坡改梯在五寨县坡耕地水土流失保护中的应用研究

殷俊文

(五寨县水利局，山西 五寨 036200)

0 引 言

减少水土流失量，保护水土资源是十分重要的[1-3]。土地是居民生产、生活离不开的资源，水土流失不仅是资源的损失，也会对下游的生态环境造成影响。目前，在水土流失防治工程中，通常采用退耕还林等措施，在一定程度上保护了水土，减少了流失现象[4-6]。耕地面积对当地农业发展有重要的影响，因此，在能保证耕地面积变化幅度较小的情况下，保护区域水土成为了新的研究方向。坡改梯，可以改变坡耕地的坡度，减少流失程度，同时也可保证耕地面积不减小，效益较为显著。结合五寨县坡改梯工程，对该方法在实际工程中的应用进行分析。

1 土地利用及水土流失现状

1.1 土地利用现状

五寨县农业发展水平较高，现状土地利用率较高。根据2018年的土地调查资料，五寨县(白草坡、瓦窑塔、官咀、七里坪、白家沟)5个行政村的耕地总面积为790.67hm2，超过土地总面积的一半。根据调查，耕地中坡耕地比例为93.46%，沟坝地为6.54%。土地水土流失现象较为严重。因此，为了改善这一现状，需采取适宜的措施改善土地结构，减少水土流失量。

1.2 水土流失现状

五寨县5个行政村土地总面积为1387.61km2，其中水土流失面积超过1105.60km2。轻度、中度、强度水土流失面积分别为204.55km2、319.18km2、581.87km2，占全县水土流失面积的18.50%、28.87%、52.63%。五寨县水土流失以强度为主。

2 坡改梯工程总体布置

坡改梯工程总体布置需要充分考虑不同地块之间的位置、条件，统一规划。梯田分布需结合现场实际地形条件，沿着等高线布置，采用大弯就势、小弯取直的布置方式，以保证梯田工程的美观性。生产道路建设按照节约土地、降低投资、满足需求的方式进行布置，在设计时充分应用既有道路，总体上呈“S”型上升。

根据和当地居民沟通协商，本次工程实施主要包括2个工程区，坡改梯593.34hm2，生产道路3.52km。其中白草坡工程区面积228.77hm2，生产道路1.9km，官咀工程面积364.57hm2，生产道路1.62km。

地面坡度按照5°-10°、10°-15°三个坡度级划分为129个(地块)，面积593.34hm2。其中5°-10°坡耕地(地块)87个，面积417.87hm2；10°-20°坡耕地(地块)42个，面积175.47hm2。

3 坡改梯措施设计

3.1 水平梯田

3.1.1 设计原则及标准

水平梯田设计时需要充分结合现在地形，根据确定的地块坡度进行优化设计。根据考虑经济效果，工程田宽在6-20m之间，田坎的高度和坡度与设计方案相结合，保证田块的稳定性、耐久性。

工程坡耕地设计标准为20a一遇6h最大暴雨，拦蓄径流80%以上，拦沙90%以上。

3.1.2 水平梯田断面设计

1)梯田断面设计。

退行性膝关节骨性关节炎主要发生群体是老年人,随着国家老龄化社会结构的到来,退行性膝关节骨性关节炎的发生率逐年上升,该病症会严重影响患者的生活质量,甚至对社会生产力造成一定程度影响。退行性膝关节骨性关节炎会致使患者有巨大的病症疼痛感,也是致使患者残疾的重要原因之一。本文对退行性膝关节骨性关节炎患者的治疗过程中应用刺络放血配合温针灸治疗,以此评价刺络放血配合温针灸治疗的效果及对VAS评分的影响。

水平梯田断面尺寸(见表1)。断面设计见图1，据图1计算出梯田断面各要素见表2。

表1 水平梯田断面尺寸表

图1 水平梯田断面要素图

图1中各要素的含义及关系如下：θ原地面坡度，°；α田坎坡度，°；b为田坎占地宽，m。田坎高度：H=Bxsinθ；原地面斜宽：Bx=Hcosθ；田坎占地宽：b=Hcotα；田面毛宽：Bm=Hcotθ；田坎高度：H=Bm/cotθ；田面净宽：B=Bm-b=H(cotθ-cotα)；边埂顶宽：b′=0.3m；边埂高：H′=0.3m。

水平梯田断面设计参数见表2。

表2 水平梯田断面设计表

2)防御标准校核。当地20a一遇6h最大暴雨量为103.5mm，在田面最大径流深为10.3cm，水平梯田边埂高30cm，可以拦蓄，故断面设计是安全的。

3)水平梯田工程量计算。

1)土方量计算见下式：

V=1/2(B/2×H/2×L)=1/8×BHL

(2)

式中:V为面积土方量，m3；L为面积梯田长度，m。

W=V×2/3B=1/12B2HL

(3)

式中:W为面积，hm2或亩土方移运量。

通过计算，水平梯田工程量计算见表3。

表3 水平梯田工程量表

3.2 生产道路

经实测，工程区坡改梯工程需要新建干路3.52km。

1)干路设计：工程新建甘露主要为了满足农民实现坡脚到坡顶的通达需求，需满足汽车以及相关农用机具的行驶要求。因此，设计干路路面宽度为3.0m，为了保证行驶安全，路面的纵向坡度一般不得大于11°，当坡度在11°-14°时，连续长度不得大于20.0m。因此，为了满足这一要求，坡改梯工程道路主要采用“之”字形盘绕方式修建，以将纵向坡度控制在15°以内。道路转变方向时，采用半径大于10.0m圆曲线连接。为避免集流冲路，在道路和梯田连接处修建小土档以拦截路面水。

图2 干路布设立体示意图

2)支路设计：坡改梯工程支路用途主要为人行道路，主要分布于各层梯田之间，支路设计结合田坎、田埂综合考虑，以斜线或者“S”形上山。支路路面宽度确定为2.0m。

支路布设立体示意图详见图3。

图3 支路布设立体示意图

4 效益分析

4.1 经济效益

工程坡改梯建设后，提高了土地产量，农作物产品除可满足自足外，可种植经济作物，以增加农民收入，促进经济发展。土地种植可结合当地的名优特产，对于提高农民收入效益显著。通过坡改梯工程建设，耕地面积变为564.38hm2，以玉米为例进行分析。工程建设完成后，每公顷可增产月2.22t，因此，每年玉米可增产1252.9t，大大提高了玉米产量，受益人口年均增收约2765元。同时，由于北方地区梯田较少，通过坡改梯工程建设，可在一定程度上发展农业旅游产业，为当地经济建设添砖加瓦。

4.2 生态效益

生态效益主要计算项目实施后的新增蓄水能力和保土能力。根据公司对已实施坡耕地水土流水监测研究成果，综合考虑平均降雨量、侵蚀模数等因素，采用类比法推算，项目区坡耕地流失水156m3/hm2·a，流失土47.34t/hm2·a，梯田保水156m3/hm2·a，保土47.34t/hm2·a。项目实施后，平均每年可拦蓄泥沙2.28万t，集蓄雨水8.80万m3，水土流失有效控制。

4.3 社会效益

根据前述分析，五寨县坡改梯工程建设，可改善农业生产条件，提高项目实施区域的农作物产量，提高居民收入，有利于群众脱贫。同时，在工程实施过程中，可充分吸收当地的剩余劳动力。通过新建干路改善了现状农业的生产条件，有利于当地新农村建设和现代化机械的使用。

5 结 论

五寨县现状主要为坡耕地，根据现场调查，现状水土流失现象较为严重，制约了农业的发展，不利于当地经济水平的快速提升。为了改善这一现状，提出采用坡改梯的方式加以治理，将坡耕地改为梯田，有效控制了水土流失，有利于涵养水土。从经济、生态、社会效益3个方面进行评价，采用坡改梯方式每年新增农业产值200.47万元、保护水土环境，加快新农村建设，效益明显，可在工程实践中加以推广应用。