临时性水土保持技术应用于农作物保护的探讨

李明宝 于司杭 阎梦请 郑宪

摘要 公路工程建设的不断增多导致公路周边的水土流失问题严重，并将影响到公路旁的农作物生长。针对水土流失这一问题，提出全新的工程措施进行防治，从而达到保护水土，防止农作物被破坏的目的。

关键词 水土流失;临时性水土保持;农作物保护

中图分类号 S181.3  文献标识码

A  文章编号 0517-6611（2014）34-12232-03

Application of Temporary Water and Soil Conservation Technology in Crop Protection

LI Mingbao， YU Sihang*， YAN Mengqing et al  （School of Civil Engineering， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040）

Abstract  The increasing of highway engineering construction makes the soil and water loss surrounding the highway and also influences the crops growth around.Aiming at the problem of soil and water loss， a new engineering measure was put forward， so as to conserve water and soil， avoid crops to be damaged.

Key words  Water and soil loss; Temporary water and soil conservation; Crop protection

伴随着我国经济建设的快速发展，随之而来的是各类工程项目的不断增多[1]。由于公路是连接各个地区的基础，所以其在各类工程建设中占有重要地位。但随着大量的公路工程的修建，使得公路周边的生态环境遭到破坏，因而，工程施工人员不仅面临着修建公路的工程施工问题，还要面临着生态修复的环境问题。近年来，水土流失作为生态破坏的典型，成为人们关注的焦点。水土流失，顾名思义，水和土由于自然因素和人为的干扰，从原始的位置流向较低的地方，經过坡面、沟壑，最后汇集到河道内，更为严重的水土流失将会导致土地退化、耕地和森林面积减少，增加洪涝灾害的发生几率甚至将给人类的生命、财产安全带来无法估量的损失。同样，水土流失问题严重影响了我们这个以农业为基础的大国，植物的耕作、畜牧的养殖等等一系列农耕问题，为此，采用何种技术才能减少水土流失，成为施工人员一个亟待解决的问题。

影响水土流失的原因有很多，其中分为自然因素和人为因素。自然因素中又主要以气候、地质、地形及土壤的构成和植被的组成为主要因素[2]，而人为因素的主要影响就是人类的各种活动对土壤的侵蚀和促进两方面的作用。该研究将采用仿照自然环境下的渗透系统和人工生态系统相结合的方法，增加地表的渗透系数，从而减少水土的流失，为水土保持提出了切实可行的技术方案，为公路周边地区的生态修复、水土资源的合理利用、农业耕作的治理规划及工程建设提供理论支撑和技术指导。

1 我国水土流失的现状

全球范围内，无论哪个地区都会出现不同程度的水土流失问题，所以水土流失的问题是全球性的。从宏观角度出发，全世界的水土流失问题正在加剧，并不断向恶化的方向发展。据有关资料显示，全球每年流失的水土约为2.6×1013kg。在我国，水土流失现象尤其严重（图1），每年平均流失土壤5.0×1012kg，占全球土壤流失量的19.23%[1]。第一次全国水利普查水土保持普查成果中报告，我国现有土壤侵蚀总面积294.91万km2，占国土面积的30.72%。其中，水力侵蚀129.32万km2，风力侵蚀165.59万km2。由以上触目惊心的数据得知，全国水土流失不仅覆盖面积广泛而且数量巨大，不论山区、丘陵区、风沙区还是农村、城市、沿海地区都存在着水土流失的问题。我国水土流失以水蚀和风蚀为主，其中水蚀最为严重，主要分布在西北黄土高原、西南云贵高原、北方土石山区、南方丘陵山区和东北黑土地区五大水土流失区。风蚀最为严重的地区主要集中在西北地区的新疆、内蒙古、青海、西藏、甘肃等省（区）[3]。

2 我国水土保持的现状

我国开发建设项目的水土保持源于公路、铁路的防护，并且我国水土保持法律法规规定，开发建设项目在取得生产建设权利的同时，必须承担保护水土资源，防止水土流失的义务[4]。早在1940年初，国民党政府交通部西北公路工程局和农业部天水水土保持试验站就首次联合拟定了《合作保土护路计划》。新中国建立后，公路交通管理部门建立健全了养路机构，各地对所辖路段的路基、路面釆取了一系列防护措施，如边坡防护林、护路林、排水渠、护坡工程、过水涵洞等，在滑坡、坍塌防治方面取得了一些成功的经验。20世纪70年代后期，水利工程建设的水土保持也做了一些工作，80年代，公路、铁路部门防治风沙危害的成绩也十分突出。1991年6月29日颁布了《中华人民共和国水土保持法》，1993年8月1日又出台了《中华人民共和国水土保持实施办法》，之后各省相继颁布相应的地方法规，从中央到地方健全了水土保持监督机构， 建设项目水土保持进入了一个崭新的阶段。近几年，在吸取国外先进技术经验的同时，针对我国实际情况进行探索，在水土保持方面也取得了显著成效（图2），每年的水土保持面积都在稳步增多[5]。

图1 我国水土流失类型分布

图2 我国2003～2012年水土流失治理面积

3 临时性水土保持方案

道路两旁经常会种植大量的农作物，道路两旁的水土流失问题就会直接影响到农作物的生长，因此，要实施切实可行的方案防止道路两旁的水土流失问题[6]。为此，该研究仿照自然界的循环模式人工提高土壤的渗透性，从而达到水土保持的目的。临时性水土保持的目的在于如何减少雨水流失，稳固裸土， 保护陡坡， 保护排水口，巩固排水沟渠， 控制污染等等。为了达到以上目的，保护农作物，将采用以下方法。

3.1 可吸收性园林景观

首先，最大限度地保持原有的植被和土地，减少多层建筑或是道路这种覆盖土地不可透水的建筑，增大风景区、绿化和渗透能力强的路面面积。其次，将不透水区的水排放到可渗透性区域而非传统的排水系统中，从而将水更好地还原到大自然中去，并且遇到暴雨天气时，还可以减轻传统排水系统的压力。再次，要尽量种植郁闭度大的植被，多层次的植被可以减缓雨水对地面土壤的直接冲刷，从而有效减少水土的流失。同时，高大树木的种植还可以增强农作物抗风能力。还应在土壤表面进行堆肥和微生物培养，防止冬季土壤表面硬结影响渗透性，增强了土壤的肥力，为第二年的耕作打下基础。最后，要对上游水库和堤坝做好防腐蚀保护措施，防止上游的水大量流入可吸收园林景观中。种植的园林景观中可以加入果树，这样既可以达到美观、防止水土流失的效果，又可以带来一定的经济效益。

3.2 渗透性明渠系统

公路周边修筑明渠可有效地防止道路上的水直接冲刷到农作物的土壤中。明渠周围匹配低矮的草皮类植物，这样经过明渠的水穿过水渠边的可渗透性草地，就可以直接流入土壤中，水渠边的草地还可以防止地表的沉降。明渠内的水还可用于浇灌农作物，达到了事半功倍的效果。水渠周围的土壤厚度要达到25 mm，以满足排水及道路砂光与有机材料的结合。并且水渠周围的植被为典型的草皮覆盖，小型的水渠可以将草地、灌木、树木等结合起来。水渠的横截面为600～2 400 mm宽，边坡的坡度为3∶1，最佳值为4∶1。应用曼宁公式或围堰方程对暴雨水流量进行统计，以便保证排水通道的稳定性。渗透性明渠的优点在于，它既起到了减少雨水直接冲刷农作物的危害，又可以有效地将雨水集中起来对农作物进行浇灌，这在干旱地区是非常有实际应用价值的。

3.3 渗透性花园

与上面两个方法相同，建立一个排水系统与生态系统相结合的设施，比单独建立要好的多，因此，渗透性花园也是应用的该种方法。草皮的种植主要是防止公园土壤的沉降，也可以防止混凝土设施的腐蚀。相匹配的植物首选树木，其次是灌木及草皮，但还要根据花园中土壤水分含量的不同选择植物。同时，在土壤表面覆盖50～75 mm厚的有机质，可以有效增加土壤的渗透能力。渗透性花园还应配有具有防腐蚀性的泄洪口，以应对雨季的大量降雨。花园中应避免大型的公共设施或十字交叉路口，明显的排水口应修建在花园的下游。为了防止降水直接从排水沟流走，在排水沟处要修建小型的拦水坝，这样，水就可以自然地回归到土壤中去[7]。测试结果表明，地下土的渗透速率要高于入流量，所以地下的排水管就应避免使用石头或是带孔的排水管。渗透性花园的引入不仅可以保持水土，并且其土壤表面覆盖的有机质还能对土壤起到保肥的作用。

3.4 渗透性铺装

渗透性能力强的路面适合交通流量小的区域或停车场、步行路或干路旁的輔助道路以及防火通道。施工中和施工后期都应保证道路表面的通透性，可以防止渗透路面后期的沉陷。如果在商业区或工业区，要提前确定该处的污染源，提前做好预防工作。设计完全依靠地下土壤的渗透率，最小值应为12.5 mm/h。对地基土的研究应包括土壤的结构层级、水分含量等等。铺设的渗透性路面的坡度应<1%，可以避免水洼的产生和沉降的发生，并且要限制路面的边缘与材料，以便更接近正常路面铺设技术。渗透性路面选择的目的就是为了让路面的水直接渗入到底层土壤中，节省了排水沟和渗水沟的设计，做到了节省资源并且更好地还原了大自然的循环系统。渗透性路面的表面可以选择多孔混凝土或多孔沥青，或是塑料型网格，同样，草皮类的植被也可被应用其中。渗透型路面可以分为部分渗透和全部渗透，这都要根据当地的环境以及土壤的情况所决定。

3.5 渗透性暗渠

建筑物附近的暗渠应至少在3 m以外，离建筑界限1.5 m，并且离附近的排水设施6 m远。为了避免影响环境，暗渠的上方应加上盖子并定期地进行清洁，入口处应配置一个可以截住油污、块状垃圾及沉积物的装置。修筑暗渠时，排水管应与排水沟底部的石头在同一水平线上。暗渠修建时应避免周围土壤的挤压，以免遭到破坏。每个暗渠都要配备一个观察井：内部垂直的塑料管，一侧有孔，方便观察内部水的深度。暗渠的好处在于其中的水不会暴露在空气中蒸发掉，这样就又可以节约一部分水，并且暗渠中由于在入口处就已经将水质进行了初步的处理，完全达到可以直接浇灌农作物的标准。因此，对于就地取水来说，暗渠不失为一个理想的保护水土流失的工程设施。

4 结论

水土流失已经成为威胁农业的重大隐患，如何保护公路周边的农作物不受水土流失的侵害，是研究的重点。该研究将工程措施引入到水土流失治理中，并结合土壤本身的特质和农作物的经济价值，还将观赏价值也引入到其中，让人们从公路通过时，周边的景色更加有特点，而不单单是从前传统的农作物，让人容易产生视觉疲劳。笔者将公路工程施工排水设施及防治水土流失设施与公路旁农作物的水土保持问题相结合，模拟自然生态循环系统，人工修筑既美观又有经济价值的设施，一方面可以减少水土流失，保护环境，另一方面又能更好地服务于农作物的耕作中，达到保水、保土和保肥的目的。同时，在多雨季节，能很好地防止洪水的暴发，同样又对农作物进行了保护，防止经济损失的发生。临时性水土保持方案的研究与实施不仅是对环境保护的又一具有实践价值的科学研究，并且也是对我国新型农业耕作地的创新规划，不再单纯的是从前传统的农田模样，而是既有美观又有实用价值的工程[8]。

参考文献

[1]

聂婷婷.公路建设项目水土流失的环境影响及水土保持方案研究[D].临浴：山西师范大学，2013.

[2] 胡宏祥，马友华.水土流失及其对农业非点源污染的影响[J].农业资源与环境科学，2008（26）：408-412.

[3] 施朱峰.水土保持问题和对策分析[J].农业资源与环境，2014（4）：238.

[4] 明道贵.高速公路建设水土流失与水土保持研究[D].保定：河北工业大学，2006.

[5] 杨爱民，刘孝盈，李跃辉.水土保持生态修复的概念、分类与技术方法[J].中国水土保持，2005（1）：11-13.

[6] TOMBLIN A D，SHIPITALO M J，EDWARDS W M，et al. Earthworms and their influence on soil structure and infiltration[M]//HANDRIX P F.Ecology and biogeography of earthworms in North America.Boca Raton：Lewis Publishers，1995.

[7] WANDER M M. Organic and conventional management effects on biologically active soil organic matter pools[J].Soil Sci Am J，1994，58：1130.

[8] 姜德文，郭孟霞，毕华兴，等.水土保持生态补偿理论与机制[J].中国水土保持科学，2006，4（6）：93-98.