水土保持工程设计分析

时间:2022-09-14 03:19:09

水土保持工程设计分析

摘要:小流域水土保持工程的设计,利用水利工程抑制水土流失,保护土地资源。本文参照的案例是:富川小流域水土保持工程,基本规划是修整田面,抑制水土流失,并依照当地环境的基本情况,在整个区域内进行了简单的布局,由此,笔者对其进行了详细的分析。

关键词:富川小流域;水土保持工程;坡式梯田;水土保持

林富川小流域所在的位置是枣庄市山亭区冯卯镇,境内的水系为淮河水系,区域内水土流失严重,是水土流失重点治理区域。对于这一工程的项目设计,是优化对土壤、河流的治理,把治理程度提升到70%,林草的覆盖面积可达到80%以上,并让工程带来良好的经济效益。

一、富川小流域的基本情况

1.自然环境。地形:项目进行的地形是丘陵地区,地形区内形成了东西向的断裂,断裂面向南倾斜。同时,该地区的岩石是花岗岩和石灰岩,整体坡度大约为15°,因为流域闭合,降水沉积后,会自然形成多条沟渠,方向是东北-西南,为主沟,支沟共有5条,另坡面的基本情况是,中部区域坡度平缓,重视作物,两侧较陡,以种植树木为主。土壤:该区域土壤为棕壤,其在山坡的分布是,中下部多为粉粒和粘粒,并掺有部分砂粒,上部土层浇薄,有大量的砂粒与石砾,有好的通透性,但保肥能力不足。其适合种植的作物是玉米、花生、果林等。植被:流域内的植被属于暖温带落叶阔叶林带,具体包含的林木是温带阔叶林、灌草丛等,目前,整个流域林草的覆盖面积是只有25.3%。水文与气象:山亭区受海洋性季风影响,四季分明,降水有明显的季节性,年平均温度为14.5℃,夏季最高温是40.6℃,最低温是17℃。2.社会经济。人口、劳动力:山亭区经济发展较慢,比如冯卯镇的的总人数是5.6万人,城镇人口与农村人口差距较大。工程涉及的几个区域——岩马、万庄等,劳动力的人数不足0.5万人,且大部分时间都从事农业生产。农业生产:当地发展了农业、畜牧业和林业,这些行业的发展为其带来发展的机会,各业在整体经济中各占一定的比例。3.水土流失目前,该区域的基本情况是水土流失严重。调查人员根据对腐蚀面与沟蚀的等位置的分析,总结了水流失的各项数据(如表1所示),从这些数据中,可发现当地水土流失的严重性。从表中,可分析出不同类型土地水土流失的情况,发现坡式梯田在所有土地类型中,水土流失的情况最为严重。所以,本工程的治理方向是,对低标准田、果经林等进行处理,且低标准梯田原有的地堰已经被严重破坏,田地的外侧有大量砂砾,这些都加快了土地的水分流失。由此提出的设计要求是改变天地的排水情况,改善农业条件,挖掘土地的生产力,提高土地的产出。

二、工程设计与施工

基于上述情况决定工程设计的方案,是以坡式梯田和疏林地为主,阐述了设计方案与施工方法。而其工程布局是,对于山顶的水保幼林,用补植补充树苗,并封育,以提高树苗的成活率,对于荒草地,是种植侧柏等,对于经济林与坡式梯田,是进行全面的修整,增加田地的排水设施,在流域下游,整理低标准田,用排水、蓄水提高其肥力的积累。其施工条件是,工程所在的区域有公路,紧邻公路两侧的村庄,工程要求的时限是9个月,由个人承包,依照项目的进行情况,合理进行施工安排[1]。1.坡式梯田的设计。梯田主要集中在区域的中部位置,是调节山区生态平衡的重要力量,通过对它保水工程的设计,可抑制坡地的水土流失,控制河流径流对地表水的冲刷,让水流渗入土壤,为作物生长提供水分。其设计包括以下几方面:原则:选择高质量、坡度缓的区域作为试验田,对其进行修整;尽可能让田地按照山坡地形的走向,就势、取直,使所有梯田连成一片,长度控制在100~200m之间,为人们实际耕作提供便利;如果梯田靠近暴雨径流处,应在周围设置排水、蓄水的工程,避免梯田被雨水冲刷;选择行走的小路,宽度最小为2m,最宽为3m,比降最大不超过15%;修整后的梯田要做到田面平整,在田地周围设有田埂,调整坡度大小。工程设计方案:梯田工程是建设生态环境基本的一环,同时也是修整梯田的措施,因此,根据设计原则选择的设计方案如下,在梯田内部设置排水沟,沟渠的设置共有三种,一是底部与高度均为0.2m,上口的宽度是0.3m,二是宽为0.3m,深度是0.5m,上口是0.8m,三是宽度是0.45m,深度是0.3m,第一种沟渠的位置是梯田内侧,第二个是纵块的排水沟,第三个是斜坡的陡槽。根据有关该区域土地使用情况与资源评价等内容的展示,以及对当地实际情况的考察,梯田已经变为低标准梯田,所以具体的设计方案是在某些梯田外增加干砌石地堰与地堰土方。2.水土保持林的设计。根据林地水土流失情况的分析,以及坡地岩石的种类与比例,提出水土包林的设计是选择合适的树种,调整栽植密度,用恰当的方式耕地。原则:在适合的时间种树,得到好的林分环境;同时注重生态与经济,选择符合生态建设又可带来经济利益的树种;充分发掘土地生产力,得到效益;根据市场需求的变化,改变树种结构,同时突出效益。设计方案:选择品种,根据当地土壤的类型与特点,选择有良好生长的树种。根据基本情况的介绍,得出可选择的树种为核桃与桃树,桃树的种植效果最佳;种植密度,种植密度的大小直接决定光能与水源、肥力的分配,而每种树木所需的密度因生长情况不同,密度大小也不一,经分析后,确定其密度是4m×5m;整地方法,其设计要求是可抵御10年每天6个小时的雨水冲刷,所以其设计是在坡田内设计排水系统,增加使用的排水设置,修筑地堰。3.施工方案。上述两种设计方案都是基于坡式梯田提出,且工程设计以梯田的修整为主,所以对于施工方案的选择,是用水平梯田的处理方法施工。具体方式如下:定线与清基:依照梯田现有的位置,确定它的坡面,在中间的位置找到中轴线,确定基点,用线向两侧延伸,确定等高点。因为定线操作较为复杂,需根据就势、取直的原则,确定埂线的最佳位置,对清基的处理,是按照已经确定的施工线,向外划出范围,清除杂物,把基础夯实。修筑田坎,保留田坎并把田面修平,是田坎的修筑必须使用生土,土中不可有任何杂物,逐层夯实,保证接茬处的质量,保留表土是用自下而上的方式修整梯田,把每个位置的表土逐步下移,这主要用于坡度较陡的田地,如果坡度较缓,可使用逐层置换法与中间堆置法,随后把田地修平,依照田坎线,运用不同的填充方法,用自上而下的方式取土,直到高度到达中心线,进行修平[2]。另林草区的施工方案是:选择恰当的施工时间,即种植前预先整理土地,时间是秋、冬,这可以让雨雪累积,渗入土壤,实现土壤的熟化,而若是想在秋冬造林,基本要求是春季必须处理土地,若是当年的春夏种植,前年秋天必须整地;该施工提出的质量要求是,每部分工程的进行都要符合规范,不可更改,保证排水渠排出暴雨产生的径流,填方工作进行时,要把土壤夯实,蓄水后不会坍塌。带状整地工程的进行,是预先定线,修筑后以5m为一个距离,设置隔挡,让径流适当流出。其造林的要求是,春季种苗的时间是苗木发芽的7d,雨季使用的树苗已有两个月的生长阶段,种植后可让其安全过冬。

三、工程设计的效益

该工程的设计的投资是1,293.35万元,用于工程进行的数个部分,而用其完成治理后,得到的效益是,增加了粮食与林木、果实的产量,粮食每亩在以往收成的基础上,增加了20kg,资金收益增加40元,果林每年的收益增加17.98万元,总治理程度为95%,林草覆盖率上升到43.36%。即修整梯田,用科学的方式种植林木后,以及田地排水渠、蓄水期的建设,增加了渗入土壤的水量,为作物、林木提供充足的水分,同时也让土壤更加夯实,控制了雨水对土壤表面的冲刷,待土壤熟化后,为种植物提供充足的养分[3]。

四、结语

对富川小流域水土保持工程设计的有关分析,是根据区域的基本情况,以及工程设计的原则与要求,给出设计方案,并决定施工方案,展开水土治理工作,其治理的效益是,提高了土壤的生产率,增加农民收益,涵养水源,抑制水土流失,调节当地的生态平衡,构架农业生态经济单元与系统,并进一步发展与优化。

参考文献

[1]李玉华.浅谈小流域水土保持生态建设工程设计[J].浙江水利科技,2014,42(02):44-45.

[2]张利静,李振辉.小流域水土保持生态建设项目中的低水高调工程设计[J].内蒙古水利,2013,(06):50-51.

[3]唐有臻.水土保持监测径流小区设计及相关计算探析[J].水土保持应用技术,2012,(04):15-17.

作者:万玲玲 单位:枣庄市水利勘测设计院