秦夫鋒,王連磊,吳 欣
(1.莒南縣石蓮子水利服務(wù)中心,山東 莒南 276600;莒南縣水土保持服務(wù)中心,山東 莒南 276618;3.莒南縣大店水利服務(wù)中心,山東 莒南 276612)
莒南縣玉皇溝小流域地處魯東南地區(qū)、沭河水系潯河中上游,位于莒南縣北部大店鎮(zhèn)境內(nèi),總面積14.12 km2,其中水土流失面積8.75 km2,屬國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū),內(nèi)有玉皇溝、前官莊、后官莊、天湖、五龍山前等5個(gè)行政村3 596人。小流域呈南北走向的不規(guī)則紡錘形,整體地勢(shì)北高南低,玉皇溝縱貫?zāi)媳保0?22.2~341.0 m。境內(nèi)山巒眾多,溝谷縱橫,屬暖溫帶季風(fēng)性氣候,多年平均降水量838.8 mm。
2019年,莒南縣利用中央財(cái)政專項(xiàng)資金及地方配套資金435萬(wàn)元,組織實(shí)施了玉皇溝小流域國(guó)家水土保持重點(diǎn)工程。
(1)水土流失嚴(yán)重。該小流域地處低山地區(qū),地質(zhì)巖性為花崗片麻巖,表層風(fēng)化程度大,保水能力差,加之不合理的人為生產(chǎn)活動(dòng),致使水土流失十分嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為水力侵蝕,年均土壤侵蝕模數(shù)1 221 t/km2,年均土壤流失量10 684 t。
(2)耕地質(zhì)量差。項(xiàng)目區(qū)有耕地625.6 hm2,其中低標(biāo)準(zhǔn)梯田394.3 hm2、旱平地192 hm2,占耕地面積的93.7%。這些耕地有的堰埂破壞嚴(yán)重,有的沒(méi)有堰埂,坡面向坡腳傾斜,土層薄、沙礫多、農(nóng)作物產(chǎn)量低。
(3)荒坡多、疏林多。流域內(nèi)有荒坡86.7 hm2、疏林389 hm2,約占水土流失面積的54%,極易發(fā)生水土流失。
(4)溝道多、攔蓄少。流域內(nèi)有主支溝7條,主干溝(玉皇溝)長(zhǎng)8.2 km,支溝總長(zhǎng)28.1 km,溝底寬度一般為6~50 m,缺少攔沙蓄水護(hù)岸工程,溝道侵蝕強(qiáng)烈,沖刷嚴(yán)重。
(5)道路不暢。流域內(nèi)道路均為土質(zhì)路面,窄而曲折、凹凸不平,大部分路側(cè)無(wú)排水溝,道路兼作排水,不僅不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),還容易造成水土流失。
根據(jù)玉皇溝小流域的地形地貌特點(diǎn)、水土流失規(guī)律和當(dāng)?shù)匕l(fā)展規(guī)劃,以治理水土流失、改善生態(tài)環(huán)境、發(fā)展經(jīng)濟(jì)為目標(biāo),工程措施、植物措施、耕作措施相結(jié)合,因地制宜,合理布局。在山頂及25°以上陡坡地,對(duì)原有郁閉度低的稀疏水保林進(jìn)行封育治理;15°~25°之間的山坡地以栽植經(jīng)濟(jì)林和水保林為主,部分緩坡整修成梯田;坡腳至15°以下緩坡整修梯田,并在溝道合適位置建設(shè)谷坊、堰壩和護(hù)岸工程。
(1)整修梯田?,F(xiàn)有梯田多為新中國(guó)成立初期和20世紀(jì)六七十年代人工修建,經(jīng)過(guò)數(shù)十年的運(yùn)行,多成了坡式梯田,地塊田面不平整,堰埂損壞嚴(yán)重,田間排水不暢,已退化為低標(biāo)準(zhǔn)梯田。項(xiàng)目實(shí)施期間整修并深翻梯田382.5 hm2,配套修建了梯田內(nèi)側(cè)排水溝與路邊排水溝,并在梯田內(nèi)側(cè)排水溝與路邊排水溝相會(huì)且落差較大處設(shè)置了沉沙池。
(2)栽植水保林。考慮到小流域的立地條件及農(nóng)民的接受能力,經(jīng)綜合分析,確定在陽(yáng)向、半陽(yáng)向的緩坡地、陡坡地栽植當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹(shù)種黑松,面積86.7 hm2。選種喬木樹(shù)種黑松,可以有效預(yù)防日本松蚧的危害,在干旱瘠薄山區(qū)快速成林,有效防治水土流失。
(3)栽植經(jīng)濟(jì)林。根據(jù)小流域的氣候類(lèi)型和適宜的立地條件,以經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要為原則,選擇在交通便利、土質(zhì)較好的地塊栽植板栗,面積11.8 hm2。該地塊為坡式梯田,栽植前對(duì)梯田進(jìn)行條帶整地,并整修排水溝、蓄水埂。栽植完成后由當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶各自管理、經(jīng)營(yíng)。
(4)封禁治理。封禁區(qū)域?yàn)槭枇值?,面積389 hm2。主要采取的措施有:①劃定封禁區(qū)界,明確封禁治理范圍,設(shè)置封禁警示標(biāo)志;②根據(jù)國(guó)家和地方的有關(guān)法規(guī),制定鄉(xiāng)規(guī)民約,并做到家喻戶曉;③落實(shí)護(hù)林員(以行政村為單位,由森林防火員兼任);④加強(qiáng)林木病蟲(chóng)害防治。
(5)建設(shè)攔沙谷坊。谷坊盡量建在谷口狹窄、谷底平整、上游開(kāi)闊平坦、地基牢靠的地方,下一座谷坊的頂部大體上與上一座谷坊的基部平齊。根據(jù)不同地形,共建設(shè)谷坊8座。
(6)溝道治理。為有效減少水土流失,保護(hù)溝道兩岸農(nóng)田及村居安全,合理開(kāi)發(fā)利用水資源,對(duì)玉皇溝部分溝道進(jìn)行了清淤并修建了護(hù)岸、攔蓄工程。該段溝道位于玉皇溝村東及村前,屬玉皇溝的上游。①攔水堰壩。按照5年一遇設(shè)計(jì)、10年一遇校核的防洪標(biāo)準(zhǔn),因地制宜、就地取材,建設(shè)攔水堰壩2座,結(jié)構(gòu)形式為重力式漿砌石溢流壩,壩下采用底流式消能防沖措施建消力池,堰壩兩側(cè)采用漿砌石護(hù)岸。2座堰壩集水面積均為2.38 km2,1#堰壩興利庫(kù)容1 500 m3,2#堰壩興利庫(kù)容1 800 m3。②溝道護(hù)岸??傞L(zhǎng)460 m,兩岸均采用漿砌石護(hù)坡,溝道斷面為底寬14 m、邊坡系數(shù)1.5、深2.1 m的梯形。
(7)修建生產(chǎn)路。根據(jù)流域內(nèi)生產(chǎn)需要,新修田間路,以便于耕種、收獲、運(yùn)輸,共修建路面寬3 m的土質(zhì)生產(chǎn)路1.53 km。路兩側(cè)設(shè)排水溝,排水溝與梯田內(nèi)排水溝相連、與下游排洪溝相接。
(1)經(jīng)濟(jì)效益。①新栽植板栗11.8 hm2,3年后可進(jìn)入盛果期,按照當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格估算,在效益期內(nèi)每年可帶來(lái)收入21.24萬(wàn)元。②整修梯田382.5 hm2,按照當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格,正常年份小麥、玉米、花生這三種農(nóng)作物增加的產(chǎn)量可增加農(nóng)民純收入201.138萬(wàn)元。③新增水保林86.7 hm2,根據(jù)相似地塊的樣地調(diào)查結(jié)果,效益期內(nèi)每年可增加產(chǎn)值16.26萬(wàn)元。以上項(xiàng)目,效益期內(nèi)每年可為當(dāng)?shù)厝罕娫黾蛹兪杖?38.638萬(wàn)元,平均每人664元。
(2)生態(tài)效益。一是整修梯田,可提高土壤耕作層厚度,改善土壤結(jié)構(gòu),增加土壤有機(jī)質(zhì),加大土壤保水量,減少水土流失。二是建設(shè)的攔沙谷坊及溝道防護(hù)工程,可有效防治水土流失,減少下游淤積。三是新植的水保林、經(jīng)濟(jì)林和采取的封禁治理措施,可使流域內(nèi)森林覆蓋率逐年提高。據(jù)類(lèi)似小流域樣地調(diào)查, 3年后,該小流域森林覆蓋率可提高26.3百分點(diǎn),達(dá)到41.68%,能有效改善區(qū)域小氣候,增加動(dòng)植物種群,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。同時(shí),治理區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度會(huì)顯著降低,年均土壤侵蝕模數(shù)可控制在200 t/km2以內(nèi),年均減少土壤流失量達(dá)8 934 t以上。
(3)社會(huì)效益。整修梯田和修建生產(chǎn)道路,可使項(xiàng)目區(qū)推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè),既可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率,也可以使農(nóng)民從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái),增加外出務(wù)工或從事其他產(chǎn)業(yè)的機(jī)會(huì),為社會(huì)創(chuàng)造更多價(jià)值,對(duì)周邊產(chǎn)生示范作用,提高當(dāng)?shù)厝罕娭卫硭亮魇У姆e極性。
本工程綜合治理措施比較全面,項(xiàng)目分布也比較合理,但受資金所限,攔蓄水工程少,不能滿足項(xiàng)目區(qū)要求,影響治理效果。
該小流域?qū)儆诘叵滤狈^(qū),山間泉水也不多,僅能滿足日常人畜飲用水,流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉用水及生態(tài)用水只能利用地表水。治理工程實(shí)施后,小流域內(nèi)現(xiàn)有塘壩14座,總興利庫(kù)容41萬(wàn)m3。玉皇溝上游已建有4座堰壩(含本項(xiàng)目建設(shè)的2座),興利庫(kù)容有4.98萬(wàn)m3。另外,流域內(nèi)有較大汪塘19處,蓄水量3.1萬(wàn)m3。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)可利用的地表水有49.08萬(wàn)m3。
項(xiàng)目區(qū)有耕地625.6 hm2,天湖村可以依靠陡山水庫(kù)灌溉56 hm2耕地,此外尚有569.6 hm2耕地的農(nóng)業(yè)用水需要依賴項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的地表水。項(xiàng)目區(qū)群眾目前以小麥、玉米、花生種植為主,有少量大棚蔬菜。據(jù)統(tǒng)計(jì),小麥(小麥?zhǔn)斋@后當(dāng)年絕大部分種植玉米)、花生、大棚蔬菜和其他農(nóng)作物的種植比例依次為35%、50%、6%和9%。按照《山東省農(nóng)業(yè)用水定額》(DB37/T 3772—209)測(cè)算,扣除天湖村的耕地灌溉用水,其他項(xiàng)目村普通農(nóng)作物灌溉用水保證率按75%、大棚蔬菜用水保證率按90%考慮,則年需灌溉用水95.4萬(wàn)m3。因此,本項(xiàng)目在不考慮生態(tài)用水、經(jīng)濟(jì)林用水的前提下,僅當(dāng)前的農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)和面積,灌溉用水就欠缺46.32萬(wàn)m3。
小流域內(nèi)降雨比較豐沛,但年內(nèi)分配不均,6—9月降水量約占全年降水量的73%,7—8月降水量占全年降水量的50%以上,降雨徑流往往歷時(shí)短、流量大。此外,小流域內(nèi)平均溝道密度達(dá)2.57 km/km2,且溝道寬度適中,地質(zhì)巖性為花崗片麻巖,不易滲漏,耐沖刷,適合在溝道的中下游建設(shè)攔蓄水堰壩,攔蓄地表徑流,以解決農(nóng)業(yè)灌溉及生態(tài)用水問(wèn)題。根據(jù)實(shí)地調(diào)查,攔蓄水工程應(yīng)采取“溝頭防護(hù)+上游攔沙+中下游梯級(jí)蓄水”建設(shè)模式。
(1)溝頭防護(hù)工程。溝頭防護(hù)工程可使暴雨徑流有控制地進(jìn)入溝道,制止溝頭前進(jìn),保護(hù)地面不被溝壑切割破壞,防止劇烈水土流失,減少下游淤積。根據(jù)玉皇溝小流域的降雨特征和溝頭特點(diǎn),溝頭防護(hù)工程可用漿砌石修成跌水,下設(shè)消能設(shè)施,使水流安全進(jìn)入溝道。據(jù)調(diào)查,小流域內(nèi)需建溝頭防護(hù)工程7處,投資2.25萬(wàn)元。
(2)攔沙谷坊。經(jīng)過(guò)重點(diǎn)治理,已在溝道上游修建谷坊8座,可有效攔截上游泥沙,并為下游建壩蓄水創(chuàng)造了條件。
(3)攔水堰壩。主干溝縱貫小流域南北,河床內(nèi)沖積的石塊和清沙充足,上游已建4座堰壩。據(jù)實(shí)地勘測(cè),本著節(jié)節(jié)攔蓄、下游水面和上游壩腳相接的原則,主溝道上還可以建12座漿砌石拱形堰壩,凈興利庫(kù)容15.75萬(wàn)m3;考慮到主溝道類(lèi)似河道,有徑流補(bǔ)源,采用復(fù)蓄系數(shù)3,則興利庫(kù)容達(dá)47.25萬(wàn)m3。據(jù)相關(guān)定額估算,以上攔水壩工程投資約121萬(wàn)元。另外,據(jù)實(shí)地踏勘,在小流域內(nèi)6條支溝上可分別修建1座漿砌石堰壩,總投資約21萬(wàn)元,興利庫(kù)容3.2萬(wàn)m3。主支溝18座漿砌石壩共需投資約142萬(wàn)元,建成后可利用庫(kù)容50.45萬(wàn)m3,徹底解決生態(tài)用水、灌溉用水問(wèn)題。
(1)項(xiàng)目區(qū)缺水嚴(yán)重,長(zhǎng)期來(lái)看,如果不進(jìn)一步完善治理措施,將嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的全面發(fā)展。一是影響農(nóng)業(yè)灌溉,降低農(nóng)作物產(chǎn)量,農(nóng)民收入得不到提高。二是耕地效益低,農(nóng)民管理耕地的積極性會(huì)降低,梯田、道路、排水溝等得不到維護(hù),尤其是遇到暴雨沖刷會(huì)造成新的水土流失。三是農(nóng)民收入低,上山砍柴可以降低生活成本,伐木取材可以增加收入,但水保林就會(huì)遭到破壞。四是由于蓄水少,每逢春秋干旱,村民爭(zhēng)相灌溉,往往造成塘壩、河道干涸,影響生態(tài)用水。因此,完善蓄水工程,必要而緊迫。
(2)玉皇溝小流域地處深山,交通不便,經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后。現(xiàn)在國(guó)家實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,統(tǒng)籌山水林田湖草綜合治理,夯實(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力基礎(chǔ),大規(guī)模推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè),提升耕地質(zhì)量,提高抗旱能力,這為玉皇溝小流域攔蓄水工程建設(shè)提供了政策依據(jù)。因此,該小流域攔蓄水工程,可以通過(guò)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門(mén)的農(nóng)田水利建設(shè)項(xiàng)目獲得。
(3)莒南縣有庫(kù)區(qū)移民村105個(gè),近年來(lái)上級(jí)庫(kù)區(qū)移民管理部門(mén)對(duì)庫(kù)區(qū)移民村的扶持力度較大。例如2018、2019年,縣庫(kù)區(qū)移民管理辦公室就通過(guò)“大中型水庫(kù)移民后期扶持資金(基金)項(xiàng)目”,分別投資1 957萬(wàn)、1 984萬(wàn)元,為庫(kù)區(qū)移民村建設(shè)了基礎(chǔ)設(shè)施。玉皇溝小流域有5個(gè)行政村(8個(gè)自然村)是庫(kù)區(qū)移民村,曾為陡山水庫(kù)的建設(shè)做出過(guò)巨大貢獻(xiàn),該小流域的攔蓄水工程所需資金也可以通過(guò)庫(kù)區(qū)移民扶持項(xiàng)目解決。
(4)玉皇溝屬于中小型河流。現(xiàn)在各級(jí)水利部門(mén)正逐步加強(qiáng)中小型河流治理,以使人水和諧、山清水秀,助力美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。因此,玉皇溝攔蓄水工程,也有機(jī)會(huì)納入中小型河流治理規(guī)劃而實(shí)施。
(5)小流域內(nèi)的村莊大部分沿玉皇溝兩岸分布,勞動(dòng)力充足,尤其是有擅長(zhǎng)石塊加工、砌筑的石匠,溝道內(nèi)又有沖積的石塊、清沙,因此攔蓄水工程施工需要的人工、物料基本具備,可以在村兩委的組織下,在村民出工、鎮(zhèn)水利站提供技術(shù)、上級(jí)有關(guān)部門(mén)補(bǔ)助資金的基礎(chǔ)上,利用春秋農(nóng)閑季節(jié),完成工程施工。