黑龙江灌区工程建设中的水土保持敏感问题分析与措施布设

周月杰

(黑龙江农垦勘测设计研究院有限公司，哈尔滨 150090)

黑龙江是我国粮食生产第一大省，粮食作物面积>0.13亿hm2，玉米、水稻、大豆三大作物面积和产量均居全国第一位。在农业发展上，充分利用区域水资源丰沛的优势，通过充分利用松花江等过境水系，抽取地表水灌溉农田，形成规模巨大的灌区农业，不仅使区域农业抗灾能力大幅度增强，保证农作物高产、稳产，而且有力地推动了区域经济发展，改善了周边的生态环境。

但是在灌区建设和改造过程中，改变原有自然环境的平衡状态，土方挖填改变了土壤结构，破坏了项目区及周边区域的植被及土体结构，使土壤抗蚀性能下降，在降雨等外营力作用下水土流失问题凸显。因此，灌区建设时，一定要注意细致规划与合理保护相结合，严格控制施工扰动范围，适时开发、及时恢复。根据灌区生态、水土保持敏感点，及时发现可能出现的水土流失问题，并采取针对性的措施，严防、严控水土流失的发生。

1 灌区工程建设过程中水土保持敏感问题分析

1.1 建设内容多，点性、线性齐全

灌区工程主要建设内容包括：干渠、支渠、桥涵、渡槽、分水闸、节制闸、退水闸、泄洪闸、跌水、节制闸等，不仅建设内容多样，而且线型与点型工程相结合，具有跨越地貌类型多、线路长且分散等特点[1]。其中渠道、截流沟为线性工程，各类辅助建筑物为点性工程。各类工程相间布置，渠道开挖、建筑物基坑开挖，出现众多松散裸露面，同时挖、填土方往来调运频繁，机械碾压、人为扰动等活动使项目区地表扰动破坏严重，遇强降雨极易引发水土流失。灌区工程主要建设内容，见表1。

1.2 涉及施工导流工程，水土流失防控难度大

施工过程中需要新建渠系，因此，需修筑围堰等截流、导流工程对地表水体的径流进行施工期导流。由于围堰、导流槽等工程均不是永久建筑，所以多数以土质边坡为主，因此，在导流或降雨过程中径流冲刷、雨滴击打等侵蚀外营力容易引发土质围堰、导流槽等的水土流失。此外，围堰、导流槽等因其土质材料并且频繁接触径流，因此无论工程措施还是植物措施都比较难于实施，这就导致了施工导流工程水土流失防控难度加大。

1.3 扰动破坏耕地多，临时占地多

黑龙江省农用耕地1187.1万hm2，以黑土地为主，土层厚，养分含量高，但是其抗蚀性比较弱，扰动破坏后，极易引发水土流失。灌区修建过程中渠道开挖、辅助设施的建设、临时道路、施工场地、取土场、弃土场、暂存场等永久、临时设施占用的耕地比较多，加之对地表扰动破坏相对严重。调研区内的几个大中型灌区工程建设项目时发现，项目占地构成中平均占用耕地>70%，林草地接近15%，水域及水利设施用地接近10%，其它约5%。而在这些地类中，耕地抗蚀性最弱，尤其是黑土地，扰动破坏后水土流失最为严重。

1.4 开挖量大，临时堆土多

灌区工程的建设，以渠系、沟槽的开挖为主。一般中型灌区工程，干渠长度>15km，支渠总长10km以上，其它沟渠总长>30km，渠系与各类辅助建筑物挖填方总量>100万m3。尤其在黑龙江地区土层深厚，挖方主要是土方，在渠道开挖过程中多数土方需要临时堆存，待施工结束后，根据需求回填。同时，各类辅助建筑物超过百处，临时堆土量也比较大。因此，开挖量大，临时堆土多是灌区工程的又一突出特点，对临时土场的选择与堆土的防护成为灌区建设水土流失治理的又一难点。

表1 灌区工程主要建设内容

1.5 新渠系开挖引发地表径流流路变化，加剧水蚀

黑龙江省降雨量比较大，年平均降水量超过500mm，年平均径流深为132.4mm，折合水量为602.24亿m3。省内流域面积在50km2以上的河流有1918条。适合修建灌区的地区，年平均降水量更大，而且地表水系分布较多，因此灌区建设过程中，各种施工活动对地表径流的流路变化产生一定影响。阻断或改变了原地表径流方向，造成地表径流无序汇集，形成流量较大的侵蚀性径流，引发水蚀加剧；尤其是地表开挖扰动后，沟槽蓄集降水和周边地表汇流对侵蚀性径流起到了一定的加持作用，再加上项目区土层深厚，土方扰动后抗蚀性差，易导致周边坍塌，扰动面积增大，水土流失量增加。

2 水土保持措施布局

通过对灌区工程建设过程中的水土保持敏感问题进行细致分析之后，有利于筛选更具针对性的水土流失防控措施体系，使水土保持措施更加有的放矢，更加科学合理，同时增强措施的持续稳定，使其更好地服务于灌区的水土流失防控。

针对建设内容，多点性、线性齐全，采区径流调控工程与绿化措施紧密结合的方法进行措施设计，既要疏导径流，减弱径流侵蚀力，又要通过植物措施增加地表植被盖度，增强土体的抗蚀能力。同时应根据渠道级别、沿线地质、周边环境、挖填情况等对各渠段分类进行典型设计[2]。

对于施工导流工程水土流失防控难度大的特点，采用夯实与苫盖相结合的方式，减少坝体与径流的接触，增强坝体的抗冲能力。

针对扰动破坏的耕地多，临时占地多的问题，首先进行表土的剥离与保护，施工结束后进行覆土整地措施，最大程度的保护表土资源，恢复临时占用的耕地。

而对于开挖量大，临时堆土多的问题，做好开挖边坡和临时堆土的挡护，减轻施工过程中的水土流失。水土保持措施总体布局图，见图1。

图1 水土保持措施总体布局图

2.1 径流调控类措施

由于项目区降雨充沛，为了疏导拦蓄项目区的降雨径流，在泵站等建筑物周边、渠道等扰动区内，布设径流调控工程，主要包括截水沟、排水沟、沉砂池等，根据建设特点采用永久排水沟与临时排水沟相结合的方式，并在沟道末端设置沉砂池，疏导地表径流的同时，减少径流中的泥沙，避免雨水径流中泥沙含量过高而影响周边水体。排水沟布设时充分考虑与现有道路边沟，现有自然沟道的衔接，若存在落差，应增加消能措施，减轻径流下落的冲击力，避免出现冲淘等水蚀危害。

2.2 临时防护型措施

2.2.1 临时堆土的防护

灌区建设过程中产生的临时堆土，根据施工要求和堆存时间长短，分别采取拦挡苫盖与拦挡撒播草籽措施，降低水土流失风险。一般堆土时间≥1个生长季，应采区拦挡和撒播草籽措施；若小于一个生长季则实施拦挡苫盖措施。拦挡措施可根据需要防护的土方量进行选择，一般如果方量在100m3以下，则直接进行苫盖和压脚防护即可，超过100m3则考虑苫盖和拦挡相结合的方式，多数采用装土编织袋进行拦挡，根据堆土高度确定编织袋摆放高度，土方就地取材(防护的目标土方即可)，施工结束，实施回填土方。

2.2.2 开挖裸露面的苫盖

对于渠道、辅助建筑物等开挖面根据裸露时间长短，采取土工布或防尘网等苫盖措施，将苫盖材料铺于防护面，并进行必要的压脚，通过这种方式将侵蚀面与侵蚀营力隔离，可有效的减少开挖面沟蚀的发生，通过合理安排施工进度土工布或防尘网可重复利用。

2.2.3 车辆清洗与扬尘防护

渠系建设土石方挖填及运输量很大，渣土运输过程中的水土流失防治和扬尘控制很重要，所以应对土方运输车辆增加封闭(苫布苫盖)、洗车槽冲洗两项措施。通过对车厢的苫盖可有效减少土方运输时扬尘与土方的洒落；而对土方运输车辆的冲洗，可有效减少装车过程中散落车体上的土方掉落。这两项措施均能够很好地防治土方装运过程中的水土流失。

2.3 植被建设类措施

植物措施对于各类辅助建筑物周边空地、渠道岸坡的水土流失防控作用显著。涉及检修的区域应以草本植物为主，便于检修作业。泵站周边可以适当栽植一些乔木，内部空地可采用灌草结合的方式进行植被恢复，既能美化环境，又能标识其重要基础设施的重要性。截流沟等辅助沟渠可在岸坡栽植紫穗槐等灌木，既有绿化美化作用，又能起到固执岸坡的不作用。

灌区绿化植物种类的选择也需做到景观与生态功能兼顾，以此实现周边景观、生态功能的全面加强。植物选择应以乡土植物为主，乔、灌、花、草，常绿与落叶有机结合，层次分明。若灌区兼有游憩功能，则考虑在渠系岸边设置景观廊道、木艺凉亭、石质桌椅等休闲娱乐设施，达成拓展其旅游服务功能的目的。

2.4 耕地保护型措施

对于灌区建设类项目，耕地保护主要从2方面入手：

1)对于表土资源的剥离保护，黑龙江地区地处东北黑土区，表土资源极其宝贵，因此，在施工过程中应做到有表土即保护。施工前，应对项目区内表土资源做一次调查，明确其分布范围和厚度，标示出剥离位置，并预估表土量。同时，做好表土收纳场的选址工作，其位置的选择既要便于运输，也要从安全角度进行考虑、又要便于防护，同时兼顾各用土区域的运距。并根据表土厚度分别采区机械剥离和人工剥离措施，根据预估的剥离量提前准备好苫盖材料与拦挡材料，表土入场即可实施防护，为后续利用做好准备。

2)对临时占用耕地的复耕，根据其扰动破坏程度可分别采区表土剥离措施，土工布苫盖措施。机械碾压、开挖扰动频繁、有渠道或建筑物占压的区域需进行表土剥离，剥离后做好防护，施工结束后回填整地复耕；而对于扰动轻微的区域可采用土工布苫盖的防护措施，减少降雨和地表径流与扰动地表的接触，从而达到控蚀的目的。施工结束后拆除土工布，翻松整地复耕。

2.5 施工管理型措施

1)严控扰动范围：除了上述的各类水土保持措施外，施工管理单位与施工单位还应该加强施工管理，通过严格的管控，限制施工人员、车辆的活动范围，避免对施工区以外土地的扰动破坏，务必将施工侵扰范围限制在施工占地范围内。同时按照水保方案中的各类措施及保证措施做好水土保持工程施工。

2)优化施工工艺：灌区项目多位于平原区，以挖方为主，主要为清基土方及不良地质段挖方，土壤有机质含量均较高，这些土壤除了用于绿化覆土，还可以联系附近农场、或其他开发建设项目管理单位，用于开挖迹地的回覆，农业大棚、林业苗圃等用土，形成多方联动共同做好土方的综合利用工作。土方开挖与倒运采用挖掘机、推土机、自卸卡车等大型机械结合人工开挖、胶轮车倒运，而且从挖——运——存——回覆进行全程防护，既要做到土方工程的高效开展，又要将期间的水土保持不利因素降至最低。以上施工工艺，对减少扰动面积、减轻地表破坏程度、缩短土石堆存与利用时间等都能起到积极的作用。

3)合理安排施工时序：为有效减轻施工过程中的水土流失，渠道及各类基础等大开挖类施工，应尽量避开在雨季施工，因工程进度等无法避开的，应尽量避免雨天风天施工。同时注重基础开挖、围堰建设、土方回填等的统筹考虑，使各类分项工程衔接紧密，以减少开挖裸露面的暴露时间，以及临时堆土的堆存时间，从而降低水土流失发生的风险。

3 结 语

黑龙江是中国的产粮大省，也是东北黑土区核心区域，各类大中小型灌区工程比较多，因此，灌区建设及运行过程中的水土流失治理极为重要，不仅要做好建设期的控蚀工作，同时也要做好运行过程中水土流失的监测工作，明确运行期水土流失的发生、发展及位置，并采区针对性的补救措施。黑土区产能高，但抗蚀性能弱，这就要求在进行提质增效开发建设的同时，一定要做好防护措施，明确水土流失防护权责，建立长效保护机制，防控和减轻农业开发利用过程中引发的水土流失问题。同时在渠系建设过程中，根据这类工程路径长、扰动范围大等特点，一定要加强水土流失监测工作，根据监测结果及时增加和完善水土保持措施体系。对于实施的工程措施、植物措施要做好维护、补植和抚育工作，使各类措施能够可持续的发挥水土保持功能，从而进一步增强黑土地生态稳定性，使其能健康、持续的发挥生态功能。