武乡岩庄小流域水土流失综合治理与效益探析.pdf

以武乡县岩庄小流域为例，基于该小流域水土流失的现状、危害、防治措施的分析，对综合治理后的生态、社会、经济效益进行探析，以验证综合治理的合理性、有效性。结果表明，通过对岩庄小流域组织、工程、监测、生态措施四方面的综合治理，流域内水土流失问题得到有效改善，年增加蓄水量 16.06 万 m3，保土量 5 194.8 t，当地生态、社会、经济效益明显增加。关键词：岩庄小流域；水土流失；综合治理；效益评价中图分类号：S157.1文献标识码：A0引言我国是世界上水土流失最为严重的国家之一1，大量的水土流失会造成水利工程损坏、土地资源浪费，并引发山体崩塌滑坡等自然灾害2-5。当前流域水土流失的治理理念、模式不断创新发展，长江6、珠江7、黄河8等大江大河的治理获得巨大成效，然而大多小流域未经综合治理，仍存在严重水土流失的问题。小流域既是地理结构单元、生态经济单元，同时也是当地开发利用资源管理的重要组成单元9。小流域的多方面综合治理对生态环境具有极大的改善作用，并且是区域生态、经济、农业等可持续发展的有效手段，因此探索小流域的综合治理具有重要意义。武乡县岩庄小流域因频繁的自然灾害以及人为活动影响，水土流失面积日益扩大，经济发展面临严重制约。本文以岩庄小流域水土流失综合治理为例，以期为小流域生态环境改善，促进地区经济、社会、生态可持续发展提供技术参考。1岩庄小流域概况1.1 自然概况岩庄小流域位于山西省东南部，上党盆地西北部边缘，属于汾河支流昌源河流域，介于东经 112毅20忆26义112毅30忆22义，北纬 37毅01忆09义37毅03忆26义之间，南北长3.373 km，东西宽 3.827 km，总面积为 661 hm2。流域内收稿日期：2023-01-07修回日期：圆园圆3原02原14作者简介：梁耀琴（1972-），女，1996 年毕业于山西省水利职工大学，工程师。652023 年 5 月山西水利科技梁耀琴：武乡岩庄小流域水土流失综合治理与效益探析水土流失面积占比较大，轻度、中度、重度的水土流失面积总和达到 529 hm2，年平均侵蚀土壤量、土壤侵蚀模数分别达到 2.69 万 t 和 4 098 t/（km2 a）。项目区属暖温带大陆性季风气候，年降水量分布不均衡，6-9 月降水占全年降水的 58%，植被覆盖率为 17.0%，主要由人工用材林、经济林、灌木林和天然草地组成。项目区内土壤类型较为丰富，包括灌淤土、草甸土、褐土、棕壤等，因土层浅薄，植被覆盖度差，土壤侵蚀严重。1.2 项目区水土流失特征分析项目区水土流失调查过程中依据 1：20 000 地形图，结合野外实地探查，明确了当地土壤侵蚀类型是以水力侵蚀为主产生的面蚀、潜蚀，同时伴有一定的重力侵蚀。小流域上游水土流失问题相对较轻，而水土流失灾害严重状况主要集中在下游地区，这是因为下游地区雨水汇集量大、水流冲刷作用持续时间长以及强度较高导致的。下游的冲刷情况具体表现出大量的侵蚀沟，这些沟道分界明显并呈现出深“V”字型。干沟总长度5.336 km，沟壑密度 3.19 km/km2，沟壑面积占总面积的比例 10.77%，干沟平均比降 6.27%。坡陡沟深，由于降水集中，强度大，且土质疏松，土壤失去保护而大量流失。1.3 水土流失面积、类型、程度水蚀为主的冲刷侵蚀是岩庄小流域水土流失的主要形式，其中面蚀、沟蚀是水蚀的两种主要表现形式。面蚀也称片蚀，是一种主要发生于无植被或植被稀少裸露松散土质处的侵蚀10。以侵蚀方式和表现形式不同为分类依据，可以将面蚀方式详细划分为雨滴溅蚀、细沟侵蚀、层状面蚀、沙砾鳞片面蚀。沟蚀是指下垫面将来水汇集后会形成地表径流，对土壤表层和母质造成强烈冲刷和破坏作用，并不断切入地表以下形成冲刷沟壑，进而造成土壤侵蚀的一种形式11。沟蚀主要发生于多暴雨、地面倾斜、植被稀少、覆盖层松散的区域，包括细沟、浅沟、切沟、冲沟四类侵蚀形式。调查项目区水土流失总面积达到 529 hm2，占项目区总面积的 80%。现将土壤流失程度划分为三个等级，包括轻度侵蚀253.44 hm2，占水土流失面积的 47.91%，中度侵蚀231.74 hm2，占水土流失面积 43.81%，重度 43.82 hm2，占水土流失面积的 8.28%。2项目区水土流失成因及危害分析2.1 水土流失成因不同流域的水土流失程度和特点等具有一定独特性和差异性。开展水土流失防护修复工作首要任务在于对水土流失成因进行深入客观的研究分析。本项目区水土流失原因不仅与复杂的自然因素有关，还与人为因素影响密不可分12。2.1.1 自然因素1）气候因素：气候因素是对各类气象要素的累积观测记录并通过不同方式进行统计所得的结果，表现形式较为多样，主要包括气温、降水等形式。项目区在春季时降雨较少，气候比较干燥，并且风沙天气较多；而进入夏季以后，天气高温炎热，降水比较丰富且集中；秋季温和凉爽；冬季寒冷多雪。降水是水土流失的主要原因，尤其发生集中性强降水时会引发严重的水土流失。年降雨量 561.7 mm，分布不均衡，少而集中，其中 6-9 月降雨占全年降雨的 58%。2）地貌因素：项目区内土石山丘陵区出露的主要地层为二迭系的泥岩、页岩、砂页岩及砂页。砂岩构造节理、裂隙较为发育，相对含水，而砂页岩、泥岩为相对隔水层。地势整体呈北高南低之势，中部平缓，境内地势起伏，山沟相间，山大沟深，最高海拔 1 665.0 m，最低为 1 330.2 m，相对高差 334.8 m。项目区小流域整体呈树叶型，坡度 5毅15毅的流域面积为 349.5 hm2，占总面积的 52.87%。坡度小于 5毅的流域面积为 87 hm2，占总面积的 13.2%。坡度大于 15毅的面积为 224.5 hm2，占比为 33.93%。强降雨期间容易形成坡面径流，从而造成水土流失。3）土壤因素：土壤母质为红砂岩、黄砂岩和红黄土母质，由砂质岩的沉积物、堆积物以及冲积物形成表层土壤。项目区内褐土、草甸土的分布面积十分广泛，随处可见。这就造成了表层土质疏松，团粒结构差，进而土壤透水、透气性好，遇水易分解，故项目区内土壤抗冲刷能力低，容易大量流失。4）植被因素：植被的覆盖率对于水土流失十分重要，植被可以阻挡、减缓降水冲刷的泥沙、土粒，进而降低水土流失的危害。经过野外实地调查。项目区内植被覆盖率低，山坡斜面上植被稀少，土壤松散严重，抗蚀能力差，水土易流失。2.1.2 人为因素人为活动也是水土流失的重要因素，包括植被破坏、防护设施不完善、交通建设不规范三方面因素。1）植被破坏：不规范地开采农用地，破坏了天然植被，造成了土地松散，降雨后的径流易造成水土流失。2）防护设施不完善：在道路施工过程中未积极采取排水沟、导流沟等有效防护措施进行水土控制，导致水土流失现象发生。3）交通建设不规范：交通建设过程存在不规范地66山西水利科技第 2 期（总第 228 期）占用、挖掘和碾压等破坏行为，导致地面植被和土壤破坏严重，引起土质疏松，进而诱发水土流失问题。2.2 水土流失的危害水土流失会对当地区域的生态环境造成严重损害，还会制约区域生产、经济的发展13。其危害主要体现于河流、地貌、土壤、农业等方面。项目区内山大坡广，沟壑面积大，大部分坡耕地分布在 3毅耀5毅以上的坡面上。大量的水土流失对当地区域社会生产发展的危害主要体现在以下四个方面：1）破坏土壤肥力，致使土壤表土肥力流失，土地生产力下降。大部分坡地无植被覆盖或植被覆盖率低，经暴雨冲刷后，含腐殖质多的表面土壤大量流失，土壤肥力下降。2）河床上升、河道堵塞、水库积淤。项目区内荒山荒坡面积占 48.38%，土质疏松，加之汛期雨量又集中，山洪就会暴发。上游的洪水会携带大量泥沙流向下游，造成下游河道严重淤积。3）加剧沟壑发展。随着水土流失面积的扩大，沟壑的形成分布日益明显，项目区每平方公里有支、干沟约 35 条。4）冲毁良田，致使耕地面积减少，对农业生产造成持续损失。3防治措施根据岩庄小流域水土流失的特点，采用因地制宜、因害设防，综合治理开发，与生态农业建设目标一致三项原则。1）对其自然条件进行实地考察，探究水土流失的因素、特点，对流域实行划分管理单元化，采取生态环境、工程技术与农业发展三方面相结合，实现山水、林地、道路统筹协调发展，进而建立起水土保持综合治理和发展体系。2）针对当地生产发展、生活建设中的突出问题，采取农田蓄水、农业保土为重点的方案，改善区域农业生产条件，完善生活、生产建设设施，实现流域经济稳定持续发展。3）参照当地农业生态建设的总体布局，发展小流域成为资源高效利用的复合生态系统，实现流域内生态经济与社会稳定持续发展的目标。根据岩庄小流域项目区区域特点，将项目区分为三个水土保持区域，包括生态治理区、生态修复区、生态保护区。3.1 生态治理区生态治理区主要关注两个内容：1）治理域内的坡下范围。2）坡脚坡度小于 25毅区域范围。生态治理区域人类活动频繁，对生态环境存在着不同程度的破坏，需要及时采取有效措施。对该区的治理以生态治理、生态恢复为主。具体措施包括整修梯田 7.76 hm2、经果林32.74 hm2、水保林 97.15 hm2、村庄排灌沟渠 3.5 km、村庄美化 3.5 hm2、路面硬化 1 km、垃圾处置增设 6 个垃圾处理箱。3.2 生态修复区生态修复区主要集中于域内的坡上坡度大于 25毅区域。区内农业生产经营活动、项目开发建设等人类活动涉及较少，植被生长状况较好，整体覆盖面积处于较高水平。对该区的治理以封育治理为主，封育治理区域设置封闭围栏，在主要沟口、路旁设置标志牌，封禁区域 262 hm2。3.3 生态保护区生态保护区位于村落附近的支沟及河岸带区域，治理内容主要围绕河岸带治理、局部河道内原位水质修复、农田面源污染拦截等，最终实现河道水环境质量的有效提升。生态保护区设立谷坊 3 座 0.14hm2、人工湿地 0.21 hm2、生态沟 2.34 km、小型水利水保工程 13 处。4综合治理效益分析4.1 生态效益水土流失防护综合体系的建成拦阻了泥沙，土壤侵蚀减轻；水源得到有效涵养、循环改善，为水土资源持续开发利用创造了有利条件。项目区内的水土流失通过综合治理得到了有效遏制，依据治理后得到的监测数据，确立了各项蓄水保土效益指标，如表 1 所示。水土保持措施实施后，有效地调节当地小气候、改善空气湿度和质量，提高了地面植被覆盖程度，增加了生物多样性，使其植物群落进一步向多样化方向发展。在提高生态系统抗灾能力的同时，还为野生动物提供生育、栖息场所，也美化了环境。表 1蓄水保土效益指标4.2 社会效益项目实施后，农、林、牧用地比例适当调配，并得到改善，各项用地日趋合理，林果业和畜牧业得到发展，将促进社会就业、社会发定、人民生活水平改善。以日常生活粮食为主的食品结构逐步向蛋奶、水果、肉食蔬项 目面积/hm2蓄水量/万 m3保土定额/（t/hm2）保土量/t整修梯田7.760.7025.00194水保林97.157.0120.001 868经果林32.740.8815.00491.1封禁治理2627.2110.002 622.1谷坊0.140140.0019.6人工湿地0.210.2600合 计40016.062105 194.8梁耀琴：武乡岩庄小流域水土流失综合治理与效益探析672023 年 5 月山西水利科技菜以及经济作物多方位转换，群众生活质量明显提高，水土保持产业化进程加快，农业经济增长方式明显转变，资源利用日趋合理，现代农业理念增强。4.3 经济效益经济效益主要包括种植经济林、水保林带来的收益，水利设施等修建对周边粮食与经济作物的增产效益等。经计算，在 2015-2019 年经济计算期内，新增产值扣除各项投资运行费用后，经综合治理后带来的新增效益为 39 万元，效益增长明显。5结论经过对岩庄小流域实地调研掌握了小流域自然概况，对其水土流失类型、面积、程度、原因等关键信息进行了深入剖析，根据流域实际情况提出了相应的具有可行性的防治措施。经过对综合治理后项目区生态、社会、经济评价分析以验证防护合理性。综合治理后，项目区生态系统功能增强，生态环境得到明显改善，年增加蓄水量 16.06 万 m3，保土量 5 194.8 t，土地利用结构趋于合理，推动了绿色产业基地建设，农民收入水平提高。参考文献：1 王坤雪，程霆，吴志华，张丽.小流域综合治理工程水土保持措施分析 J.工程与建设，2021，35（4）：816-818.2 孙天妙，曹建生，阳辉，胡维银.北方土石山区水土流失治理现状与展望 J.防护林科技，2022（5）：56-61.3 贾无瑕.小流域水土流失综合治理对策探究 J.工程建设与设计，2022（16）：42-44.4 乔靖宇.水土流失的危害及水土保持对策 J.农业科技与信息，2022（8）：63-65.5 赵洁，边峰，陈培，李昊，杜卿.生产建设项目水土保持动态监管信息共享平台建设及应用 J.中国水土保持，2020（2）：9-11.6 中共水利部党组.党在新中国成立后领导长江治理的历史经验与启示 J.水资源开发与管理，2021（10）：1-5.7 王宝恩.强化流域治理管理 推动新阶段珠江水利高质量发展J.人民珠江，2022，43（3）：1-9.8 邓生菊，陈炜.新中国成立以来黄河流域治理开发及其经验启示 J.甘肃社会科学，2021（4）：140-148.9 张利超，葛佩琳，喻荣岗.江西小流域综合治理与水生态文明村建设整合研究 J.中国水利，2018（18）：6-9.10 宋世杰，邱丹丹，张清怡，牧明印.马河小流域水土流失成因及综合治理效益探析 J.绿色科技，2022，24（2）：18-21.11 李海燕，潘德成.中国水土流失地区土壤沟蚀的研究进展 J.辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2009，28（S2）：214-216.12 张荣，陈正洪，孙朋杰.山地风电场开发过程中水土流失相关问题研究进展 J.气象科技进展，2020，10（1）：47-53.13 李维.项目区水土流失的危害及水土保持措施 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