1、 175 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y (T o t a l N o.51)小长甸子小流域防治措施布设及效益评估臧 艳(宽甸满族自治县水利事务服务中心,辽宁 宽甸 118200)摘 要:研究现场勘查和实地调查了宽甸县小长甸子小流域状况,采用遥感影像、土地利用图分析不同地形的土地空间分布数据信息,并科学评估小流域水土流失防治效益。结果表明:小长甸子小流域的经济净现值远大于
2、0,经济内部收益率为 9.37%,大于社会折现率8%,效益费用比大于1,工程采用的防治措施切合当地实际,符合现行技术规范和有关标准,可以为小流域水土保持提供参考依据。关键词:小流域;防治措施;效益评估;宽甸县中图分类号:S157文献标识码:B宽甸县既是边境地区又是少数民族地区,生态环境脆弱,农业基础设施薄弱,经济发展滞后,做好水土保持工作不仅可以保护土地生产能力和耕地资源,还能够遏制土壤侵蚀发展趋势,切实改善生态环境,减轻自然灾害,对于振兴地方经济和提高边境地区的国际形象有着极其重要的意义。鉴于此,本研究以宽甸县小长甸子小流域为例,综合利用遥感影像、土地利用图来解析土地空间分布数据信息,并进一
3、步科学评估小流域防治措施效益,旨在为减少河流泥沙淤积,蓄水保土,涵养水源和防灾减灾等提供参考依据。1 流域概况1.1 自然条件小长甸子小流域位于宽甸县红石镇,总面积为 42.17km2,流域中心坐标为 E1250031.35,N403654.92。地貌类型总体上属于低山区,海拔在 100600m 之间,区内山体连贯,形态各异,沟壑发育,河谷两侧有小型平地,河流下切较弱,沟道比降 22.5。气候属温带大陆性季风气候,四季分明,雨雪丰沛,暴雨特多,冬季漫长,冬有严寒,年均降雨量 1028mm,为东北地区降雨和暴雨中心,年均气温为 6.7,日照时数 2473h,无霜期 160d,全年平均风速为 1.
4、6m/s。全年降雨量的70%集中在 68 月,年际率变化大,且多暴雨。流域内以棕壤土类为主,土层厚度 0.31.5m之间,土质疏松,团粒结构差。林种主要是天然次生林和人工林,原生植物有红松、落叶松、伴生有榭树、山槐、花曲梠、赤杨、蜡树、椴树等,灌木有荆条、胡枝子、映山红等,草木植物有白头翁、秸梗、天南星等,林草覆盖率 76.58%。该区域气候条件良好,降雨量丰富,植物种类繁多,属于重要的水源涵养林区,对于调节气候和保护水源发挥着重要作用。然而,近年来人类不合理开发建设破坏了天然森林植被,形成低质且更新种单一的草灌植被和天然次生林,针业纯林所占比例达到 60%,蓄水保土能力以及生物多样性下降,自
5、然灾害抗御能力较低。1.2 水土流失现状经调查和结合辽宁省第五次水土保持普查资料,依据土壤侵蚀分类分级标准流域内现有土壤侵蚀面积 22.44km2,占总面积 53.21%。水土流失以水蚀为主,伴随有冻融、风力和重力侵蚀,平均侵文章编号:1007-7596(2023)05-0001-04收稿日期 2022-11-01作者简介 臧艳(1968-),女,辽宁丹东人,高级工程师,研究方向为水土保持、水利工程、工程管理等。DOI:10.14122/ki.hskj.2023.05.041 176 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o
6、 n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y (T o t a l N o.51)蚀模数为 2388t/km2a,如表 1 所示。表 1 小长甸子小流域水土流失状况流域面积/km2水土流失强度及所占比例侵蚀模数/t(km2a)-1总面积/km2占比/%轻度/km2占比/%中度占比/%强度/km2占比/%极强/km2占比/%剧烈/km2占比/%42.1722.4453.2112.4555.486.7630.122.018.961.155.120.070.312388近年来,在各级政府和广大群众积极
7、努力下,水土保持工作从传统的分散治理逐渐转向“山水林田路”的小流域综合治理,从单纯的造林治理到防治并重的防护型转变,生态环境得到了一定的改善。2 防治措施布设2.1 勘测分析通过对比分析 1:10000 地形图、最新卫星影像(91位图助手下载)和高分辨率无人机航拍影像(分辨率 0.5m)以及校准、比对实地 GPS 定位,详细了解流域土地利用现状及地形地貌。采用卫星影像或航拍影像,并按照地形地貌对土地利用现状进行解译及图斑划分,考虑地面坡度、坡向及地貌类型等合理划分流域内的图斑1-2。然后结合水土流失防治要求和经济发展的需要,在给定的边界技术下规划和调整图斑,经实地核对并进一步修改,完成土地利用
8、结构和林草措施的布设。依据遥感影像、实地勘查结果和土地利用现状图,经辨读获取不同用地类型分布情况。结果显示,小长甸子小流域总面积 4217.24hm2,其中农地 324.07hm2,占比 6.44%;园地 151.24hm2,占 比 3.59%;林 地 3197.04hm2,占 比 75.81%;草 地 32.2hm2,占 比 0.77%,城 镇 及 工 矿 用 地99.17hm2,占比 2.14%;交通运输、水域及水利设 施 用 地 30.77hm2和 389.54hm2,占 比 0.73%、9.24%;其他土地 2.11hm2,占比 0.05%。流域内耕地面积 324.07hm2,其中旱平
9、地 232.81hm2,坡耕地90.9hm2,水浇地 0.36hm2。2.2 工程措施布设2.2.1 农田防护工程-挡土墙近几年,人类的生产建设活动的增加严重破坏了沟道上游植被,特别是雨季后极易形成洪水,对沟道产生下切,淘刷沟岸造成水土流失。泥沙沉淀淤积在下游沟道平缓地带,又促使沟道水流流向发生改变,水流改造再次造成水土流失。年复一年,小长甸子小流域沟道已是蜿蜒曲折,水流不畅,沟岸冲淘严重,水土流失严重。为改变这种现状,在小长甸子小流域水土流失严重的沟道,进行沟道清理和修筑挡土墙工程,固定沟壁,防止洪水冲淘沟岸和损毁农田,减轻水土流失。经计算,该工程建设挡土墙 794m,其中农田防护工程94m
10、,小河道治理工程700m,如表2所示。表 2 农田防护工程措施序号位置结构长度/m左岸右岸高度/m顶宽/m边坡比类型1雁脖子沟浆砌石7002005001.50.51:0.4新建2堡里浆砌石6030300.80.51:0.12损毁修复合计794264530依据防洪标准和工程等级划分规则,设计建筑物为 5 级,洪水标准为 10a 一遇。2.2.2 农田防护工程-排水沟每逢雨季,部分农田受到上游涞水冲刷及农田内部积水浸泡,粮食生产带来极大危害,同时也产生大量水土流失。目前,农田边为土质排水沟及老旧浆砌石排水沟,经过实地走访,最小过水断面基本可以满足排水需求,但是由于人为活动影响及修建年限过长,土质排
11、水沟排水不畅,浆砌石排水沟部分损毁,并且最初修建浆砌石排水沟时,由于资金限制并没有将该区域彻底治理。为解决该区域农田排水问题,故修建浆砌排水沟,修建尺寸与原渠及过路涵洞尺寸保持一致。修建排水沟 333m,其 中 0.7m0.6m 排 水 沟 255m,0.7m0.8m 排 水沟 78m,墙体每隔 15m 设横向伸缩缝一道,缝宽2cm;原 0.7m0.8m 排水沟有一处损毁长 8m,排水沟墙顶及墙立面水泥砂浆脱落严重,针对墙顶和墙身进行砂浆抹面维修,厚度为 2cm。在建设排水的同时,为方便出行,在排水沟与道路的交叉处建设管涵工程。根据现场实际勘测,177 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水
12、 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y (T o t a l N o.51)需要建设管涵 3 道,在修建排水沟时将涵管镶嵌在排水沟内。2.3 林草措施2.3.1 红松对于树龄老化、株数少的老板梨园设计栽植红松,在树下空间栽植红松既能够提高植被覆盖度,还不会影响板栗的生长,10a 结塔后就可以用松树园替代板栗园。红松作为林果兼用林既有利于维护生态保持水土,还可以提高土地利用率和当地经济收入。依据同类型治理模式、适地适树原则
13、和立地条件:拟选择红松树种;红松选择 4a 生,地径 1.0cm,栽植密度 840 株/hm2;当年征地,春季植苗,穴状整地呈“品”字型排列,株行距3m4m;选用 4a 生植苗造林,春季栽植,栽植时需要客土;适时除草、松土,抚育 3a,播种造林时可以在苗附近适度踩压,苗木如表 3 所示。表 3 红松苗木数量明细表类型代号名称方式每亩数量规格乔木红松纯种564 年生,地径 1.0cm2.3.2 蚕场补植由于多年来掠夺式的经营方式,造成只放蚕而不养场,树势稀疏,大面积出现沙化,三类蚕场面积增大,柞蚕场的生态环境逐渐恶化,经辽宁省第五次水土保持普查,柞蚕场水土流失机及其严重,林草覆盖率极低,失去了水
14、源涵养的功能,产生了林蚕矛盾。如何解决这个问题使得林蚕兼顾、共同发展是当务之急,根据柞蚕场调查情况全面分析柞其实际现状,对部分蚕场按表 4 分级标准进行补植。表 4 柞蚕场分级标准项目三级(不少于)二级(不少于)一级(不少于)柞树有干墩数/亩3570100无干墩树/亩50100150平均郁闭度0.250.50.7草灌植物平均盖度/%255060茎叶鲜重/kg(m2)-10.51.01.5土壤肥力土层和枯落物层/cm0.512有机质/%0.513柞叶产量/kg亩-175150350岩石裸露及沙化面积占比%不超过 2000选择柞树,蚕场补植;在春季或雨季前进行整地,整地工程防御标准按 5a 一遇
15、6h 设计暴雨量,块状整体;在坡面上沿等高线呈“品”字形错开排列各坑,每亩地补植 40 墩,每墩 3 株;春季按“三埋,二踩,一提”的方式植苗栽培,控制每穴一株,覆土踏实灌水;幼林抚育:入冬前覆土防寒,苗头压东向南保证地上部分盖严,翌年春扒开并及时松土、除草。2.4 封育措施根据以上整治措施,为促进林草植被自我修复、防治水土流失和杜绝人为破坏,对破坏后的原有林地或根系较好的树种划界封禁,严禁放牧和开荒,利用地下茎蔓延、根部萌芽、天然树种和根株逐渐恢复和发育森林。封禁治理未成林造林地和郁闭度 0.3 的疏林地,与此同时还要实施修枝疏伐、平茬复壮、补植等抚育措施3。为防止重点封禁区周围有人畜进入,
16、对林草植被造成破坏,在人畜频繁活动、人口密集的主要路旁和村镇附近进行围栏封禁,设置明显标志,安排专人管护,严谨取土、放牧和开光。为加强宣传教育,在人口密集村镇、道路岔口、山麓和主要公路旁设立宣传牌,以便周边居民监督4。为达到不反复、有效果、封得住的目标,还要制定封禁区工程公约、通告、管理办法等一系列政策。2.5 项目投资工程投资概算由封禁治理、林草、工程和安全生产措施,独立费用构成5。其中,工程措施包括农田防护工程(挡土墙)、农田防护工程(排水沟)、作业路等措施;林草措施有乔木林、灌木林,封育治理措施有宣传牌,独立费用包括水土流失监测费、勘测设计费、招投标代理费、水土保持监理费和项目管理费。综
17、合治理面积 400hm2,其中红松 53.33hm2、蚕 场 补 植 33.33hm2、作 业 路 1000m,挡 土 墙794m,排 水 沟 333m,封 禁 治 理 313.34hm2(围栏 300m)、公示牌和宣传牌各 1 块。价格水平年2021 年,主要材料依据 2019 年第 3 季度价格信息,苗木、石料按本地区实际价格。经计算,工程总投资 161.50 万元,其中工程、植物、封禁措施 129.55、17.16、1.05 万元,水保其他费用 13.74 万元。178 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o n g
18、 j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y (T o t a l N o.51)3 效益评估3.1 经济效益计算实施封禁治理后生效年的枝条和活力木产量,乔木林成材后的果品及活力木产量,灌木林枝条掺量,坡耕地治理后经济作物、秸秆和粮食产量等。经计算,工程实施后总产值增加17.99万元/年,坡耕地、水保林和封禁治理经济效益,如表 5 所示。表 5 坡耕地、水保林和封禁治理经济效益措施增产数量/kg(m3)影子单价/元(kgm3)-1面积/hm2年增产量/万 kg、万 m3年增产/万元水保林增产活立木2.2
19、550086.660.0199.50水保林增产枝条11250.186.669.750.98封禁增产活立木0.3500313.340.015.00封禁增产枝条8000.1313.3425.072.51合计(万元)40017.99结合工程投资、国民经济效益和以上评价参数,积极给你计算器内部收益率 9.37%高于社会折现率8%,净现值为 239.84 万元,远大于零。因此,从国民经济角度上,该项目是可行的,项目国民经济评价成果,如表 6 所示。表 6 项目国民经济评价成果见表项目单位指标总经济效益万元287.84投资回收期年10.67经济净现值万元239.84经济内部收益率9.37经济效益费用比1.
20、803.2 生态效益项目实施后,将明显改善工程区生活条件及自然环境,这主要体现在以下 3 方面:治理期末提高 0.92%的林草覆盖率;可有效减少土壤氮磷钾和腐殖质等养分的流失,避免土地石化或砂砾化,增强土壤肥力、抗蚀性和渗透性,改善其理化性质和农业创造条件;植被覆盖度的提高有利于萌生种类繁多的植物,调整气候环境,提高植物蒸腾作用和生物多样性,逐渐恢复工程区生态系统6。3.3 社会效益1)改变劣质的地貌形态,减轻自然灾害和水、土、肥的流失,优化农村生态环境、人居环境以及农村生活条件,增加工程区绿化程度、生物产量、植被面积和土地使用价值,增强广大群众致富的决心,为流域内开展更高层次的建设提供有利条
21、件7。2)将传统的生态建设模式与现代生态农业相结合,带动牧、渔、副、农、林等产业的发展,加快流域生态经济生产基地和农业产业化进程。3)在拓宽产业结构和提高基础设施水平的同时,更加科学地开发和利用自然资源,逐渐转变粗放型农业经营方式,更好地保护天然林地,为合理利用自然资源提供有力保障。4 结 论经计算,宽甸县小长甸子小流域水土保持项目的经济内部收益率为 9.37%,大于社会折现率 8%,经济净现值远大于零,经济评价指标优越,从国民经济角度分析项目可行。工程采用的防治措施切合当地实际,符合现行技术规范和有关标准,从技术上是可行的。项目实施后既能够有效减轻自然灾害、改善生态环境和农业生产条件,实现农
22、民增收及粮食增产,还可以促进当地经济发展,为未来开展更高层次的流域建设奠定坚实的基础。参考文献:1 方芳小凌河流域水土流失现状及水土保持措施研究 J.黑龙江水利科技,2017,45(01):76-782 郑国权,杨宪杰,温美丽,等广东省小流域综合治理效益的定量评价以清远市瑶安小流域为例 J.水土保持通报,2016,36(04):237-2433 庞敏,史淑娟,同新奇,等小流域综合治理生态效益估算与国民经济评价 J生态经济,2009(08):174-1774 张晶水土保持综合治理效益评价研究综述 J水土保持应用技术,2015(04):39-425 王锁.“降水水土保持径流”统计模型在辽宁大凌河流域水土保持效应分析中的应用研究 J.地下水,2018(01):109-111.6 郑国权,张晓远,刘协亭基于 GIS 的广东省水土流失潜在危险度评价 J水土保持通报,2014,34(02):145-1477 李玉斌彰武县水土保持生态服务功能价值估算及空间分布研究 J水土保持应用技术,2016(06):11-14