陕西长江上中游小流域水土保持防治工程初步设计.docx
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陕西长江上中游小流域水土保持防治工程初步设计
1基本情况
1.1自然条件
1.1.1流域概况
小流域位于县城南部38km处的巴山镇镜内，介于东经106°08′43″至106°17′58″，北纬32°43′04″至32°46′02″之间。
境内沟道密布，呈树枝状分布，系嘉陵江二级支流，流域总面积36.51km2，水土流失面积17.27km2，占总面积的47.3%。
流域地处我县南部山区，境内海拔高差悬殊，寺坪里海拔1895m，是流域内最高点，最低海拔高程800m，相对高差1095m。
该流域属陕西省新一期长江上中游水土保持重点防治工程宁强县茅坪沟项目区。
1.1.2地质、地貌
受大巴山弧形褶皱带影响，流域内断裂及褶皱构造发育，属中低山地貌类型。
影响地表的地层岩性是变质岩，其中石灰岩分布广泛，占总面积的80%以上，其余零星分布有页岩、砂砾岩，流域内典型的地貌特征是沟道和山坡，兼有河谷阶地形成的小片谷坝区，坡积裙和洪积物特征显著。
山脉多纬向，沟谷切割较深，沟壑纵横，由于地势高差悬殊，山大坡陡，坡面延伸较长，极易诱发水土流失。
地面坡度组成见表1－1。
表1—1小流域地面坡度组成表
土地总面积（hm2）
坡度组成
＜5°
5°-15°
15°-25°
25°-35°
＞35°
面积（hm2）
占比例（%）
面积（hm2）
占比例（%）
面积（hm2）
占比例（%）
面积（hm2）
占比例（%）
面积（hm2）
占比例（%）
3651.28
343.32
9.4
83.20
2.3
233.83
6.4
2622.15
71.8
368.78
10.1
1.1.3土壤、植被
一、土壤
据《宁强县农业区划报告》，小流域土壤类型有黄棕壤、水稻土、砂壤三类。
水稻土主要分布在沟道两岸阶地上，是本流域的高产农业土壤，PH为7.26，土层平均厚度100cm。
水稻土中有机质即氮、磷、钾含量丰富，土壤养分结构合理，适宜水稻生长。
黄棕壤分布在沟道沿岸梯坪地及坡耕地上，是主要旱作和林、牧、药用土壤，PH值为6.36，土壤中氮、磷、钾含量次于稻田，土层平均厚度90cm，土壤多呈中性至弱酸性，通透性能较好，土壤质地以壤土层多，供水、供肥能力较强，有机质含量较高，肥力基础较好，土壤保肥性属中等水平。
砂壤土分布在沟道沿岸河滩地及部分坡耕地上，PH值为6.64，土壤中氮、磷、钾含量次于黄棕壤，土层平均厚度60cm，有机质、全钾含量、土壤保肥性属中等偏下，适合各种农作物生长。
土壤的理化性状较好，详见表1－2。
表1—2小流域土壤理化性状表
土壤
类型
平均
土层厚度（cm）
土壤
容量（t/m3）
土壤养分含量
PH值
有机质（%）
全氮（%）
速效氮（ppm）
全钾（%）
速效钾（ppm）
全磷（%）
速效磷（ppm）
水稻土
100
1.16
2.58
0.15
89.62
2.18
87.52
0.10
5.85
7.26
黄棕壤
90
1.24
2.62
0.132
106.30
1.65
105.50
0.06
3.63
6.36
砂壤土
60
1.09
1.6
0.102
55.82
1.88
88.38
0.1
4.43
6.64
二、植被
受地形地貌、气候条件的影响，植被主要是落叶针阔混交林及大面积的灌丛草地，林地总面积2750.44hm2，森林覆盖率为43.4%。
林草覆盖率为75.3%。
树种有：
松树、柏树、栎类、核桃、板栗、杜仲、香椿、桑树等，其中天然野生栎类资源丰富，具有独特开发利用价值。
主要草种是白茅草、蕨类植物等。
1.1.4水文、气象
流域位处北亚热湿润气候带，年平均气温11.3℃，1月平均气温-1.0℃，7月平均气温21.3℃，≥10℃积温3454.8℃，无霜期200天，年平均日照时数833.5小时，太阳总辐射量81.9千卡／cm2。
根据宁强气象站巴山雨量站观测资料，流域内年均降水量1156.4mm，年最大降水1292.8mm，年最小年降水762mm。
年内降水分布极不平衡，7至9月降水量632.6mm，占全年降水量的54.7%。
依据《汉中地区水文手册》分析计算10年一遇3小时和6小时、24小时雨量为89.9mm和116.2mm、169mm，20年一遇3小时和6小时、24小时雨量为108.9mm和139.3mm、203mm。
流域内多年平均径流深550mm，多年平均径流系数0.55，年径流变差系数为0.45，气象特征见表1－3。
表1－3小流域气象特征表
观测站名
平均气温（℃）
年均降雨量（mm）
7-9月降雨量（mm）
暴雨天数
≥10℃积温（℃）
无霜期（d）
年均日照时数（h）
太阳总辐射量（千卡/cm2）
7月
1月
多年平均
最大量
年份
最小量
年份
多年平均
宁强县气象站、茅坪沟雨量站
21.3
-1.0
11.3
1292.8
1961
762
1979
1156.4
632.6
1-2
3454.8
200
833.5
81.9
属嘉陵江二级支流，发源于巴山镇境内的肖家垭，其主沟道总长7.40km，多年平均径流量0.38亿m3，属山溪性河流，洪水由暴雨形成，洪水历时一般1-2天。
流域内其它较大支流有茅坪沟、芝草沟、响水沟、松光沟等大小沟道7条，全长29.86km，河网密度0.82km／km2。
受坡度、高程限制，农业生产生活用水存在一定困难，水资源利用率极低。
水资源利用现状见表1－4。
表1—4小流域水资源利用现状表
水源情况
抽水站
需要解决灌溉条件
需解决生活用水
水库
塘堰
水井
蓄水池
数量（座）
年供水量（104m3）
数量（座）
年供水量（104m3）
数量（眼）
年供水量（104m3）
数量（眼）
年供水量（104m3）
装机容量（kw）
年供水量（104m3）
水田（亩）
果园（亩）
梯坪地（亩）
人口（人）
牲畜（头）
0
0
0
0
9
1.62
12
0.14
0
0
1150
0
55
1179
1835
1.2社会经济状况
1.2.1人口与劳动力
小流域涉及巴山镇的茅坪沟、石坝子、石羊栈三个行政村，14个村民小组，1045户3930人，其中农业人口3930人，人口密度108人／km2，农业劳动力2225个，人口自然增长率为2.0‰。
1.2.2土地利用现状
流域土地总面积3651.28hm2，土地利用情况为：
生产用地670.28hm2，占土地总面积的18.4%，生产用地主要为耕地，耕地包括基本农田234.47hm2（水田230.80hm2，梯地3.67hm2），坡耕地435.81hm2（＞25°坡耕地146.05hm2）。
生态用地2904.36hm2，占土地总面积的79.5%，包括：
有林地750.40hm2，灌木林832.45hm2，疏林270.95hm2，幼林896.64hm2，荒山荒坡123.17hm2，水域30.75hm2。
居民及交通等用地76.64hm2，占土地总面积的2.1%。
该流域人均占有土地0.93hm2，其中人均占有耕地0.17hm2，人均基本农田0.06hm2。
存在的问题：
生产用地尤其坡耕地面积过大，其中陡坡耕地继续耕作，不仅播种面积大、单产低、收益小，直接阻碍了小流域经济社会的发展，而且加剧了生态修复的难度，不利于生态环境状况的好转。
耕地坡度组成见表1－5。
表1—5小流域耕地坡度组成表
土地总面积（hm2）
耕地
耕地坡度组成
面积（hm2）
占土地面积（%）
＜5°
5°-15°
15°-25°
25°-35°
＞35°
面积（hm2）
占比例（%）
面积（hm2）
占比例（%）
面积（hm2）
占比例（%）
面积（hm2）
占比例（%）
面积（hm2）
占比例（%）
3651.28
670.28
18.4
234.47
35.0
83.20
12.4
206.56
30.8
139.72
20.8
6.33
1.0
注：
耕地坡度是指耕作面坡度。
1.2.3农村经济状况
农村产业结构：
近年来，群众在稳定种植规模，确保粮食生产的基础上，通过劳务输出，养殖家禽家畜等努力构建稳定、多元化的产业结构。
2007年小流域农业总产值1692万元，其中：
农业1050万元，占总产值的62.1%；林业83万元，占总产值的4.9%；牧业425万元，占总产值的25.1%，其他134万元；实现农村经济总收入1827万元，农民人均纯收入1296元。
农业生产：
流域内主要主要农作物有水稻、玉米、小麦、油菜、土豆及杂粮，2007年播种面积670.28hm2，年产粮194.54万kg，平均亩产193kg，农业人均产粮495kg。
其中：
基本农田播种面积234.47hm2，人均占有基本农田0.06hm2，平均亩产420kg。
粮食生产情况见表1－6。
表1—6小流域粮食生产现状表
农业人口（人）
播种总面积
基本农田
粮食产量
基本农田粮食产量
总计（hm2）
年均（hm2/人）
总计（hm2）
年均（hm2/人）
总计（t）
播面单产（kg/hm2）
总计（t）
播面单产（kg/hm2）
3930
670.28
0.17
234.47
0.06
1945.4
2895
1477.2
6300
林业生产：
林业收入主要依托资源优势，通过木耳、天麻、香菇、板栗、核桃等纯天然绿色食品，综合经营，发展传统项目，创造经济收益。
由于缺乏林产品龙头企业带动，集约化程度不高，2007年林业总产值83万元。
牧业生产：
牧业收入主要来源是依靠家庭圈养生猪和放养土鸡，另有少量牛羊。
流域内养猪3735余头，养鸡12316只，牛536头，羊216只。
饲料来源主要是自产的粮食（玉米），部分农作物秸杆、茎、叶，并购买少量成品饲料。
其它产业：
其它产业产值主要以外出务工为主，交通运输、商饮及农副产品加工等产业受环境条件等限制，发展缓慢。
2007年其它产业产值为134万元。
本流域农村经济发展存在的主要问题：
一是坡耕地面积大，水土
流失严重，粮食产量低而不稳；二是农业主导产业发展方向不明，缺乏统一合理规划，没有形成优势主导产品，品种杂乱，形不成规模，又不善管理，因此效益很低；三是农村基础设施、农业生产资金投入不足，影响农业生产的进一步发展，严重制约了农村经济的发展。
1.2.4农村基础设施状况
流域交通便利，有何（何家坟）—三（三道河）三级公路横穿其境，乡村公路沿沟道修建，基本实现村村通路。
近年来，当地政府组织群众修建的水利设施有水井9眼，年供水量1.62万m3；蓄水池12口，年供水量0.14万m3；灌溉渠道4.5km，可灌溉农田152hm2；现有水利设施不能满足现有农田灌溉和人畜饮水需求。
群众生活燃料主要为树枝及农作物秸杆，并购少量成品煤，部分农户已建成了沼气池、省柴灶。
肥料以猪、牛粪等农家肥为主，另购少量化肥。
1.3水土流失和水土保持现状
1.3.1水土流失状况
受地形地貌、坡度、植被和气候等影响，流域内水土流失形成和发展十分活跃。
干旱和洪涝交替，土壤抗蚀能力削弱，林草植被覆盖不足，强降雨和大暴雨天气集中，雨滴直接溅蚀严重，水力面蚀发育，加剧了山体滑坡、泥石流等重力侵蚀的发展。
沟道溯源侵蚀吞蚀良田，卷走泥沙，危害进一步加剧。
近年6.9洪灾和7.15洪灾的事实说明：
一方面水土流失引发了自然灾害的发生；另一方面频繁发生的灾害也进一步加剧了水土流失的程度。
流域共有水土流失面积1726.57hm2，占总面积的47.3%。
其中：
轻度流失20.87hm2，占流失面积的1.2%；中度流失1315.17hm2，占流失面积的76.2%；强度流失244.48hm2，占流失面积的14.2%；极强流失为139.72hm2，占流失面
积的8.1%，剧烈流失为6.33hm2，占流失面积的0.4%。
轻度流失分布在5°-10°的坡耕地和植被覆盖度大于60%的林地内,中度、强度流失分布在15°-25°的坡耕地、疏幼林及荒山荒坡内，极强度流失分布在25°-35°的坡耕地和覆盖度小于30%的荒山荒坡。
流域年土壤侵蚀总量9.79万t，土壤侵蚀模数2682t/km2·a，属中度流失区。
1.3.2水土流失的危害
水土流失造成的严重危害主要体现在：
一是地力下降。
土壤肥份减少，土层变薄，土地产出率降低。
经调查，流域内的陡坡耕地在10年之内土层厚度减少了2厘米，种植玉米一年之中平均缺水2～3次，亩产由原来的260kg降低到现在的180kg；二是农业灾害频繁。
平均3年发生一次严重旱情，水源枯竭，人畜饮水困难，有近580亩水田起旱，改种旱作物。
连续2年（2002-2003年）发生罕见大暴雨，洪水恣意肆掠，造成泥沙淤积沟床，冲毁、淤埋沟道两岸农田（如石坝子村共有80多亩良田被洪水冲毁和压埋，成为难利用河滩地），房屋、道路，造成较大的损失，至今还令人心有余悸。
三是农业产业发展缓慢。
近年在流域内发展烤烟、蚕桑、茶叶等产业，但受干旱、缺水影响，成效甚微。
四是生态环境恶化。
流域内由于森林覆盖率下降，破坏了生态系统的相对平衡，改变了小气候，使流域内水源涵养能力降低。
1.3.3水土保持现状
近年来，当地群众在党和政府的领导下开展了抬田修地、筑堤修渠、植树造林等卓有成效的水土整治工作，极大促进了农业生产的发展。
现存的水土保持措施为：
梯田58.2hm2，蓄水池12口，灌排渠4.50km，水保林596.60hm2。
现存的水土保持设施在一定程度
上改善了当地群众生活生产条件，解决了当地群众的口粮问题，基本满足了群众木材及燃料需求，且发挥了较好的蓄水保土效益。
该流域近年来先后有茅坪沟机砖厂、柿子坝电站、小型采石场等开发建设项目按照水土保持“三同时”的要求，编制了水土保持方案，落实了水土保持防治措施，将人为新增水土流失危害降到了最低。
随着宣传，小流域综合治理的理念深入人心，项目区群众坚决支持、渴望水土整治工程的实施，决心把它做为治穷、致富、奔小康的一项具体措施来做。
2建设目标、规模和工程总体布局
2.1建设目标
1、治理水土流失目标。
以治理生产用地为重点，分3年逐步完成治理水土流失面积17.27km2，治理程度达100%。
该水土保持项目实施后，各项治理措施每年可减少土壤侵蚀量3.42万t，逐步实现全流域由中度流失区向轻度流失区的转变，治理期末累计减少侵蚀量6.95万t，土壤侵蚀量减少70%以上。
2、改善生态环境目标。
治理期末林草面积达宜林草面积的95%以上，林草覆盖率提高到83%以上，综合治理措施保存率达85%以上。
通过该水土保持项目的实施，最终达到控制水土流失，涵养水源，减轻自然灾害，维持流域生态平衡，改善生态环境。
3、发展农村经济目标。
根据本次规划要求，治理期末人均达到1亩基本农田，人均产量达到420kg，人均纯收入比当地平均水平提高30%。
4、其他目标。
解决996头家畜饮水困难，改善65hm2生产用地的灌溉条件，提高农田水利化程度。
2.2工程布局和建设规模
2.2.1生产用地和生态用地划分
2.2.1.1人口预测
2007年底流域内共有农业人口3930人,人口自然增长率为2‰,按人口预测公式：
Ｐ＝Ｐo（1＋a）n计算（即Ｐ＝Ｐo（1＋a）n=3930×（1+2‰）3=3954人），治理期末流域内农业人口将达到3954人。
2.2.1.2生产用地需求
随着人口自然增长，按人均占有1亩基本农田计算治理期未该流域需新增基本农田30hm2，以确保治理区内粮食需求；并结合人均纯收入提高30%的建设目标，需新增经果林259.76hm2，综合两方面，生产用地总需求为524.23hm2。
2.2.1.3土地资源评价
选择地面坡度、土层厚度地块完整情况、距离和水源条件作为评价因子，进行土地分级和土地适宜性评价。
该流域现有耕地670.28hm2，经土地分级及适宜性评价：
一、二级耕地234.47hm2，地面坡度为＜5°，地块完整，距村庄、道路近，水源条件好，适宜种植水稻、油菜、小麦、玉米等农作物。
、二级耕地83.20hm2，地面坡度5-15°，地块完整，距村庄、道路、水源近，适宜坡改粮（果）梯、栽植经济林、果木林。
三级耕地206.56hm2，地面坡度为15°-25°，地块完整，距村庄、道路较近，有水源但有一定距离，适宜坡改粮梯，栽植经济林。
四级耕地139.72hm2，地面坡度为25°-35°，地块比较零星，距村庄、道路、河流远，水源条件差且无保证，适宜规模性连片营造水保林。
五级耕地6.33hm2，地面坡度为＞35°，土层较薄，地块零星，距村庄、道路、河流非常远，水源无保证，适宜营造水保林。
土地分级及适宜性评价详见表2—1。
表2—1小流域土地分级及适宜性评价表
评价指标
评价等级
一级
二级
三级
四级
五级
地面坡度
＜5°
5°－15°
15°－25°
25°－25°
＞35°
土层厚度
＞70cm
＞70cm
＞70cm
50－70cm
30－50cm
地块完整情况
完整
完整
较完整
零星
零星
距离
很近
近
较近
较远
非常远
水源条件
有保证
有保证
基本有保证
无保证
无保证
土地适宜性
水稻、油菜、小麦、玉米
坡改粮（果）梯、经济果林
坡改粮梯、经济果林
水保林
水保林
2.2.2土地利用规划
根据流域的自然条件和水土流失严重的状况，实现生态与经济效益的优化配置，对生产用地和生态用地面积进行如下调整：
规划生产用地为524.23hm2，占该流域土地总面积的14.4%；其中基本农田用地264.47hm2（新增基本农田30hm2），发展经果林用地259.76hm2（坡耕地造水土保持经济林230.96hm2、改果梯造果木林28.80hm2）；规划生态用地为3050.41hm2，占该流域土地总面积的83.5%，其中新增生态用地146.05hm2（包含坡耕地造水土保持生态林146.05hm2）;居民及交通用地等保持不变为76.64hm2，占流域土地总面积的2.1%。
2.2.3工程布局
考虑流域客观自然条件，合理布设各项治理措施。
在邻村、近路、水源条件好的25°以下缓坡耕地上布设坡改粮（果）梯工程，综合配套蓄水池、沉沙凼、排灌沟渠等坡面水系工程和田间道路，建设高标准基本农田和优质果园，并对土坎坡改粮梯全部实行植物护埂。
在生产条件相对较好的坡耕地集中营造水土保持经济林；对生产条件较差的陡坡耕地、荒山荒坡栽植水土保持生态林；对适宜自然修复的
疏幼林地地加强封育管护,开展生态修复，提高林草覆盖率，增强涵养水源、保持水土的功能。
对沟蚀严重、对生产用地构成危害的沟道新建谷坊；对溪沟河堤损毁而导致农田受灾地段进行整治，新建河堤保护农田，提高粮食综合生产能力，
2.2.4建设规模
流域规划治理水土流失面积1726.57hm2，其中：
坡改粮梯30hm2（其中石坎梯地19.47hm2，土坎梯地10.53hm2），坡改果梯28.80hm2（土坎梯地28.80hm2）；坡耕地造水土保持经济林230.96hm2，坡耕地造水土保持生态林146.05hm2，荒山造水土保持生态林123.17hm2；生态修复1167.59hm2（封育管护1167.59hm2，推广省柴灶60个，沼气池20座）；新建蓄水池15口、排灌沟渠6.20km、沉沙池15口、田间道路3.90km、谷坊4座，疏溪固堤0.95km（新建河堤0.95km）。
3工程设计
3.1综合治理措施
3.1.1坡面整治
在坡度较缓，土质较好，距村庄近，水源及交通条件方便，有利于机械化和水利化的地方以水系道路为骨架建设具有一定规模、集中连片的坡面水土整治工程。
典型平面布置见图3—1。
3.1.1.1坡改梯设计
（1）设计原则
①因地制宜，山、水、田、林、路统一规划，坡面水系、田间道路和梯田综合配套，优化布局；②坡改梯必须布置在25°以下的坡耕地上；③工程投资省，土石方量少，便于耕作。
④埂坎材料就地取材，埂坎面积占耕地面积较少；⑤集中连片，规模治理；⑥田面宜宽不宜窄，田坎宜长不宜短，尽量做到生土平整，熟土盖面，当年不减产。
（2）设计标准
设计标准统一采用10年一遇6h最大降雨，根据《汉中实用水文手册》计算，该雨量值为116.20mm，即在此条件下降水量基本实现就地拦蓄或进入蓄排水系统，工程保持完好无损。
（3）工程设计
坡改粮梯分石坎水平梯地和土坎水平梯地。
其中：
规划石坎地图斑3个，面积19.47hm2，土坎梯地图斑1个，面积10.53hm2。
改果梯以规模经营、建立示范为主，划坡改果梯（土坎整地）图斑4个，面积28.80hm2。
坡改梯纵向断面设计主要为梯地田面宽度和地坎高度两个要素，两者互相影响。
地坎长度由地形而定，不影响工程的设计。
本着便利耕作，田面应有适当的宽度，以及田坎坡度适当，既能坚实稳固，又不多占耕地的原则，根据地面坡度，确定不同的田面宽度，分别计算相应的地坎高度，选择面积最大，工程量最小的断面尺寸即为优化方案。
水平梯田断面要素关系为：
田坎高度H＝BxSinθ
原坡面斜宽B＝Hsinθ
田坎占地宽Bm＝Hctgα
田面毛宽Bm=Hctgθ
田坎高度H＝Bmtanθ
田面净宽B＝Bm一b=H（ctgθ一ctgα）
式中：
θ—原地面坡度；
α—梯田田坎坡度（石坎78.7°、土坎65°）。
石坎砌筑材料为片石，顶宽40cm，内边坡垂直,外边坡比为1:
0.20。
除以上因素外，坎顶应有蓄水埂，高0.2mm，顶宽0.3m，内外坡比1:
1。
土坎、石坎水平梯地断面设计见图3-2、3-3。
（4）施工要求
①土坎水平梯地施工按定线、清基、筑埂、保留表土、修平地面等工序进行。
②石坎水平梯地施工步骤为：
定线、清基、修砌石坎、坎后填膛和整平地面。
完工后定期检查及时维护，促进生土熟化，提高地埂利用率。
③在施工时梯地区内设置的纵向排洪沟和坡降大的横向沿山沟拐弯处需要作防冲处理，增设消力池。
（5）管护要点
①新修好的梯地交付使用时，并把维修任务落实到村、组及农户承包管理。
在梯田埂坎未稳定之前，必须在雨后，随时进行检查，如有沉陷或损毁，应立即予以整修，避免引起水土流失，造成更大损失。
同时对梯地区建设的沟、池、窖要在每年汛期前后定期检查，发现垮
塌、淤积、毁坏要及时清淤和修复。
②对表土层较薄的梯地，挖土部位的底土（母质）应挖深0.3m以上，以加速土壤熟化，增加活土层厚度，以利作物生长，此外还应增施有机肥或种植绿肥作物，改良土壤。
③土坎应栽种有固坎和经济效益较高的多年生林草，并加强培育管理、科学经营。
（6）设计工程量
流域设计坡改粮梯30hm2（石坎梯地19.47hm2、土坎梯地10.53hm2）坡改果梯28.80hm2（土坎），工程土石方总量为15.93万m3，其中开挖土方量13.00万m3，干砌片石2.93万m3。
详见坡改梯工程设计表3-1、表3-2。
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