浅析黑龙江垦区冲刷沟治理措施

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简介： 分析黑龙江垦区冲刷沟成因、特点及危害，并提出相应的治理措施。
关键字：冲刷沟；水土流失；成因；危害；治理措施

黑龙江垦区总面积543.3万公顷，104个农（牧）场，其中有73个农（牧）场发生水土流失。73个农（牧）场的地理分布位置，南北纬度跨越6.4度（北纬43°56′—50°20′），间距约680公里，东西经度相隔11.0度（东经123°40′—134°40′），间距约800公里。幅员辽阔，北寒南暖，东涝西旱，气候差异较大。

一、冲刷沟的的成因、特点及其危害

　　由于长期掠夺式农业经营和自然生态环境遭到破坏，造成水土流失日趋严重。黑龙江垦区水土流失特点，一是面蚀，二是沟蚀。

　　沟蚀是黑龙江垦区侵蚀极为普遍、危害性最大的水土流失现象。在降雨的作用下，面蚀产生的线蚀沟，最终汇集在一起，随地势形成自然跌水，逐步形成长条形短小水沟，经过逐年溯源侵蚀，短沟变长沟，窄沟变宽沟，浅沟变深沟，沟两侧产生支沟。支沟、主沟经过每年不停地溯源侵蚀、拓宽，最终形成树枝状沟系，称为冲刷沟。耕地最终被切割得支离破碎，造成毁地、毁桥（涵）、毁路、毁居民点，甚至部分耕地遭到了毁灭性的侵蚀。

二、冲刷沟治理措施根据冲刷沟的特点，采取相应的措施治理，主要有工程措施和植物措施。

（一）工程措施

1. 谷坊

　　针对中大型冲刷沟，采取谷坊进行治理。谷坊治理冲刷沟原理是用谷坊抬高冲刷沟沟底的侵蚀基点，防止沟底继续下切，拦截泥沙，消力作用明显，使冲刷沟逐步淤平到正常状态，同时稳定沟坡、制止沟岸扩张（沟坡崩塌、滑塌、泻溜等）。谷坊可因地制宜地采用石谷坊、柳桩谷坊、土谷坊及垡带等形式。

　　确定谷坊位置：通过沟壑情况调查，选沟底比降大于5%~10％的沟段．系统布设谷坊群。用水准仪测出其比降。绘制沟底比降（纵断面）图；根据沟底比降图，从下而上初步拟定每座谷坊位置。一般高2~5m，下一座谷坊的顶部大致与上一座谷坊基部等高。

（1）浆砌石谷坊

　　对于沟深≥3米、宽≥4米、长≥300米的冲刷沟，采用浆砌石谷坊工程治理，由于其结构坚固，抗冲能力明显优越于其它类型谷坊，可做为永久性工程。

①谷坊间距

式中：L——谷坊间距，m；

H——谷坊底到溢水口底高度，m；

i ——原沟床比降，%；

iˊ——谷坊淤满后比降，1%。

②谷坊数量

式中：n——谷坊数量，座；

Lˊ——冲刷沟长，m。

③溢洪口设计

浆砌石谷坊溢洪口设在坝顶，采用矩形宽顶堰公式计算：

式中：Q——设计流量，m³/s；

b——溢洪口底宽，m；

h——溢洪口水深，取沟底宽5%，m；

M——流量系数，1.55。

K——径流系数；

I——10年一遇6小时最大降水强度，mm；

F——沟头以上集水面积，hm²；

④谷坊断面

谷坊断面设计。谷坊高一般与沟深持平，顶长取沟上口宽加两侧结合槽各0.5米，底长取沟底宽加两侧结合槽各0.5米，1：0.2，背水坡1：1，溢洪口底宽和水深按计算后设计，见图1和图2。

图1 谷坊横断面设计图

图2 谷坊标准断面示意图

（2）柳桩谷坊

对于冲刷深度小于等于1.5米的冲刷沟采用柳桩谷坊治理，在冲刷沟里打2~4排柳木桩，用柳条编成篱笆，在篱笆之间填满土、夯实，称为柳桩谷坊。详见图3。

图3 柳桩谷坊结构示意图

（3）土谷坊

对于冲刷深度小于等于1.5米的冲刷沟也可以采用土谷坊治理，主要根据土质和地形特点布设，一般黏土土质地形坡降较缓处可布设土谷坊。土谷坊坝体断面尺寸应根据谷坊所在位置地形条件，参照下表进行。

表1

坝高 m

顶宽 m

低宽 m

迎水坡比

背水坡比

2

1.5

5.9

1：1.2

1：1.0

3

1.5

9.0

1：1.3

1：1.2

4

2.0

13.2

1：1.5

1：1.3

5

2.0

18.5

1：1.8

1：1.5

注：1.坝顶作为交通道路时，按交通要求确定坝顶宽度。

2.在谷坊能迅速淤满的地方，迎水坡比可采取与背水坡比一致。

　　土谷坊的溢洪口设在土坝一侧的坚实土层或岩基上，上下两座谷坊的溢洪口尽可能左右交错布设。对沟道两岸是平地、沟深小于3.0米的沟道，坝端没有适宜开挖溢洪口的位置，可将土坝高度修到超出沟床0.5~1.0米，坝体在沟道两岸平地上各延伸2~3米，并用草皮或块石护砌，使洪水从坝的两端漫至坝下农、林、牧地，或安全转入沟谷，不允许水直接回流到坝脚处。土质溢洪口其下紧接排洪渠，按明渠流计算。

（4）垡带

　　垡带治沟，即用推土机将V型冲刷沟两侧的土推向沟中，形成宽浅式的U型沟；然后在沟底每隔一定距离砌一条垡带，即防止冲刷沟发展；又便于机械作业。

　　①沟道整形，回填生土先用推土机将沟沿两侧的表土推至一旁，然后按设计纵横断面尺寸，将生土推向沟底，使V型沟形成宽浅式U型沟，回填的生土要达到原沟深的三分之二。最后将表上回填、铺匀，并碾压实成。

　　②推出沟槽，砌筑垡带从沟头开始；沿沟的纵向，每隔15~20米横向用推土机在沟底推出宽2.4米（推土机的铲宽）、深0.35米的砌垡沟槽，垡带的长度相当于U型沟底横向宽的三分之二为宜。垡块尺寸，一般长0.35米，宽0.2米，厚0.2米。砌筑垡块要错缝摆放，砌后复土2~5厘米，充填垡块之间空隙。垡块要随挖随砌，以确保垡块草的成活。

　　③插柳成带，防止冲刷在垡带两头到沟沿种植碱草或苜蓿草，在垡带间隔的空地栽植柳条、苕条或其它多年生的牧草，形成防冲带，以达到固持沟底、防止冲刷的目的。

　　④修筑垡带应注意以下几点：

——冲刷沟填平后必须夯实；

——“垡堑”预留2.4米宽，0.35米深；垡带长随沟宽而定,以便植垡，植垡前必须夯实填方的底土；

——镶嵌完垡带后，垡带边缘应复土压严，防止漏风；

——填方及镶完垡带后应适时插柳，形成林草泄洪带；

——治理后的冲刷沟严禁机械作业耕翻，破坏垡带，产生新的沟蚀；

——修复后的冲刷沟应作为泄洪排水使用，不得另作它用。

2. 沟头防护工程

　　可采用蓄水型沟头防护和排水型沟头防护，当沟头以上坡面来水量不大，沟头防护工程可以全部拦蓄的采用蓄水型。蓄水型又包括围埂式和围埂蓄水池式；当沟头以上坡面来水量较大，蓄水型沟头防护工程不能完全拦蓄，或由于地形、土质限制，不能采用蓄水型时，应采用排水型沟头防护，排水型也包括跌水式和悬臂式两种，经过治理可基本控制坡面径流的沟头，达到治理目的。

（二）植物措施在采取工程措施的同时，结合植物措施治理冲刷沟，能使治理后的冲刷沟稳定下来，达到治理目的。

1. 沟头防护林

　　在冲刷沟沟头防护埂上营造护埂林带，乔灌混交林（杨树、苕条行间混交）。杨树穴状栽植，穴径0.5米，穴深0.6米，株距1.5米，行距2.0米。；苕条穴状播种，穴径0.3米，穴深0.3米，株距0.5米，行距2.0米，每穴2~3株。

2. 沟底防冲林

　　在冲刷沟沟底扦插灌木造林，汇水面积不大、水流较缓的地方，采用栅状造林；汇水面积大、水流急的地方，沟底中留出水路。栅状林由沟头开始，沿水流方向到沟口，每隔5~10米，与水流方向垂直营造5~10行灌木，为避免新造幼林被水淹没或冲走，根据通常水位，地上可留0.3~0.5米高，插入地下0.3~0.4米。

3. 沟边（坡）防蚀林

　　在冲刷沟沟边和沟坡营造防护林，带状混交，苕条穴播，穴径0.3米，穴深0.3米，株距1.0米，行距1.0米，杨树穴状栽植，穴径0.5米，深0.6米，株距1.5米，行距2.0米。

四、结语

　　通过工程措施和植物措施相结合治理冲刷沟，可以有效地防治黑龙江垦区水土流失，保护耕地，使黑土地可永续利用。