小流域治理與經(jīng)濟(jì)效益研究
時(shí)間:2022-07-21 08:56:40
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摘要:榆陽區(qū)位于毛烏素沙漠與黃土高原接壤地帶,為了推進(jìn)風(fēng)沙區(qū)水土流失治理,在分析了大河塔小流域基本概況和存在問題的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際,從防風(fēng)固沙的角度提出機(jī)修梯田、谷坊建設(shè)和植物治理措施,并對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析,為陜北風(fēng)沙區(qū)治理提供了借鑒。
關(guān)鍵詞:水保;風(fēng)沙區(qū);治理;節(jié)水;經(jīng)濟(jì)效益
陜西省榆陽區(qū)屬半干旱大陸性氣候,年平均降水量414.1mm,多年平均風(fēng)速2.0m/s,歷史最大風(fēng)速28m/s,主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。其西北部為風(fēng)沙草灘區(qū),植被覆蓋率低[1],在風(fēng)力為主,流水、風(fēng)化、重力、霜凍作用為次的外營力作用下,水土流失嚴(yán)重。為了推進(jìn)項(xiàng)目區(qū)水土流失治理,現(xiàn)以大河塔鎮(zhèn)大河塔小流域?yàn)槔?,?duì)該小流域治理方案和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行探析。
1存在問題
近年來,榆陽區(qū)政府在營造防風(fēng)固沙林、改造沙漠方面取得一定成效,但也存在一些問題,特別是在風(fēng)沙區(qū),林牧產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理,使得農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水土保持矛盾突出。比如大河塔小流域,土地總面積13.63km2,其中耕地148.60hm2(水澆地57.98hm2,梯田3.90hm2,坡耕地83.23hm2,溝臺(tái)地3.49hm2),占總面積的10.91%。農(nóng)用地面積較大,林牧業(yè)用地偏少。區(qū)內(nèi)喬木林54hm2,占總面積的3.96%;灌木林260.02hm2,占總面積的19.08%;疏林地354.83hm2,占總面積的26.04%;荒地399.75hm2,占總面積的29.34%,小流域現(xiàn)狀治理程度為29.17%。因此,采用梯田、谷坊、植物等措施調(diào)整區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),加快水土流失治理和生態(tài)保護(hù)就顯得尤為必要。
2梯田工程設(shè)計(jì)
大河塔小流域工程措施為機(jī)修梯田工程,規(guī)劃基本農(nóng)田全部為水平梯田。
2.1布設(shè)原則及標(biāo)準(zhǔn)
按照山、田、林、路統(tǒng)一規(guī)劃,在5°~10°、10°~15°的坡耕地上修筑梯田。水平梯田的設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇24h最大暴雨,一般減少徑流90%以上,減少泥沙95%以上。田面寬度:地面坡度在5°~10°,排寬大于20m;地面坡度10°~15°,排寬大于15m。保留表土70%以上,土層厚度60~80cm,熟土層在30~50cm,進(jìn)行適當(dāng)深翻,改善土壤理化性狀,增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),促進(jìn)土壤熟化[2]。地塊布設(shè)順山坡地形,以等高線為基準(zhǔn),地面平整度小于3°。打破地界,地埂穩(wěn)定、安全,埂面種植護(hù)埂植物,各種配套設(shè)施到位。
2.2工程設(shè)計(jì)
根據(jù)流域內(nèi)對(duì)基本農(nóng)田的需求量,結(jié)合實(shí)地踏勘,治理的坡改梯將集中設(shè)置,選擇靠近村鎮(zhèn)的集中連片坡耕地進(jìn)行坡改梯,區(qū)內(nèi)土壤多為黃綿土,土層厚為60~80cm,土壤力學(xué)指標(biāo)良好,適宜土坎坡改梯。水平梯田蓄水埂高0.5m,頂寬0.5m,內(nèi)坡比1∶1。按照地形條件,梯田地塊設(shè)計(jì)長度為100~300m,其相關(guān)參數(shù)取值及土方量見表1。
2.3機(jī)修梯田施工及管護(hù)
機(jī)修土坎梯田的施工按表土處理、開挖生土、表土回鋪、田面耕翻、夯實(shí)地埂等5道工序進(jìn)行。梯田修平后,在挖方部位多施有機(jī)肥,同時(shí)深耕30cm左右,促進(jìn)生土熟化。每年汛期后和每次較大暴雨后,對(duì)梯田進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)田坎(田埂)有缺口、穿洞等損毀現(xiàn)象及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)修。梯田田面平整后,地中原有淺溝處,在雨后產(chǎn)生不均勻沉陷,田面出現(xiàn)淺溝集流的部位,待莊稼收割后及時(shí)取土填平。根據(jù)田埂泥沙淤積情況,從田埂下方取土,加高田埂,保持埂后按原設(shè)計(jì)要求有足夠的攔蓄量。根據(jù)田面寬度、田坎高度、坡度及土壤條件,設(shè)計(jì)在田坎上栽植紫穗槐。及時(shí)搞好田坎的維修養(yǎng)護(hù),保證田坎安全。本方案規(guī)劃坡改梯面積21.07hm2,具體坡改梯工程設(shè)計(jì)成果見表2。
2.4生產(chǎn)道路
在連片農(nóng)耕地、經(jīng)果林栽植區(qū)布設(shè)生產(chǎn)道路;道路設(shè)置盡量縮短徑流線長度,變縱向流為橫向流,就地?cái)r蓄。生產(chǎn)道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按10a一遇3~6h最大暴雨設(shè)計(jì)。田間道路是項(xiàng)目區(qū)內(nèi)主干線路,路基寬度6m,其上鋪筑5m寬砂礫石面層,鋪筑厚度0.15m。路基采用推土機(jī)整理,挖掘機(jī)挖裝、自卸汽車運(yùn)土,推土機(jī)攤鋪,壓路機(jī)壓實(shí),人工配合修整邊坡。設(shè)計(jì)道路長度0.95km。
3谷坊設(shè)計(jì)
3.1壩址選擇
根據(jù)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)溝道的地形地貌,選擇溝谷狹窄、壩址上游地形較開闊平坦、溝底比降均勻的地形,這樣筑壩工程量小,攔蓄能力強(qiáng)。為使壩基穩(wěn)固,壩址應(yīng)該選擇在土質(zhì)堅(jiān)硬,地質(zhì)構(gòu)造變化不大,兩岸無疏松的塌土、滑坡以及沒有安全隱患的地段,特別要注意壩基下有無軟土或淤積泥沙。經(jīng)現(xiàn)場測繪,詳細(xì)論證,本方案共布設(shè)谷坊7座。
3.2工程設(shè)計(jì)
根據(jù)工程的地質(zhì)條件、氣候特征及水文條件,谷坊類型采取土谷坊。按照實(shí)地測繪的溝道比降,本方案在比降大于5%、溝底下切劇烈的溝段,從小支溝“口小肚大”向溝道系統(tǒng)布設(shè)谷坊7座。溝道內(nèi)形成谷坊群,防止溝床下切沖刷。防御標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇3~6h最大暴雨。修筑谷坊長度為7m,谷坊斷面為梯形,壩高4m,頂寬2m,迎背水坡坡比1∶1.5,谷坑內(nèi)土地平整度達(dá)到0.2%。谷坊間距15~30m,谷坊建設(shè)均采用機(jī)械填筑,累計(jì)挖方量和夯實(shí)土方量為2688m3和3227m3。每年汛后和每次較大暴雨后,及時(shí)到谷坊現(xiàn)場檢查,發(fā)現(xiàn)損毀等情況,及時(shí)補(bǔ)修。
4林草措施
4.1植物措施
(1)喬木林栽植區(qū)在大河塔小流域鄰近村莊的山頂上種植油松、側(cè)柏、長枝榆等喬木。結(jié)合以往栽植經(jīng)驗(yàn),確定樹木之間的株距為4m,行距為5m,種植點(diǎn)500個(gè)/hm2,苗數(shù)510株/hm2,共規(guī)劃喬木林栽植面積107.29hm2。造林后及時(shí)澆水2~3次,每年穴內(nèi)除草2~3次,定時(shí)整形修枝,加強(qiáng)人工管護(hù)。在出入較頻繁的地方,增設(shè)部分工程圍欄。另外,在冬春季要對(duì)針葉樹種采用草袋擋護(hù),避免大風(fēng)的吹蝕。(2)灌木林栽植區(qū)在大河塔小流域鄰近村莊的山頂上種植耐早、耐寒、耐貧瘠、速生、根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)的火炬、紫穗槐。灌木株行距為2m×2m。種植點(diǎn)2500個(gè)/hm2,規(guī)劃灌木林栽植區(qū)面積84.63hm2。(3)經(jīng)濟(jì)林栽植區(qū)根據(jù)小流域自然氣候和立地條件,結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)民意愿,選擇經(jīng)濟(jì)林樹種為桑樹、葡萄,規(guī)劃在距村莊較近、交通方便的平緩坡耕地種植。桑樹采用A型魚鱗坑整地,上下兩行坑口呈“品”字形錯(cuò)開排列。根據(jù)設(shè)計(jì)造林樹種類型確定桑樹株行距為4m×5m,葡萄株行距為2m×3m。經(jīng)濟(jì)林種植時(shí)間在秋季10月中下旬~11月上旬,共規(guī)劃經(jīng)濟(jì)林面積32.18hm2。
4.2道路綠化
為進(jìn)一步減少項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的水土流失,提升項(xiàng)目區(qū)道路沿線景觀環(huán)境,本設(shè)計(jì)對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)現(xiàn)有道路局部段進(jìn)行綠化美化,總計(jì)綠化長度768m,造林樹種選擇為垂柳,株距為4.0m。造林時(shí)間為春季和秋季。
4.3封禁治理措施設(shè)計(jì)
對(duì)新造且還未成林的疏幼林地進(jìn)行布設(shè);部分人工造林困難的高山、陡坡、巖石裸露地采取封禁措施,對(duì)可成林或可增加林草覆蓋度的地塊進(jìn)行布設(shè)
。為了利于植被恢復(fù),在封禁范圍的四周設(shè)置封禁警示標(biāo)志,采用全年封禁,嚴(yán)禁人畜進(jìn)入。本方案規(guī)劃網(wǎng)圍欄長度4km,設(shè)立告示牌4個(gè),規(guī)劃封禁治理面積354.83hm2(其中補(bǔ)植面積91.39hm2)。
5效益分析
5.1生態(tài)效益
該方案實(shí)施后,大河塔小流域新增水土流失治理面積6km2,水土流失治理度由原來的29.17%增加到75.73%,有效扼制區(qū)域水土流失,扭轉(zhuǎn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡性循環(huán)局面。流域新增水保林191.92hm2,經(jīng)濟(jì)林32.18hm2,封禁治理354.83hm2,林草覆蓋率由原來的23.04%增加到43.84%,林草覆蓋度大大增加,有效調(diào)節(jié)空氣濕度,緩解風(fēng)沙危害、減輕大氣污染。正常年份風(fēng)速明顯降低,有效緩減揚(yáng)沙、浮沉天氣,改變區(qū)域氣候條件,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境[3]。
5.2社會(huì)效益
該項(xiàng)目實(shí)施后,項(xiàng)目區(qū)林草覆蓋率將大幅度提升。據(jù)測算,大河塔小流域?qū)嵤└黜?xiàng)治理措施后,年均蓄水13.62萬m3,年保土3.03萬t。大大提高了土壤水分,增強(qiáng)了抗旱能力,土壤結(jié)構(gòu)和土壤理化性質(zhì)得到改善,土壤肥力增加,土地質(zhì)量提高,使得農(nóng)民生產(chǎn)生活水平均有所改善。原有灌溉面積可節(jié)約用水52.36萬m3/a,有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抵御自然災(zāi)害的能力,社會(huì)效益顯著。
5.3經(jīng)濟(jì)效益
項(xiàng)目實(shí)施后,將改善灌溉面積180hm2。玉米增產(chǎn)3000kg/hm2,馬鈴薯增產(chǎn)4500kg/hm2,項(xiàng)目區(qū)作物年增產(chǎn)總量67.5萬kg,增產(chǎn)效益達(dá)49.68萬元。項(xiàng)目改造后,灌溉水利用系數(shù)由0.55提高到0.9以上,可節(jié)水52.36萬m3,以農(nóng)灌用水0.14元/m3計(jì),年節(jié)水效益為7.33萬元。項(xiàng)目實(shí)施后,可減少田間勞動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間,減少抗旱勞力投入,大大解放生產(chǎn)力,按年均節(jié)約0.5個(gè)工日計(jì)算,年可節(jié)省0.14萬個(gè)工日,每個(gè)工日按40元計(jì)算,折資約5.60萬元。通過對(duì)流域內(nèi)新增治理措施產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算,流域內(nèi)新增措施年直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)60.84萬元。
6結(jié)語
風(fēng)沙區(qū)水土流失治理與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān),通過分析榆陽風(fēng)沙區(qū)存在問題,提出采用機(jī)修梯田、修建谷坊,種植喬木、灌木、經(jīng)濟(jì)林和封禁措施,在防風(fēng)、固沙、保水土的基礎(chǔ)上,改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn),促進(jìn)群眾增收。
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作者:閆朝 單位:榆林市水利工程建設(shè)中心