闹德海水库流域水土保持技术研究_许家小河流域水土保持规划

　　摘 要:闹德海水库是供给阜新市饮用水的主要水源,近些年来由于植被破坏、缺乏综合性治理,水土流失日渐严重,既影响到水库库区的排沙保容,又影响了当地农业的可持续发展,并严重影响了水体质量,增加了二次水质处理的成本。本文结合当地具体条件,提出了以建造水平梯田、截水沟和田间路三种形式对水土流失进行综合整治,可有效的防止水土流失,减少水质污染。
　　关键词:水土流失 闹德海 水库 排沙保容 水质污染
　　中图分类号:X5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0068-03
　　水土流失(water and soil loss)是指“在水力、重力、风力等外力作用下,水土资源和土地生产力的破坏和损失。”导致水土流失的原因有自然和人为原因。自然原因主要是由地貌、气候、土壤、植被等因素造成的。人为原因主要指地表土壤加速破坏和移动的不合理的生产建设活动,如陡坡开荒、不合理的林木采伐、草原过度放牧、开矿、修路、采石等。目前闹德海水库流域的生态危机正在日益加剧,并面临着土地荒漠化,水资源短缺,水土流失面积增大,水污染严重,断流加剧,生存环境恶化等诸多问题交织的严峻形势,给流域人民乃至供水系统发出了严重的警示。
　　1 闹德海水库流域现状
　　闹德海水库上游有养畜牧河、乌根稿河和扣河子三条支流,闹德海水库以下的柳河流经彰武县,于新民市城南汇入辽河,柳河总长252km,总流域面积5790km2,具体地理位置见图1[1]。闹德海水库为河道型水库,坝上4km范围内都是V型峡谷段,两岸山岩陡立,河谷宽50m～100m,峡谷上游为复式河槽,河宽200m～300m。闹德海水库为混凝土重力坝,改建加固后坝顶高程为194 m,坝长167m,校核洪水位193m,相应库容2.28亿m3[2]。
　　闹德海水库上游流域为多山地丘陵及沙丘,上游北侧为沙丘地带,水土流失比较严重,以中度侵蚀为主,流失面积达2961km2,占流域总面积的73.1%。严重的水土流失造成土地资源大面积流失,土壤肥力下降,粮食产量低并有减产趋势,严重影响了当地农业的可持续发展[3]。水库库区的日排沙能力一定,日益增加的上游泥沙量,严重影响了库区的正常运作,同时由于泥沙淤积,库区的水容量也日益下降。闹德海水库是阜新地区已建成的最大水库,承担着向阜新市供水的重要任务,严重的水土流失给阜新造成水资源污的短缺和污染,严重制约着城市的发展。
　　为了更好发挥水土资源作用,加快水土流失综合治理步伐,改善农业生产条件和提高给城市的供水能力,按照省水利厅对坡耕地治理项目的具体要求,把闹德海水库流域列为坡耕地治理项目区。
　　2 水土综合整治方案
　　结合本地实际情况,坚持“以水土保持为中心,以小流域治理为龙头,以造林种草为重点,实行工程措施与生物措施相结合,山、水、田、林、路综合治理”的农业建设方针[4],积极开展闹德海水库流域的水土流失治理,确定在闹德海水库流域以建造水平梯田、截水沟和田间路三种形式进行水土综合流失整治。
　　2.1?水平梯田
　　在流域内对5°～15°土层较厚,田面规整的坡耕地,修建水平梯田,有效治理面积600km2。
　　2.1.1?设计标准
　　根据流域的自然条件及降雨特点及规范要求,取10年一遇6h最大降雨标准,确定不同坡度下最佳断面。
　　2.1.2?设计要素
　　水平梯田断面如工程设计见图2。
　　H1为土层厚度(m)。
　　H为田坎高(m)。
　　B1为田面斜宽=B(H/sinα)。
　　B为田面宽=H(ctgα-ctgβ)。
　　h为田埂高度(0.3m)。
　　b为田埂顶宽(0.3m)。
　　α为原地面坡度。
　　β为田坎侧坡,一般取65°。
　　V为挖方量=83.3H(m3/亩)=1250H(m3/hm2)。
　　2.1.3?设计要素数值确定
　　治理坡耕地坡度为5°～10°,取5°、8°、10°三种坡度来分别确定水平梯田的各要素值。
　　田面净宽确定:根据机耕要求,取机耕的4倍和6倍两种田面净宽,即:Bj1=7.2m,Bj2=10.8m。
　　田坎坡度取1∶0.5(α=63.43°)。
　　则田坎高度H=Bj/(ctgα-ctgβ)。
　　H1=1.09m,H2=1.63m。
　　原地面斜宽Bx=H/sinα
　　Bx1=7.83 m,Bx2=11.71m。
　　田坎占地宽b=Hctgα
　　b1=0.545m,b2=0.815m。
　　田面毛宽Bm=Hctgα
　　Bm1=7.756m,Bm2=11.598m。
　　田边蓄水埂:高0.3m,顶宽0.3m,内坡比1∶0.5,外坡比同田坎坡度。
　　由于田边蓄水埂占水平距离为0.3＋0.3×0.5×2=0.6m,斜面宽0.606m,所以定线斜面宽为BD,BD1=BX1＋0.606=8.436m,BD2=BX2＋0.606=12.316m。
　　5°、8°及10°坡耕地水平梯田各要求计算方法同上,计算结果见表1。
　　2.2?截水沟设计
　　在水平梯田地块上部边缘布设一道截水沟,共布设截水沟26.4km。
　　2.2.1?设计标准
　　根据流域自然条件、降雨特点及规范要求,截水沟设计洪水标准为10年一遇24 h最大降雨量,经计算得10年一遇24h径流模数为Mω=52413.8m3/km2。
　　2.2.2?截水沟断面设计
　　根据流域自然条件采用蓄水型截水沟。
　　截水沟的容量:V=Vw＋VS
　　截水沟断面面积:A=V/L,L为截水沟长m。
　　根据坡度的不同,截水沟间距不同,一般5°以下及5°～10°取12m,10°～15°取9m,15°以上取6m。则每亩截水沟长及其断面面积计算见表2。
　　2.2.3?截水沟设计见图3、图4。
　　2.3?田间路设计
　　田间路是方便施工和群众生产而布设的工程措施,该流域区田间路设计长度为32.0km。田间路的确定,以方便工程施工和群众生产生活为原则。田间路尽量布设在缓坡,对陡坡处要环山等高布设,田间路要围绕工程区域和开发项目区域布设,并通过治理区的中心位置,路面宽度3m,纵向坡比不大于15°,最小转弯半径不小于15 m,路面横向应基本水平,最好中间略高于两侧,纵向基本取直。田间路两侧应配置边沟。边沟为倒梯形,底宽0.5m,深0.5m,坡比为1∶1,上宽1.0m,挖边沟取出的土平铺在路面上,路面可铺沙石,对凸凹不平处路面要利用推土机进行推平,然后碾压塌实(图5、图6)。
　　3 结语
　　闹德海流域的水土综合整治是改善农业生产条件、实现区域农业可持续发展的需要,是保护珍贵的水土资源、提高城市供水能力和实现社会经济全面发展的一项战略性工程。在项目实施后的未来时间里,随着各项措施保水保土能力的逐年增加,到措施全部生效时年可增加水资源利用量21.5×104m3,减少泥沙流失量1.46×104t。经计算,水土保持工程经济效益显著,项目区措施全部发挥效益后每年可获得直接经济效益162万元,项目区农业人口平均每人年增加直接经济收入121元,加之带动其它各业的发展,项目投资效益可观。
　　参考文献
　　[1] 尹学良.闹德海水库库区及下游河道的变化[J].水力学报,1997(7):53～59.
　　[2] 刘文荣,黄学志.闹德海水库供水分析[J].农业与技术,2009,29(4):96～97.
　　[3] 杨光丽,闹德海水库富营养化程度分析[J].环境保护与循环经济,2008(2):40～43.
　　[4] 熊星灿.中国水土流失危机对策初探[J].重庆工学院学报.2001(1):39～40.