东北黑土区水土保持措施体系研究

2015-12-15秦一博

水利规划与设计 2015年5期

关键词：谷坊设计图坡耕地

秦一博

（新宾满族自治县水土保持监督站，辽宁抚顺113200）

东北黑土区水土保持措施体系研究

秦一博

（新宾满族自治县水土保持监督站，辽宁抚顺113200）

由于自然因素和人为因素，东北黑土区的黑土层逐年减少，对黑土资源的保护已刻不容缓。近年来，随着自然因素和人为因素水土流失重点治理工程的实施，黑土区的水土保持工作全面展开。本文通过辽宁省新宾县永陵项目区的水土保持治理工作，探讨东北黑土区水土保持综合治理措施体系，为更好的保护和治理黑土区水土流失提供借鉴经验。

东北黑土区；水土保持；治理措施

东北黑土区是中国主要商品粮产区，关系着国家的粮食战略安全，而其现在正面临着严重的水土流失威胁。东北黑土区水土流失主要发生在坡耕地和侵蚀沟［1］，近50年以来，侵蚀沟数量不断增加［2］，沟道不断扩展，据2010年中国水土流失与生态安全综合科学考察（东北组）报告，东北黑土区面表层土壤流失速率为3～10m m/a，平均土壤厚度已经由20世纪50年代的60～70c m，下降至目前的20～30c m［3］。水土流失已经成为导致黑土退化、威胁粮食安全的最主要原因之一［4-6］。通过对坡耕地、沟道、荒山和疏幼林地等进行水土保持工程的建设，可以减少水土流失，提高黑土的抗蚀性，保护珍贵的黑土资源，优化产业结构［7-10］。本文以浑河流域辽宁省新宾县永陵项目区为例，对东北黑土区水土保持治理措施进行探讨，为更好地保护和治理东北黑土区水土流失提供参考。

1 研究区概况

永陵项目区位于大伙房水库上游新宾县境内，地处辽宁省东部山区，位于长白山余脉和辽吉两省交界处，属于浑河流域。项目区属地貌类型属于辽东中低山区，以长白山系龙岗山脉为主体，气候属温带大陆性季风气候，多年平均气温为4.7℃，无霜期平均为127d，年最大为150 d，年最小为119 d。主要土壤类型为壤土、棕壤、草甸土、水稻土等四大土类。植被类型属于长白山（龙岗之脉）植被区系，为红松、云、冷杉针阔混交林地带，原始植被不复存在，演变为天然次生林。

项目区侵蚀类型为水力侵蚀，侵蚀形态为面蚀和沟蚀。总土地面积369.02km2，水土流失面积103.21km2，占总面积的27.97%，其中轻度侵蚀面积80.69km2，占水土流失面积的78.18%；中度侵蚀面积22.52km2，占水土流失面积的21.82%。土壤侵蚀模数2500t/km2.a，沟壑密度为1km/km2。造成水土流失的主要原因为自然因素和人为因素。

2 水土保持措施布局原则

根据工程地貌特点、土地利用状况和生产力发展水平，以治理水土流失为中心，以保护和合理开发利用水土资源为目标，结合区域经济，因地制宜、因害设防的安排各项治理措施。其布局原则如下：

（1）以小流域为单元，集中连片进行治理，整体推进。

（2）按照“先缓坡、后陡坡、先易后难”的原则，对近村、缓坡、向阳和土层厚、土质好和水源灌溉条件的坡地，优先规划实施修建梯田，规划修建的梯田的坡地最大坡度不超过15°。

（3）按照“因地制宜、就地取材、修筑省工、费省效宏”的原则，合理选择综合治理措施。

（4）根据“小流域综合治理规划的原则”，每一处工程都要做到田、林、路、渠四配套，工程、林草和耕作措施相结合，科学规划，合理配置。

3 措施设计

3.1 坡耕地治理

坡改梯：采取坡式梯田改造坡耕地的方式，能够坡面控制水土流失，大幅度提高产量，有利于发展项目区农业生产，增加农民收入。其配置的原则如下：

（1）选择地形稳定，土质较好，土层厚度＞30c m，坡度在15～20°之间，且距村庄较近，交通方便，集中连片，便于经营管理的地方修筑。

（2）梯田沿等高线布设，有灌溉条件的梯田，按流水方向保持1%左右的坡度，以利于提高灌溉效果。

（3）以土地综合利用规划为依据，根据当地人口增长速度和群众生产生活的需要，确定梯田建设的规模数量和进度。典型设计图见图1。

图1 梯田典型设计图（图中单位为c m）

退耕还果：项目区内部分坡耕地土层较薄，坡度较陡，不适宜修筑梯田。因此，结合实际情况对这部分坡耕地采取果树台田的利用方式，不仅可以减少水土流失，加强水源涵养能力，还可以获得经济效益，优化产业结构。经济林果主要发展耐寒抗旱品种美国大榛子。整地规格和株行距为3m× 4m、4m×5m，每一株树为一水平池，池埂高0.3m，池埂宽0.25m，水平池中间挖栽植坑，规格为0.8m×0.8m×0.8m。表土存放在栽植坑外，待植树时回填坑内。典型设计见图2。

等高耕作：对于8°以下的缓坡耕地，俗称漫岗地区的坡耕地可采用等高耕作法来改变微地形，减少水土流失，对于地块零散、土层较薄的坡耕地，可以适当放宽坡度。具体要求如下：垄向保持与等高线水平，通过垄台截水，垄沟渗蓄，达到保水保土目的；将原顺坡垄改为横坡垄时，应首先耕翻整地，再顺等高线横坡打垄耕作；在有风蚀的缓坡耕地，改顺向为横向垄时，应兼顾主风向与耕作方向正交或呈45°。

3.2 农田防护工程

堤防断面的设计主导思想为：在确保防洪安全的前提下，以环保、绿化、景观为主导，充分体现人文景观与自然的和协与统一，使防洪工程为当地人民生产、生活提供方便。

农田防护一部分地段河道两侧地势较陡，且弯路较多，平时流量较小，但到了雨季，河水流量增大，山洪经常夹带石头杂物将堤防冲毁，破坏下游农田，故需在该段河道修建浆砌石堤防，以改善水流条件，起到保护农田和保持水土的作用；另一部分河道地势较平缓，但经多年洪水冲刷，河堤被冲毁严重，现有老堤也不能满足防洪要求，从防护标准、水土保持效果及工程造价等方面考虑，采用植物护岸形式，部分水毁段河道需修建土堤。护岸典型设计图见图3、图4。

图2 果树台田典型设计图（图中单位为c m）

图3 浆砌石护岸典型设计图（图中单位为m m）

图4 植物护岸典型设计图（图中单位为m m）

谷坊：谷坊是在水土流失严重的支毛沟内，为防治沟底下切而修建的高5m以下的小坝。具有固定沟床侵蚀基点，防止沟底继续下切；淤高沟底，使两侧沟坡坡脚稳定，防止沟岸扩张；拦蓄泥沙，使沟道水流速度减缓，减轻山洪和泥石流危害等作用。配置原则如下：

（1）一般布设在支毛沟中地质条件好、工程量小、拦蓄径流泥沙多、工程材料充足的地方。

（2）谷坊的布设应先支沟、后干沟，先上游、后下游，不要零星修筑。

（3）谷坊建设应就近取材。

谷坊形式采用浆砌石谷坊和石笼干砌石谷坊。设计防御标准为10年一遇1h最大暴雨量。谷坊平均高度2.0m，基础埋深0.5m，顶宽1.0m，迎水坡比1∶0.2，背水坡比1∶0.8，石笼干砌石谷坊均高度2.0m，基础埋深0.5m，顶宽1.0m，迎水坡比1∶0.2，背水坡比1∶0.8。典型设计图见图5～图7。

图5 浆砌石谷坊典型设计图（图中单位为m m）

图6 石笼干砌石谷坊（图中单位为m m）

图7 溢洪口断面图（图中单位为m m）

3.3 荒山荒坡治理

营造水保林，能控制水土流失，涵养水源，改善生态环境和农牧业生产条件，并能生产一定数量的木材和林副产品。水保林的配置原则如下：

（1）按照适地适树的原则选择水保林树种。

（2）按照因害设防的原则进行配置，以减轻或制止水土流失，改善生态环境。

树种选择当地乡土树种日本落叶松，水土保持林栽植密度参照《水土保持综合治理技术规范》（G B/T16453.2-2008），结合实地条件确定为1.5m ×2.0m。栽植时苗木栽在坑的中间，放入后先填大半坑土，并将土踩实，最后再盖一层虚土，要使坑面成凹形，以利蓄水。幼苗根痕要埋入地表下15c m，根苗茬口要与地表齐平。整地工程的防御标准，按10年一遇1h最大降雨量设计。典型设计图见下图。

图8 水保林典型设计

3.4 疏幼林地治理

项目区虽然土层较薄，但土壤有机质含量较高，雨量充沛，光热资源较为丰富，植物资源种类多、数量大，分布广，且野生植物大部分具有伐根萌芽、根蘖更新和天然下种能力，在适宜的水土资源和光热资源的疏幼林地通过封禁并辅以管护措施可望成林或恢复林草植被，在较短的时间内实现大面积水土流失的初步治理和生态恢复［11］。封育治理布设的原则如下：

（1）制定科学规划：在项目区土地综合利用规划基础上，结合已有的资料和实地调查，制定封育治理规划；

（2）建立健全法规制度，加强监管：当地必须制定相关的封育治理政策、法规，统一解决封育治理中的有关问题，按照监管规范化标准，建立一支高素质执法队伍，依法实行监管；

（3）合理利用土地，提高农业生产效率，解决群众吃粮、烧柴问题；

（4）大力发展农村二三产业：发展农村二三产业是吸收农村富余人口、提高农村经济水平的重要措施，对封育治理起着重要的推动作用。

封禁的地类主要是郁闭度大于0.4、树高在2m以下的矮林及灌丛地；郁闭度在0.1～0.3的疏林地。人工辅助措施包括围栏、宣传牌、宣传碑、抚育管理及监督管护（建立管护队伍）等。围栏典型设计图见图9。

图9 围栏典型设计图

3.5 辅助措施

方塘：方塘护坡坡比1∶1.5，堤防顶宽度为2.5m。护砌高度为以上为植草砖防护。护砌采用混凝土板，坡比为1∶1.5。混凝土板厚100m m，下设30m m厚水泥砂浆垫层、2m m厚土工膜、100m m厚砂垫层。混凝土板每3m设一道沥青木板分缝，板厚20m m。

作业路：路面宽度为3.0m，对原路基0.1m厚土层进行平整，上部铺设0.2m砂砾石，先用推土机平整路面，再用振动碾进行压实，压实度不得小于95%，达到承载施工机械及当地群众运输要求。

舍饲：为了减少牛羊等牲畜上山，破坏封育区的林草植被，同时为了集中方便管理，改善生活环境，配合封育治理措施的实施，在项目区内修筑舍饲小区。

4 效益分析

永陵项目区通过水土保持综合治理措施的实施，预计每年可增加蓄水量144万m3，保土7.33万t。治理后项目区水土流失得到有效控制，地表径流状况得到改善，粮食安全得到保障，自然灾害和水质污染得到减轻，同时在改善调节小气候、净化空气、美化环境、保护野生植物等方面将发挥巨大的作用。在其运行期内预计可获得累计2679万元的经济效益，对于提高农民生活水平具有重要作用。