雨量為388．15mm，占全年降水量的70%，且多以暴雨形式出現，加劇了水土流失。三是土壤質地疏松，抗蝕能力低。項目區地面組成物質為黃土及黃土狀巖石，疏松多孔，垂直節理發育，抗沖蝕能力差，每逢暴雨，即遭侵蝕沖刷、崩解，隨水搬運，造成水土流失加重。

2．2人為原因。結合項目實例具體分析，流域內沿河道兩側，分布著大量的村民，圍山開墾梯田，在項目區也存在大量開墾的梯田，放牧現象十分普遍，使地面植被遭到破壞，有的樹木樹皮被啃，枯死現象嚴重，沒有高大喬木。更有甚者在項目區亂砍濫伐，致使項目區水土流失加重。近年來，國家封山育林，大量梯田退耕還林，植被得到了很大的保護和恢復，但仍然存在放牧現象，對植被破壞較大。

2．3水土流失類型。項目區水土流失類型以水力侵蝕為主，兼有重力侵蝕，風蝕輕微。水力侵蝕方式主要有面蝕、片蝕和溝蝕等。面蝕一般發生在坡耕地、輪歇地、荒坡地及疏幼林地上。片蝕主要分布在溝壑區和水庫岸坡，易引發崩塌、瀉溜滑坡等，溝蝕多發生在水庫岸坡和一些地形較陡、巖體破碎、堆積物較厚、植被稀疏的支溝。

3水土流失的危害

水土資源是人類生存和發展的基礎，是社會和經濟進步的重要物質基礎。水土流失對項目實例的危害主要是:

3．1水土流失危害。(1)土層變薄，土壤肥份減少，產出率低。裸露坡地一經暴雨沖刷，就會使含腐殖質多的表層土壤流失，造成土壤肥力下降。據實驗分析，當表層腐殖質含量為2%～3%時，如果流失土層1厘米，那么每年每平方公里的地上就要流失腐殖質200t，同時帶走6～15t氮、10～15t磷、200～300t鉀。項目水庫周邊的馬咀村、韓古莊等村莊將耕地劃分為三等，水庫周邊的坡地為第三等，就是因為歷年的雨水沖刷嚴重，土壤較薄，基本產出量很低，慢慢的就荒蕪，群眾甚至愿意在庫區開辟荒地種植玉米，近年來隨著庫區管理的加強和移民搬遷安置，庫區已經沒有人開地種植莊稼。(2)使水庫淤積，影響水庫水質和庫容。由于上游流域水土流失，匯入河道的泥沙量增大，當挾帶泥沙的河水流經中、下游河床和水庫時流速降低時，泥沙就逐漸沉降淤積，使得水庫淤積而減小容量。2010年7．25大洪水，筆者在基層管理站，用水庫下泄的洪水進行玉米灌溉，連續三天，采水樣6次，每次都做好標記，一周后發現低洼地段玉米開始死亡，實際調查發現，由于低洼地段灌溉后積水較多，泥漿水澄清后的淤泥堵塞土壤毛細管，致使灌溉用水不能及時下滲，中午在太陽的炙烤，積水迅速升溫，玉米形成燙根，隨后死亡。調查發現水樣沉淀15d后，含泥沙量在30%～45%，沉淀20d后，采樣瓶有20%～30%為泥沙，可想洪水含泥沙量的程度有多嚴重。(3)對水庫安全構成嚴重威脅。2005年水庫蓄水在高水位運行時間較長，周圍土崖長時間浸泡，變得酥軟。筆者當時在水庫右岸植物園從事管理工作，一天早上剛從園區跑步回到管理房，就聽見巨響，接著像蘑菇云一樣的塵土沖天而起，水庫右岸部分垮塌，最后測量發現，一次性垮塌25×110×30m，估算在80000萬m3左右，威脅水庫安全。(4)水環境質量下降。甚至影響對銅川、耀州區及焦化廠企業正常供水。洪水時表層土壤以泥沙形式進入水體，水體中含沙量增加，增加了水的濁度。筆者單位承擔銅川新區的供水任務，每年春季農灌后留足1000萬m3左右，2010年特別干旱，群眾灌溉急切，春灌后水庫僅余水量800萬m3，加之水庫運行多年淤積嚴重，實際剩余可用水量500萬m3左右。7．25一場大洪水，水位一夜上漲10m，蓄洪2000萬m3，造成水庫翻庫，洪水帶來的大量泥沙和庫底淤泥混合，水的濁度在65%左右，城市居民用水得不到保障，為及時供水，采取聚合氯化鋁絮凝沉淀，先后投放近50頓聚合氯化鋁，但效果不大，造成嚴重的社會影響。根據筆者在水庫多年的觀察，發現具體到實際的項目區水工程中主要危害有如下幾點:

3．2項目區水土流失的具體危害。1)水土流失嚴重容易導致水源的枯竭。水土流失嚴重，導致土壤表面沖刷流失，腐殖質減少，土壤涵養水能力的降低、蓄水量減少，流域源頭保水能力變差，流域水源減少。2002年降水是平時的3～4倍，水庫下泄近2億m3，隨后的03－06年、08－09年水源短缺，2010年又發生特大洪水，干旱、洪澇接連發生。2)水土流失對水工程的影響。(1)造成水庫淤塞，降低水利工程的使用年限和效益。在雨水的侵蝕下，大量表層土壤和泥沙流向河道、水庫，一方面淤積的泥沙大量沉積到水庫，減少了庫容，削弱了水庫的防洪能力，嚴重時造成垮壩、漫壩等災害;另一方面造成河流河床抬高，嚴重影響行洪能力，洪水水位上漲，宣泄不暢，故常常出現20a一遇的水位10a一遇的流量現象。(2)容易引發泥石流、山體滑坡等災害。由于植被破壞，土壤結構受到影響，一遇暴雨，極易形成山體滑坡，導致山洪災害，阻塞河道，形成堰塞湖。(3)水質下降。由于洪水表層土壤以泥沙形式進入水體，增加了水的濁度，水體中含沙量增加，嚴重影響城市居民生活用水。

4近年來水土保持防治措施及經驗

4．1近年來治理概況。項目區從1998－2010年陸續投資1億多元，主要為種植林草植被和開發建設項目修建的水土保持措施等，在項目區核心區有治理標準較高的苗圃園，項目區現有園地、林地、梯田等水土保持設施已治理面積6．72km2，水土流失治理度為45．3%，初步形成地面成傘、地上成毯、地下成網的水保治理體系。從2016年起庫區治理請專業團隊進行施工，其中2016年綜合治理水土流失面積1．73km2，道路邊坡護坡9900m2，生態植物園入口邊坡護坡2000m2，新建苗圃20．00hm2，封禁治理153．16hm2，補植苗木2．51萬株，封禁網圍欄500m。2017年綜合治理水土流失面積0．65km2，包括修建生產道路500m，步道1000m，排水溝1000m，監測點3個，面源污染防治45畝;行道樹1500m，步道護坡3000．00m2，果園改造10．00hm2;封禁治理55．17hm2，補植苗木1．27萬株，封禁網圍欄210m。2018年綜合治理護坡11345m2，封禁29．89hm2，疏林補植10．2hm2，布設封禁圍欄1．26km，封禁碑1座，栽植行道樹6．6km，生態廁所1座、一體式氣象站1座、標準徑流小區2座、防蟲網8000m2、誘蟲燈20個、生態垃圾桶20個。

4．2近年治理經驗。筆者單位十分重視庫區水土保持治理工作，近年來采取工程措施和植物措施對庫區進行了綠化和美化，效果十分明顯，同時為渭北丘陵溝壑水庫庫區水土保持綜合治理積累了經驗，主要表現在以下方面:(1)以減少水土流失為前提，采用封山育林和種草措施。封山育林是以封禁為手段，采取封禁、撫育與管理相結合，促進水保林和草地形成的林草措施，主要是恢復和增加植被，減少水土流失，水土保持種草是小流域綜合治理的一部分，選擇根系發達、抗逆性強的草種固定土壤。近年來，政府非常重視水源地保護，用圍網將流域徹底封禁，并撒播大量適應性強、根系發達的草種，增加了植被覆蓋率。(2)以保證水庫運行安全、水庫使用壽命和水庫水質為前提，采取植物措施和工程措施相結合的防治措施體系，對庫區兩岸進行植樹種草，對水土流失嚴重地段采用工程措施進行快速治理，收到了良好的治理效果。(3)強化綠化美化措施，對項目區采用水保林和景觀樹相結合，喬、灌、草、花相結合的治理措施，取得了很好的治理效果，把庫區打造成了旅游觀光景地，帶動當地經濟發展，增加當地群眾收入。

4．3治理效果。水源地水土保持綜合治理工程實施后，治理度達到95．48%，林草覆蓋度達到60．76%，林草郁閉度大幅度提高，區域小氣候得到有效調節，環境條件大幅度提升。封禁治理措施的實施，促進了林地的形成，改善了區域環境，使項目區水土流失強度由輕度流失降為微度流失，形成特色科技、教育、示范園的良好支撐，被評為國家級生態示范園。

5結語

水土保持工作是一項利國利民的工作，不僅能減少自然災害的發生，還能科學地利用水資源為經濟建設做出巨大貢獻。所以，我們需要將水土保持的意識建立起來，針對水利工程當中的水土保持問題，增強對環境保護的力度，以更加良好態度的做好水土保持綜合治理工作，共同推進生態環境可持續發展。

作者:張曉鋒 單位:陜西省桃曲坡水庫灌溉中心