[发明专利]一种治理水土流失的流域堰系及其构筑方法

说明书

                            技术领域

本发明涉及水土保持技术领域治理水蚀性水土流失的流域堰系及其构筑方法。

                            背景技术

水土流失是我国的头号生态环境问题。造成水土流失的自然原因主要是水、风、重力和冻融侵蚀。水土流失的含义主要是指土壤侵蚀，对于水土流失的治理也主要是针对土壤流失的治理。对于水蚀性水土流失主要是采用植物措施、耕作措施和工程措施来进行治理。

在各种类型的水土流失中，能同时造成水和土壤大规模流失的只有水蚀，其发生的范围也最为广泛。甚至在某些干旱地区由于植被欠缺，暴雨集中等原因，水土流失的情况反而更甚。在我国东北平原的黑土流失地区，北方土石山区，南方红壤丘陵区，西南石灰岩地区及其他地形起伏较大的地区，其广泛分布的河道沟谷和坡面都存在不同程度的水土流失。在我国的黄土高原，除存在河道沟谷和坡面水土流失之外，还存在塬和梁的边缘侵蚀这类独特的地貌形态，从而构成了最为复杂的水土流失系统，成为最严重的水土流失地区。无论对于哪种水土流失系统，单一的治理措施都不能达成全面有效的治理。

治理河道沟谷中的水土流失以黄河流域建设淤地坝所发挥的作用最为突出。黄河上中游管理局编著的《淤地坝系列丛书》(中国计划出版社2005年6月第一版)对淤地坝建设作了详细介绍。建设淤地坝是一种行之有效的河道沟谷水土保持方法，已得到广泛的应用。但也存在一些不足之处，主要是在拦蓄泥沙的同时也阻断了下游水源。由于地下水位提高和盐碱沉积，使越来越多的淤积平原出现沼泽化和盐碱化，从而产生新的环境问题。淤地坝淤沙造地是利用水坝淤积的原理，需要若干年时间才能淤满。在整个淤积过程中坝体所直接发挥的是水坝的功能，是按照水坝的技术要求设计、建造和管护的，因而存在形体庞大，技术标准高，投资规模大，管护困难多的情况，并承受溃坝等重大风险。在水土流失严重而急需重点治理的多粗沙流失地区，却由于存在坝体渗透和稳定等技术问题而难于得到应用。

在河道沟谷中建设淤地坝普遍把非雨季作为有利季节，加紧施工，连续建造完成。水坝只要蓄水都会使上游来水减缓并趋于平静。根据水力学理论，水流对泥沙的输送能力与其流速的高次方成正比，泥沙呈现近源沉积形态。绝大多数淤地坝与其它水坝不同，除溢洪之外无其他排水，对水下泥沙淤积不施加任何主动的人工影响，因此，淤地坝淤积属于三角洲淤积。蓄水水面相当于湖海平面，淤积体呈现台地形态发展，表面较平缓，下游边缘形成陡坎并逐渐向坝体推进。陡坎与坝体之间始终保持较完整的水体，水体随陡坎的不断推进而向坝体退缩。这就是淤地坝需要几年甚至几十年才能淤满，而作为水坝长期承受诸多风险和管护困难的原因。

各类坡面以及塬和梁的边缘地带也是主要的水土流失地区，而且其广阔的降水区域又为下游河道沟谷的更剧烈侵蚀提供主要能量。在坡面上采取的常见工程措施是修筑梯田。传统的梯田修筑一般是以人力将坡面修成阶梯状，并采用干砌毛石或夯土作为护坡。普遍存在劳动强度大，效率低等问题，大多坡面尚未得到治理。坡面和塬梁边缘的支毛沟谷是河道沟谷形成的初期形态，其向源侵蚀发展迅速，危害尤甚。对支毛沟谷的治理主要是采用砌石、竹柳编篱和混凝土等材料构筑谷坊，虽然具有比较好的治理效果，但仍然存在劳动强度大和材料来源等方面的问题而应用不多。

塬和梁的边缘地带至今还是普遍没有设防的一种水土流失地貌，还普遍任由径流冲刷，沟头发展，岸壁崩坍，边缘退缩。

由于现有技术还不能形成全面的流域工程治理体系，对流域范围内的河道沟谷、坡面、塬梁边缘水土流失还未能进行协同、统筹和全面的工程治理，所以，各种单一工程措施的治理效能都存在很大的局限。淤地坝虽然能够有效治理河道沟谷的水土流失，但对于流域水土流失系统来说，在坡面和塬梁边缘的水土流失未得到有效和全面治理的情况下，单纯对河道沟谷所采取的任何工程措施都将是无休止的。

                                发明内容