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小流域治理与经济效益研究

摘要:榆阳区位于毛乌素沙漠与黄土高原接壤地带,为了推进风沙区水土流失治理,在分析了大河塔小流域基本概况和存在问题的基础上,结合实际,从防风固沙的角度提出机修梯田、谷坊建设和植物治理措施,并对其经济效益进行了分析,为陕北风沙区治理提供了借鉴。

关键词:水保;风沙区;治理;节水;经济效益

陕西省榆阳区属半干旱大陆性气候,年平均降水量414.1mm,多年平均风速2.0m/s,历史最大风速28m/s,主导风向为西北风。其西北部为风沙草滩区,植被覆盖率低[1],在风力为主,流水、风化、重力、霜冻作用为次的外营力作用下,水土流失严重。为了推进项目区水土流失治理,现以大河塔镇大河塔小流域为例,对该小流域治理方案和经济效益进行探析。

1存在问题

近年来,榆阳区政府在营造防风固沙林、改造沙漠方面取得一定成效,但也存在一些问题,特别是在风沙区,林牧产业结构不合理,使得农业产业经济发展和水土保持矛盾突出。比如大河塔小流域,土地总面积13.63km2,其中耕地148.60hm2(水浇地57.98hm2,梯田3.90hm2,坡耕地83.23hm2,沟台地3.49hm2),占总面积的10.91%。农用地面积较大,林牧业用地偏少。区内乔木林54hm2,占总面积的3.96%;灌木林260.02hm2,占总面积的19.08%;疏林地354.83hm2,占总面积的26.04%;荒地399.75hm2,占总面积的29.34%,小流域现状治理程度为29.17%。因此,采用梯田、谷坊、植物等措施调整区域产业结构,加快水土流失治理和生态保护就显得尤为必要。

2梯田工程设计

大河塔小流域工程措施为机修梯田工程,规划基本农田全部为水平梯田。

2.1布设原则及标准

按照山、田、林、路统一规划,在5°~10°、10°~15°的坡耕地上修筑梯田。水平梯田的设计防洪标准为20a一遇24h最大暴雨,一般减少径流90%以上,减少泥沙95%以上。田面宽度:地面坡度在5°~10°,排宽大于20m;地面坡度10°~15°,排宽大于15m。保留表土70%以上,土层厚度60~80cm,熟土层在30~50cm,进行适当深翻,改善土壤理化性状,增加土壤团粒结构,促进土壤熟化[2]。地块布设顺山坡地形,以等高线为基准,地面平整度小于3°。打破地界,地埂稳定、安全,埂面种植护埂植物,各种配套设施到位。

2.2工程设计

根据流域内对基本农田的需求量,结合实地踏勘,治理的坡改梯将集中设置,选择靠近村镇的集中连片坡耕地进行坡改梯,区内土壤多为黄绵土,土层厚为60~80cm,土壤力学指标良好,适宜土坎坡改梯。水平梯田蓄水埂高0.5m,顶宽0.5m,内坡比1∶1。按照地形条件,梯田地块设计长度为100~300m,其相关参数取值及土方量见表1。

2.3机修梯田施工及管护

机修土坎梯田的施工按表土处理、开挖生土、表土回铺、田面耕翻、夯实地埂等5道工序进行。梯田修平后,在挖方部位多施有机肥,同时深耕30cm左右,促进生土熟化。每年汛期后和每次较大暴雨后,对梯田进行检查,发现田坎(田埂)有缺口、穿洞等损毁现象及时进行补修。梯田田面平整后,地中原有浅沟处,在雨后产生不均匀沉陷,田面出现浅沟集流的部位,待庄稼收割后及时取土填平。根据田埂泥沙淤积情况,从田埂下方取土,加高田埂,保持埂后按原设计要求有足够的拦蓄量。根据田面宽度、田坎高度、坡度及土壤条件,设计在田坎上栽植紫穗槐。及时搞好田坎的维修养护,保证田坎安全。本方案规划坡改梯面积21.07hm2,具体坡改梯工程设计成果见表2。

2.4生产道路

在连片农耕地、经果林栽植区布设生产道路;道路设置尽量缩短径流线长度,变纵向流为横向流,就地拦蓄。生产道路设计标准按10a一遇3~6h最大暴雨设计。田间道路是项目区内主干线路,路基宽度6m,其上铺筑5m宽砂砾石面层,铺筑厚度0.15m。路基采用推土机整理,挖掘机挖装、自卸汽车运土,推土机摊铺,压路机压实,人工配合修整边坡。设计道路长度0.95km。

3谷坊设计

3.1坝址选择

根据项目区内沟道的地形地貌,选择沟谷狭窄、坝址上游地形较开阔平坦、沟底比降均匀的地形,这样筑坝工程量小,拦蓄能力强。为使坝基稳固,坝址应该选择在土质坚硬,地质构造变化不大,两岸无疏松的塌土、滑坡以及没有安全隐患的地段,特别要注意坝基下有无软土或淤积泥沙。经现场测绘,详细论证,本方案共布设谷坊7座。

3.2工程设计

根据工程的地质条件、气候特征及水文条件,谷坊类型采取土谷坊。按照实地测绘的沟道比降,本方案在比降大于5%、沟底下切剧烈的沟段,从小支沟“口小肚大”向沟道系统布设谷坊7座。沟道内形成谷坊群,防止沟床下切冲刷。防御标准为20a一遇3~6h最大暴雨。修筑谷坊长度为7m,谷坊断面为梯形,坝高4m,顶宽2m,迎背水坡坡比1∶1.5,谷坑内土地平整度达到0.2%。谷坊间距15~30m,谷坊建设均采用机械填筑,累计挖方量和夯实土方量为2688m3和3227m3。每年汛后和每次较大暴雨后,及时到谷坊现场检查,发现损毁等情况,及时补修。

4林草措施

4.1植物措施

(1)乔木林栽植区在大河塔小流域邻近村庄的山顶上种植油松、侧柏、长枝榆等乔木。结合以往栽植经验,确定树木之间的株距为4m,行距为5m,种植点500个/hm2,苗数510株/hm2,共规划乔木林栽植面积107.29hm2。造林后及时浇水2~3次,每年穴内除草2~3次,定时整形修枝,加强人工管护。在出入较频繁的地方,增设部分工程围栏。另外,在冬春季要对针叶树种采用草袋挡护,避免大风的吹蚀。(2)灌木林栽植区在大河塔小流域邻近村庄的山顶上种植耐早、耐寒、耐贫瘠、速生、根系发达、固土能力强的火炬、紫穗槐。灌木株行距为2m×2m。种植点2500个/hm2,规划灌木林栽植区面积84.63hm2。(3)经济林栽植区根据小流域自然气候和立地条件,结合当地农民意愿,选择经济林树种为桑树、葡萄,规划在距村庄较近、交通方便的平缓坡耕地种植。桑树采用A型鱼鳞坑整地,上下两行坑口呈“品”字形错开排列。根据设计造林树种类型确定桑树株行距为4m×5m,葡萄株行距为2m×3m。经济林种植时间在秋季10月中下旬~11月上旬,共规划经济林面积32.18hm2。

4.2道路绿化

为进一步减少项目区内的水土流失,提升项目区道路沿线景观环境,本设计对项目区内现有道路局部段进行绿化美化,总计绿化长度768m,造林树种选择为垂柳,株距为4.0m。造林时间为春季和秋季。

4.3封禁治理措施设计

对新造且还未成林的疏幼林地进行布设;部分人工造林困难的高山、陡坡、岩石裸露地采取封禁措施,对可成林或可增加林草覆盖度的地块进行布设

。为了利于植被恢复,在封禁范围的四周设置封禁警示标志,采用全年封禁,严禁人畜进入。本方案规划网围栏长度4km,设立告示牌4个,规划封禁治理面积354.83hm2(其中补植面积91.39hm2)。

5效益分析

5.1生态效益

该方案实施后,大河塔小流域新增水土流失治理面积6km2,水土流失治理度由原来的29.17%增加到75.73%,有效扼制区域水土流失,扭转区域生态环境恶性循环局面。流域新增水保林191.92hm2,经济林32.18hm2,封禁治理354.83hm2,林草覆盖率由原来的23.04%增加到43.84%,林草覆盖度大大增加,有效调节空气湿度,缓解风沙危害、减轻大气污染。正常年份风速明显降低,有效缓减扬沙、浮沉天气,改变区域气候条件,改善区域生态环境[3]。

5.2社会效益

该项目实施后,项目区林草覆盖率将大幅度提升。据测算,大河塔小流域实施各项治理措施后,年均蓄水13.62万m3,年保土3.03万t。大大提高了土壤水分,增强了抗旱能力,土壤结构和土壤理化性质得到改善,土壤肥力增加,土地质量提高,使得农民生产生活水平均有所改善。原有灌溉面积可节约用水52.36万m3/a,有效提高了农业生产抵御自然灾害的能力,社会效益显著。

5.3经济效益

项目实施后,将改善灌溉面积180hm2。玉米增产3000kg/hm2,马铃薯增产4500kg/hm2,项目区作物年增产总量67.5万kg,增产效益达49.68万元。项目改造后,灌溉水利用系数由0.55提高到0.9以上,可节水52.36万m3,以农灌用水0.14元/m3计,年节水效益为7.33万元。项目实施后,可减少田间劳动强度和时间,减少抗旱劳力投入,大大解放生产力,按年均节约0.5个工日计算,年可节省0.14万个工日,每个工日按40元计算,折资约5.60万元。通过对流域内新增治理措施产生的直接经济效益计算,流域内新增措施年直接经济效益达60.84万元。

6结语

风沙区水土流失治理与农业生产密切相关,通过分析榆阳风沙区存在问题,提出采用机修梯田、修建谷坊,种植乔木、灌木、经济林和封禁措施,在防风、固沙、保水土的基础上,改善农业生产,促进群众增收。

[参考文献]

[1]张鸿雁.喀左县坡耕地水土流失危害及防治对策探析[J].水土保持应用技术,2020(5):21-23.

[2]李晓蒙,范柱国,王冬冬,等.丽江市金沙江沿线水土流失及综合治理研究[J].科学技术与工程,2012(9):2142-2146.

[3]王英.八里小流域综合治理措施及效益分析[J].水土保持应用技术,2019(2):34-35.

作者:闫朝 单位:榆林市水利工程建设中心

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