水土保持植物与工程措施设计分析

朱翔华

(灯塔市水利工作服务中心，辽宁 灯塔 111300)

1 研究区概况

1.1 基本情况

灯塔市地处低山丘陵区，属于辽河平原农田防护区和人居环境维护区，经过多年的治理，灯塔市的生态环境有了明显的改善，坡耕地成为了节水高效的梯田，河道泥沙的淤积情况明显减少。

1.2 水文特征

灯塔市地处辽东低山丘陵区，属于半北温带大陆性季风气候区，年平均降水量为718.00mm，年平均径流深为200mm，降水量年季间变化大，年内分配不均匀，多集中在6、7、8、9四个月，多年平均蒸发量为1520mm，相对湿度52%。春季干旱，雨热同期，日照充足，温差较大，年平均气温8.50℃，日照时数2565h，无霜期160d，最大冻土深度1.20m主。灯塔市境内共有20条河流，太子河、浑河属省内大河，其次有小浑河、戈西河、十里河、北沙河、马峰河等，总河长310.54 km2，控制面积1171.44 km2。

1.3 土壤与植被

灯塔市土壤构成包括3个土类，依次为棕壤土、草甸土、水稻土，6个亚类，22个土属，36个土种。其中，棕壤土类有87.4万亩，草甸土类67.4万亩，水稻土类41.9万亩，此外还有少量的沼泽土类等。棕壤土类主要分布在中部、东部地区，草甸土主要分布在西部平原地区，水稻土主要分布在中部和西部地区。

主要植被为落叶林和针、阔混交林，植物种类丰富，也是是次生林和人工林最集中的区地，森林多为天然次生林和建国后人工营造林，全市森林覆盖率16.5%，东部山区森林覆盖率为57%。该区域以农业为主，农作物主要由玉米、大豆、水稻，经济作物有山楂、大榛子、苹果、南国梨等。

1.4 水土流失现状

调查显示，研究区地形破碎，土壤条件差，水土流失严重，侵蚀方式主要以中度水蚀为主。在降水径流作用下，侵蚀沟壑分布广泛，其治理难度较大；加之部分已治理的地块标准不高，有待修复；部分地区的管护力度不够，人为破坏的现象时有发生。总体而言，灯塔市存在的水土流失问题如下：①鉴于技术原因，部分地区遗留大量半风化低土层荒山，为水土流失治理的难点。②耕地以坡耕地为主，由于多年的传统耕作，耕作层较浅，且由于常年的化肥使用导致土壤板结严重，肥力低下，无任何水保、灌溉措施，经济效益低下且水土流失严重。③目前仍有大面积的坡耕地和侵蚀沟未采取保护措施，部分坡耕地水土流失现象严重，农作物产量低下。

2 水土保持措施设计

2.1 综合防护体系设计

在综合治理中结合自然条件和土地类型分布规律，按照因害设防、因地制宜的原则综合配置水保措施和土地利用类型，坚持分阶段实施，分项目推进。

1)坡耕地治理体系。坡耕地水土流失防护体系主要以修筑果树梯田为主，通过改变微地形，变坡地为平地，调节地表径流，防止雨水直接流入坡耕地冲刷表层土壤，减少水土流失，增加土地产出[1]。具体做法是：坡度在15°以下的土层厚、土质肥沃的坡耕地修筑果树梯田。

2)侵蚀沟防护体系。侵蚀沟水土流失防护体系主要以修筑沟头防护、谷坊为主，通过沟头治理、节节拦水拦沙，防止沟岸扩张及沟底下切，安全承接上游来水、拦截泥沙、消减洪峰[2]。具体做法是：对侵蚀严重的沟头进行综合治理，在沟深、汇水量、侵蚀较严重的侵蚀沟上布设石笼谷坊，坚持先上游后下游，先支沟后干沟，从沟头到沟口的治理顺序。

3)封育治理防护体系：对图斑内水土流失面积达到15%以上、不适宜直接修建工程和林草措施的区域，采取围栏等封育治理措施，封育治理区周围要求埋立公示牌，并订立相关的政策和制度，明确专人管理，避免人为和牲畜扰动，充分利用生态系统自修复功能和大自然的力量，加快水土流失治理步伐，减少水土流失。

4)荒山荒坡治理防护体系：营造水保林，以增加植被覆盖度。在立地条件较好的地方发展经果林，根据市场的实际需要和当地的实际情况，选择附加值较高且不损害立地条件的树种[3]。在营造水保林、经果林时根据具体情况可采用水平槽整地，提高植物成活率。

2.2 工程措施

2.2.1 果树梯田工程

1)设计原则。根据经济林适宜布设果树梯田的立地条件，从早受益、集约化经营和商品生产的角度，充分利用自然资源优势，遵循布局合理、兼顾周围、相对集中、方便管理的原则设计果树梯田措施[4]。

2)技术措施。针对治理地块已栽植果树，树种有苹果、梨等，土质较好，应根据原有地形，设计的规格3m×4m，以3m×4m的果树株行距为主，实际施工中以实际株行距为准。设计于每1株树或每2株树为一水平池，地面坡度为12°，池埂高0.30m，池埂宽0.30m，底宽0.40m，池埂边坡1∶1，每个池面平整，池埂整齐、规则、密实。根据现场勘查，确定果树株行距为3m×3m或2m×6m，如图1。

图1 果树梯田设计图

2.2.2 谷坊工程

工程区沟壑密度较大，沟壑是产生水土流失的重要地类。为了防止沟岸继续扩张和沟床下切，针对工程区的侵蚀沟需要修筑小型水保工程—谷坊，以拦截泥沙，稳定沟坡，促使沟壑逐步川台化，达到有效利用的目的。

1)设计原则。根据侵蚀沟的水土流失特点、地形条件、水文地质、建筑材料和施工技术等因素，本着就地取材、拦截泥沙和有效控制沟壑下切的原则，以最经济的投入发挥最大的水土保持效益。

2)谷坊型式。谷坊类型要便于开发、经久耐用、就地取材，满足功能多样、能溢能泄、抗滑抗倾、因地制宜等要求。结合低山丘陵区石料丰富的特点，选择适合山洪沟道含沙量大、节约供料的干砌石谷坊和铁丝石笼谷坊。

3)谷坊设计。干砌石谷坊、铁丝石笼谷坊顶宽1.0m，迎水坡坡比为1∶0.2，背水坡1∶0.8。谷坊的高度取1.2m，基础埋深0.3m或清基至岩石层。干砌石谷坊顶用混凝土压盖10cm，谷坊高度1/2处混凝土夹层厚10cm。谷坊的间距为78m，谷坊溢流口尺寸底宽3.0m，高度0.3m，如图2。

4)工程布置。布置原则是“顶底相照”，将谷坊布设于沟道直段，沟道有跌坎时布设于跌坎上，沟道断面变化时布设于较窄处。

图2 谷坊设计图

5)谷坊砌筑位置的选择。①谷坊坝址要求“口小肚大”，沟底和沟坡地形、地质良好，没有不易清除的杂物、乱石、破坏地层或孔洞，建筑材料方便；②谷坊修筑流程要符合从上而下、自高到低的水沙运动规律，逐级实施；③避开跌水和拐弯处，在存在支流汇合的情况下可将谷坊修建于汇合点处。[5]。

2.2.3 封育治理工程

1)设计原则。根据流域内自然条件、社会经济条件及水土流失特点、程度，对图斑内水土流失面积达到15%以上、不适宜直接修建工程和林草措施的区域采取必要的人工辅助措施，即在人、畜活动频繁区和封育治理区边缘设置铁丝围栏，以防人、畜对封育治理区的破坏；封育治理区周围要求埋立公示牌。

2)封育方式和管理制度。采取全年封育治理方式，结合实际情况确定封育治理年限，一般为4年。封育治理区应遵循当地乡规民约、舍饲禁牧和封育保护有关政策，严格控制不合理建设活动，创造良好的封育整治环境，推进封育治理工作。另外加强水土保持封育治理成果管护工作，利用水利局开展封育治理的执法、监督、检查工作，流域内各村设专职管护员，确保封育治理工程的顺利实施。

3)围栏设计。采用全封方式，为防止人、畜随意进入，必须用围栏将封育治理区封闭。结合地形地貌特征，在打柴场、牧场、村屯、道路等活动频繁区布设围栏。围栏水泥桩采用C20混凝土桩，规格为长0.12m、宽0.12m、高2.10m，混凝土桩间距4m，地下埋深0.50m，地上高1.60m，隔2根混凝土桩用砾石加固根部。水平刺线5道，间距0.20m，对角线共2道。将铁丝网捆扎在支柱上。各封育治理单元预留进出口2个，并分别安装混凝土桩柱铁丝网门。刺线采用刺铁丝和8#铁丝，如图3。

2.3 植物措施

2.3.1 水保林措施

1)设计原则。遵循的原则：适地适树、因地制宜，以获得稳定持续的林分环境，改善立地质量为目标；选择适应性较强、经诺年栽培或适宜的乡土树种，提高造林成活率；最大程度的创造复层林相，以稳定的生态体系和高效利用的营养空间充分发挥土地生产力，实现水保效益的最大化。

2)造林设计。①整地方式：水保林一般都要采取整地工程，以保水保土和维持树木生长，不同树种、不同立地条件下采取的整地方式不同。按设计的造林密度确定整地坑数量，根据不同的立地条件类型，确定整地方式。根据规划地块的地形地貌条件，采用鱼鳞坑整地方式，整地规格为株距3.0m、行距4.0m，栽植坑规格为长径0.6m，短径0.4m，坑深0.5m。在坡面上各坑沿等高线布设，上下两行呈“品”字错开排列；②造林树种及密度：结合区域内的不同立地条件，按着适地适树的原则优选出生物生态特性与其地形、土壤、水分相适应的乔灌树种。此流域水保林的树种选择刺槐，造林密度的确定以造林目的、立地条件、树种特性为基础，结合设计规范确定主要适宜生长树种的初植密度。水保林造林密度宜采用株行距3m×4m，造林密度840株/hm2，苗木选择地径1cm的截干苗，如图4；③幼林抚育：除松土除草外，栽后2年内略加修剪管理，刺槐每年夏季疏剪其长枝。

图4 水保林造林设计图

2.3.2 经济林措施

1)设计原则。根据该流域内部分荒山适合布设经济林等措施，设计原则从早受益、集约化经营、商品生产的角度，遵循布局合理、适地适树、兼顾周围、相对集中、方便管理的原则。

2)造林设计。①整地时间及方式。整地时间一般春、夏、秋季均可，最好在雨季前完成。根据该流域的地形地貌条件，流域内对于荒山荒坡的治理，主要采用的整地方式为水平槽整地，整地规格：主槽长1.6m，槽宽0.5m，槽深0.5m，回土深度0.3m，槽间距1.4m，行距3.0m。副槽长1.6m，槽宽0.3m，槽深0.2m，拦水埂高0.25m；②栽植树种：结合当地可水文气象特征和立地条件，选择适于灯塔地区的经济林树种，一般为山杏；③栽植密度及栽植方法：栽植密度直接关系到能否最大限度地利用光能和土地资源，经济林果栽植密度因树种、品种、立地条件及管理水平不同而异，主要经济林果栽植密度也不尽相同。山杏栽植的株行距2m×3m，造林密度1667株/hm2，如图5；④幼林抚育：新建经济林须采取幼林抚育措施，集约化经营。每年夏、秋各修剪一次，并保持松土、施肥、除草、浇水。幼林可间作豆科作物。

图5 经济林造林设计图

3 结 语

随着水土保持治理理念的不断提升，治理项目的进一步深化，灯塔市小流域治理更进入一个攻坚克难的关键时期，以往传统措施无法治理的难点、流失类型等，在不断创新的治理手段和治理模式下逐渐成为未来水土保持治理的主要方向。根据区域水土流失特征，坚持因害设防、因地制宜的原则，综合利用植物与工程措施实行综合性开发治理，有利于改善区域生态环境、农业生产条件和居民生活水平，加快土地资源的优化调整和土地产出率的提升，为合理利用有限的水土资源以及促进农村经济可持续发展奠定基础。