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摘要：为实现小流域水土资源保护和生态环境持续改善，以本溪市溪湖区三会厂小流域为例，在研究区内开展小流域建设，通过采取营造水土保持林、封育及修建方塘、谷坊等植物保护措施及工程措施，探索适合辽东山区的小流域治理模式。
关键词：小流域；水土资源；辽东山区；措施配置
中图分类号：S157.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）06-0069-04
随着我国社会经济水平的不断提高，水土流失及江河湖泊水体污染、富营养化等问题日益严重，流域水土环境不断恶化，已成为制约当地社会经济发展的重要因素。开展小流域综合治理，能够改善流域内的水土环境，实现区域经济可持续发展。传统的以水土保持为目标的小流域治理，已经难以满足当前社会经济发展的需要。随着水土环境污染的加剧，对小流域综合治理提出了新要求，在水土保持防治基础上，增加了面源污染控制、人居环境改善等目标。以本溪市溪湖区三会厂小流域为例，建立水土流失综合治理技术体系，为辽东山区小流域治理理念和技术创新提供理论与实践基础。
1 研究区治理措施
1.1 研究区概况
本溪市溪湖区三会厂小流域为典型研究区，流域面积3.552 km2，其中土壤侵蚀面积0.484 km2（无侵蚀区3.067 km2，轻度侵蚀区0.267 km2，极强度侵蚀区0.218 km2）。研究区地处中纬度，属中温带大陆性季风气候区，四季冷暖分明，冬季寒冷干燥，夏季温湿多雨，年平均气温6～8 ℃，年均降水793.7 mm。区域内土壤类型主要为棕壤土，土壤偏砂，含有大量石砾、石片。质地多为重砂砾壤，表层土壤有机质含量为3.8 mg/kg，全氮0.11%～0.30%，全磷0.10%～0.27%，pH 6.0～6.2。项区内植被为长白植物区系，其地带性植被为温带针阔叶混交林，植被覆盖率73.04%。
1.2 治理原则与措施体系配置
三会厂小流域建设是在生态文明建设的新形势下，针对区域水资源问题，结合当地水土流失特点，在传统水土保持措施的基础上，提出以小流域为单元，根据系统论、景观生态学、水土保持学、生态经济学和可持续发展等理论，结合流域地形地貌特点、土地利用方式和水土流失特性等，将小流域划分为“生态修复、生态治理、生态保护”三道防线。围绕研究区水少、水脏两大问题，应用“三道防线”小流域治理理论，坚持山、水、田、林、路统一规划，工程措施、生物措施、农业技术措施有机结合，治理与开发并重，拦、蓄、灌、排、节综合治理的新理念，实现控制侵蚀、净化水质、美化环境的目的。
本溪市溪湖区三会厂小流域实施的治理措施体系主要有：通过实施封山育林使林草植被自我修复，在流域最上游地区形成第一道生态防线；通过生态农牧措施、植被恢复措施和调整产业结构，建立第二道生态防线；通过沟道水土保持措施、河道整治措施和河岸植被缓冲带建设等，综合利用水陆交错带和生态过渡带的拦沙滤水、净化水质、美化环境作用，建立第三道生态防线。
在研究区设计的主要水土保持工程措施包括修建方塘、谷坊、道路作业等，该流域的综合治理历时4 a时间完成。
1.2.1 方塘典型设计 方塘是为拦蓄地表径流而修建的蓄水工程，可拦蓄地表径流，充分利用自然降雨或泉水，是满足山区、丘陵区农业用水需求的一直有效工程措施。三会厂小流域夏季降雨充沛，为有效利用区域内水土资源，在工程建设中将方塘规划在坡面水汇流的低凹处，并充分利用当地土料，工程造价低，基础稳固，来水充足，能满足三会厂小流域的农、林用水需求。
方塘水位—容积（H—V）曲线见图1。
式中：G为多年平均悬称质年输沙量，G=gF，g取400 t/km2；T为设计淤积年限，取10 a；R为淤积泥沙容重，取1.4；E为岸崩及推移质泥沙占悬移质泥沙比重，取10%。
经计算得V垫=300 m3，垫底水位H垫=2.5 m。
方塘的纵剖面及垂直投影图分别见图2和图3。
1.2.2 谷坊设计 谷坊是水土流失地区沟道治理的一种主要工程措施。三会厂小流域谷坊的主要作用是固定、抬高侵蚀基准点，防止沟道下切和沟岸扩张。三会厂谷坊设计标准参考GB/T16453.1—2008《水土保持综合治理技术规范》，按10年一遇24 h最大降雨量标准设计，在实际工程中，可结合实际情况相应提高设计标准。
1） 谷坊出流流量计算。当谷坊上游水面高于谷坊高度时，其出流形态近似堰流。若忽略谷坊顶水流的水头沿程损失及杨干的侧收缩影响，谷坊出流流量可用下面公式计算：
2） 谷坊高度与间距的确定。谷坊间距、高度与淤积泥沙表面的临界不冲坡度有关。实际调查资料证明，在谷坊淤积满之后，其淤积泥沙的表面不可能绝对水平，而是有一定的高度，即稳定坡。按照瓦兰亭（Valentine）公式计算稳定坡度：
2 项目实施效益分析
在研究区设计的主要水土保持措施为：建设方塘3座、谷坊24座，小河道治理1.6 km，修建作业路2.4 km，营造水土保持林10.98 hm2，封育71.36 hm2，总投资551.49万元。方塘能够满足附近经济林果的需水要求，有效蓄积降水，实现雨水的高效利用；谷坊层层拦蓄的配置，能够有效阻止沟壑发展，且有很好的景观效果；经济林果的栽植，能够增加经济收入，改善生活条件；排水渠的修整，可减少渠内泥沙的堆积。三会厂小流域水土保持治理工程效果图见图5—8。
2.1 生态效益分析
三会厂小流域治理措施体系实施后，可有效防治流域内的水土流失。水土保持三大措施发挥效益显著，使区域生态环境和生产条件得到明显改善。截止2016年工程完工，当全部水土保持措施发挥效益时，流域内植被覆盖率可提高至86%，比治理前提高14.67%；年保水量为11.59×104 m3；年保土量0.70×104 m3。主要措施保水、保土量见表1及表2。 2.2 经济效益分析
在研究区内实施的所有水土保持措施全部发挥效益后，预计年可增加效益258.46万元。其中水土保持林年可产生活立木4 941 m3，增加效益197.64万元；方塘年可养殖林蛙12 000只，增加效益18.00万元；封育年可产生枝条214.08 t，增加效益42.82万元。
2.3 社会效益分析
三会厂小流域水土保持治理工程刚开工建设，各项水土保持措施还未产生经济效益。工程完工后，林木、牧草、方塘等经济效益显著，预计人均纯收入可达13 611元，比治理前增加1.65倍，解决就业人数38人，增加就业岗位10个，促进区域经济的发展。同时，工程实施后，可有效提高研究区植被覆盖率和土壤肥力，为区域农、林、牧生产发展及生态旅游开发创造良好条件，拓宽农村劳动力的就业渠道，有效地促进区域经济的可持续发展。
3 结语
三会厂小流域治理是传统小流域治理方式的继承和创新，其将整个小流域作为一个完整的社会—经济—环境复合生态系统，以控制水土流失、治理面源污染和提高流域内生产生活环境为主要工作内容，坚持生态优先、人工治理、自然修复相结合的原则，根据当地生态环境面临的突出问题和矛盾，采取对应的工程措施与植物保护措施，建立适合辽东山区的小流域综合治理措施体系，使当地的生态、经济、社会效益明显提高，对辽东山区小流域建设具有示范作用。
参考文献
[1] 王振华，李青云，黄茁，等.生态清洁小流域建设研究现状及展望[J].人民长江，2011，42（Z2）：115-118.
[2] 张锦娟，叶碎高，徐晓红.基于水源保护的生态清洁小流域建设措施体系研究[J].水土保持通报，2010，30（5）：237-240.
[3] 刘震.扎实推进水土保持生态清洁小流域建设[J].中国水土保持，2010（1）：5-6.
[4] 祁生林，韩富贵，杨军，等.北京市生态清洁小流域建设理论与技术措施研究[J].中国水土保持，2010（3）：18-20.
[5] 刘震.扎实推进水土保持生态清洁小流域建设[J].中国水土保持，2010（1）：5-6.
[6] 尹成戌.混砌石谷坊施工技术[J].中国水土保持，2010（2）：49-50.
关键词：小流域；水土资源；辽东山区；措施配置
中图分类号：S157.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）06-0069-04
随着我国社会经济水平的不断提高，水土流失及江河湖泊水体污染、富营养化等问题日益严重，流域水土环境不断恶化，已成为制约当地社会经济发展的重要因素。开展小流域综合治理，能够改善流域内的水土环境，实现区域经济可持续发展。传统的以水土保持为目标的小流域治理，已经难以满足当前社会经济发展的需要。随着水土环境污染的加剧，对小流域综合治理提出了新要求，在水土保持防治基础上，增加了面源污染控制、人居环境改善等目标。以本溪市溪湖区三会厂小流域为例，建立水土流失综合治理技术体系，为辽东山区小流域治理理念和技术创新提供理论与实践基础。
1 研究区治理措施
1.1 研究区概况
本溪市溪湖区三会厂小流域为典型研究区，流域面积3.552 km2，其中土壤侵蚀面积0.484 km2（无侵蚀区3.067 km2，轻度侵蚀区0.267 km2，极强度侵蚀区0.218 km2）。研究区地处中纬度，属中温带大陆性季风气候区，四季冷暖分明，冬季寒冷干燥，夏季温湿多雨，年平均气温6～8 ℃，年均降水793.7 mm。区域内土壤类型主要为棕壤土，土壤偏砂，含有大量石砾、石片。质地多为重砂砾壤，表层土壤有机质含量为3.8 mg/kg，全氮0.11%～0.30%，全磷0.10%～0.27%，pH 6.0～6.2。项区内植被为长白植物区系，其地带性植被为温带针阔叶混交林，植被覆盖率73.04%。
1.2 治理原则与措施体系配置
三会厂小流域建设是在生态文明建设的新形势下，针对区域水资源问题，结合当地水土流失特点，在传统水土保持措施的基础上，提出以小流域为单元，根据系统论、景观生态学、水土保持学、生态经济学和可持续发展等理论，结合流域地形地貌特点、土地利用方式和水土流失特性等，将小流域划分为“生态修复、生态治理、生态保护”三道防线。围绕研究区水少、水脏两大问题，应用“三道防线”小流域治理理论，坚持山、水、田、林、路统一规划，工程措施、生物措施、农业技术措施有机结合，治理与开发并重，拦、蓄、灌、排、节综合治理的新理念，实现控制侵蚀、净化水质、美化环境的目的。
本溪市溪湖区三会厂小流域实施的治理措施体系主要有：通过实施封山育林使林草植被自我修复，在流域最上游地区形成第一道生态防线；通过生态农牧措施、植被恢复措施和调整产业结构，建立第二道生态防线；通过沟道水土保持措施、河道整治措施和河岸植被缓冲带建设等，综合利用水陆交错带和生态过渡带的拦沙滤水、净化水质、美化环境作用，建立第三道生态防线。
在研究区设计的主要水土保持工程措施包括修建方塘、谷坊、道路作业等，该流域的综合治理历时4 a时间完成。
1.2.1 方塘典型设计 方塘是为拦蓄地表径流而修建的蓄水工程，可拦蓄地表径流，充分利用自然降雨或泉水，是满足山区、丘陵区农业用水需求的一直有效工程措施。三会厂小流域夏季降雨充沛，为有效利用区域内水土资源，在工程建设中将方塘规划在坡面水汇流的低凹处，并充分利用当地土料，工程造价低，基础稳固，来水充足，能满足三会厂小流域的农、林用水需求。
方塘水位—容积（H—V）曲线见图1。
式中：G为多年平均悬称质年输沙量，G=gF，g取400 t/km2；T为设计淤积年限，取10 a；R为淤积泥沙容重，取1.4；E为岸崩及推移质泥沙占悬移质泥沙比重，取10%。
经计算得V垫=300 m3，垫底水位H垫=2.5 m。
方塘的纵剖面及垂直投影图分别见图2和图3。
1.2.2 谷坊设计 谷坊是水土流失地区沟道治理的一种主要工程措施。三会厂小流域谷坊的主要作用是固定、抬高侵蚀基准点，防止沟道下切和沟岸扩张。三会厂谷坊设计标准参考GB/T16453.1—2008《水土保持综合治理技术规范》，按10年一遇24 h最大降雨量标准设计，在实际工程中，可结合实际情况相应提高设计标准。
1） 谷坊出流流量计算。当谷坊上游水面高于谷坊高度时，其出流形态近似堰流。若忽略谷坊顶水流的水头沿程损失及杨干的侧收缩影响，谷坊出流流量可用下面公式计算：
2） 谷坊高度与间距的确定。谷坊间距、高度与淤积泥沙表面的临界不冲坡度有关。实际调查资料证明，在谷坊淤积满之后，其淤积泥沙的表面不可能绝对水平，而是有一定的高度，即稳定坡。按照瓦兰亭（Valentine）公式计算稳定坡度：
2 项目实施效益分析
在研究区设计的主要水土保持措施为：建设方塘3座、谷坊24座，小河道治理1.6 km，修建作业路2.4 km，营造水土保持林10.98 hm2，封育71.36 hm2，总投资551.49万元。方塘能够满足附近经济林果的需水要求，有效蓄积降水，实现雨水的高效利用；谷坊层层拦蓄的配置，能够有效阻止沟壑发展，且有很好的景观效果；经济林果的栽植，能够增加经济收入，改善生活条件；排水渠的修整，可减少渠内泥沙的堆积。三会厂小流域水土保持治理工程效果图见图5—8。
2.1 生态效益分析
三会厂小流域治理措施体系实施后，可有效防治流域内的水土流失。水土保持三大措施发挥效益显著，使区域生态环境和生产条件得到明显改善。截止2016年工程完工，当全部水土保持措施发挥效益时，流域内植被覆盖率可提高至86%，比治理前提高14.67%；年保水量为11.59×104 m3；年保土量0.70×104 m3。主要措施保水、保土量见表1及表2。 2.2 经济效益分析
在研究区内实施的所有水土保持措施全部发挥效益后，预计年可增加效益258.46万元。其中水土保持林年可产生活立木4 941 m3，增加效益197.64万元；方塘年可养殖林蛙12 000只，增加效益18.00万元；封育年可产生枝条214.08 t，增加效益42.82万元。
2.3 社会效益分析
三会厂小流域水土保持治理工程刚开工建设，各项水土保持措施还未产生经济效益。工程完工后，林木、牧草、方塘等经济效益显著，预计人均纯收入可达13 611元，比治理前增加1.65倍，解决就业人数38人，增加就业岗位10个，促进区域经济的发展。同时，工程实施后，可有效提高研究区植被覆盖率和土壤肥力，为区域农、林、牧生产发展及生态旅游开发创造良好条件，拓宽农村劳动力的就业渠道，有效地促进区域经济的可持续发展。
3 结语
三会厂小流域治理是传统小流域治理方式的继承和创新，其将整个小流域作为一个完整的社会—经济—环境复合生态系统，以控制水土流失、治理面源污染和提高流域内生产生活环境为主要工作内容，坚持生态优先、人工治理、自然修复相结合的原则，根据当地生态环境面临的突出问题和矛盾，采取对应的工程措施与植物保护措施，建立适合辽东山区的小流域综合治理措施体系，使当地的生态、经济、社会效益明显提高，对辽东山区小流域建设具有示范作用。
参考文献
[1] 王振华，李青云，黄茁，等.生态清洁小流域建设研究现状及展望[J].人民长江，2011，42（Z2）：115-118.
[2] 张锦娟，叶碎高，徐晓红.基于水源保护的生态清洁小流域建设措施体系研究[J].水土保持通报，2010，30（5）：237-240.
[3] 刘震.扎实推进水土保持生态清洁小流域建设[J].中国水土保持，2010（1）：5-6.
[4] 祁生林，韩富贵，杨军，等.北京市生态清洁小流域建设理论与技术措施研究[J].中国水土保持，2010（3）：18-20.
[5] 刘震.扎实推进水土保持生态清洁小流域建设[J].中国水土保持，2010（1）：5-6.
[6] 尹成戌.混砌石谷坊施工技术[J].中国水土保持，2010（2）：49-50.