榆林市黄家圪崂水土保持示范园建设方案探析

白进文，申小花

（1.榆林市水利信息与水文勘测中心，陕西 榆林 719000；2.米脂县水利局，陕西 米脂 718100）

榆林市榆阳区黄家圪崂水土保持项目区位于毛乌素沙漠与黄土高原的交接地带，由于多年的水土保持治理，项目区生态面貌保持良好。为了促使项目区成为黄土高原的水土保持示范园，需对其建设方案进行探讨。

1 概况

项目区位于毛乌素沙漠与黄土高原的交接地带，从西北向东南缓倾，沟壑纵横，梁峁起伏，属典型的黄土丘陵沟壑区[1]。项目区有4条沟道，沟壑密度1.49 km/km2，沟道断面多为“V”形，少部分为“U”形或复“U”形，塬、梁、峁多为农耕地，川地多为果园和居民地。项目区总面积2.74 km2，其中＜5°的土地面积为6.91 hm2，占总面积的2.52%；5°～8°的土地面积为38.94 hm2，占总面积的14.19%；8°～15°的土地面积为43.91 hm2，占总面积的16.00%；15°～25°的土地面积为146.25 hm2，占总面积的53.28%；25°～35°的土地面积为38.46 hm2，占总面积的14.01%。

2 水土流失现状与存在问题

2.1 水土流失现状

项目区内土壤主要为黄绵土，根据地形分布于区内的塬、坡、台、峁。区内黄绵土由于水热条件的限制，矿物风化较差，黏化作用也很弱，与母质比较，土壤中增加的黏粒不多，土体中的石灰在成土过程中有一定程度的淋溶和淀积，但因黄土层疏松深厚，没有形成明显的钙积层[2]；局部覆盖有风沙土，有机质含量少，黏结力差，持水力低，耐蚀力小，在雨滴的打击下，土壤易板结，从而形成地表径流，引发沟蚀。项目区内人为开发较大，植被类型为温带干旱半干旱草原植被，天然植被呈退化趋势；天然植被主要有胡枝子、柠条、沙棘、酸枣、白蒿、沙蒿、沙米、沙柳、沙竹、沙蓬、花棒和踏郎等沙生植被，低洼处分布有旱柳、杨树等乔木；人工种植的植物主要有紫穗槐、紫花苜宿、柠条、沙棘、草木樨和油松等。

项目区属于国家级水土流失重点预防区（黄河多沙粗沙国家级水土流失重点治理区），水土流失量主要来自原有地貌河谷阶地、坡耕地、荒草地和疏林地区域，土壤流失强度以中度、强度侵蚀为主，主要有以面蚀为主、面积大、时空分布集中、潜在危害大等特点[3]。项目区总土地面积为2.74 km2，水土流失面积为2.71 km2，占总土地面积的98.89 %。其中，轻度流失面积66.74 hm2，占总面积的24.59%；中度流失面积147.32 hm2，占总面积的54.28 %；强烈流失面积46.44 hm2，占总流失面积的17.11%；极强烈流失面积10.94 hm2，占总流失面积的4.03%。项目区土壤侵蚀模数为4 623 t（/km2·a），年土壤侵蚀量为1.25万t。

多年来，项目区加强水土保持建设。截至2019年，营造水土保持林27.52 hm2，共治理面积27.52 hm2，水土流失治理程度为10.14%。

2.2 存在问题

通过前期的综合治理，在提高小流域内经济、生态、社会效益上有了一定的成果，但尚有一定的坡面水土流失还没有得到有效控制。存在问题主要表现在以下4个方面。

（1）水土保持的基础性工作还非常薄弱，土地利用不合理，管理手段相对滞后，现代化水平不高。

（2）治理手段单一，没有形成沟道工程措施和生物措施相结合、治坡和治沟相结合的综合水土保持治理手段。

（3）水土保持治理定位仅满足保水保土，没有将水土保持生态治理与旅游观光、科教宣传、产业发展结合起来，使得水土保持治理功能单一。

（4）缺乏治理资金，每年投入的水土保持专项资金有限，致使治理措施标准低、规模小，不能连区连片，治理难度逐渐增大，达不到良好的水土流失治理效果。

3 示范园建设措施

目前，无论是从经济发展条件还是从市场需求来看，榆林市都已经具备了由传统农业向现代农业转型的基础。现代科技水土保持示范园的建立，不仅为全市农业生产理念、生产手段和生产方式的转型提供了有效的示范载体，也为践行青山绿水就是金山银山的理念奠定现实基础。

3.1 措施布局

根据可研规划，本次实施区域可分为农业产业示范区、生态自然修复区、生态景观示范区3个功能区。根据项目区水土流失特点和示范园建设目标，针对不同功能区采取相应的防治措施，各功能区措施具体布局情况如下。

（1）农业产业示范区。面积16.11 hm2，布置水土保持措施为经果林建设，建设经果林16.11 hm2，栽植大扁杏26 855株。

（2）生态自然修复区。面积194.45 hm2，布置水土保持措施为疏林地封禁、疏林地补植、沟头防护，封禁面积166.55 hm2，补植樟子松9 226 株、紫穗槐3 826株，沟头防护0.8 km。

（3）生态景观示范区。面积63.91 hm2，布置水土保持措施为水土保持林建设，建设水土保持林57.37 hm2、水土保持乔木林20.87 hm2、水土保持灌木林36.50 hm2，栽植樟子松17 406 株、侧柏17 406株、沙棘91 250株。

3.2 工程措施典型设计

本项目主要工程措施为沟头防护0.8 km和排水沟建设。

3.2.1 沟头防护

依据当地多年降雨情况，按照《水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术》（GB/T16453.3-2008），采用10 a一遇6 h最大暴雨设计，能拦蓄沟头以上坡面所产生的地表径流和泥沙[4]。

根据该流域的实际情况，本次治理采用围埂式蓄水型沟头防护工程，就是在沟头以上一定距离处，围绕沟头修筑土埂，拦蓄塬面来水，制止径流进入沟道。根据项目区现状，设计沟头围埂3处，规格分别为L1长0.25 km、L2长0.25 km、L3长0.30 km。

（1）来水量。其计算公式为：

式中：W为来水量（m³）；F为沟头以上集水面积（hm²）；R为10 a一遇3 h最大降雨量（mm），取48.7 mm；K为径流系数，取0.17。

（2）围埂断面、位置。根据《水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术》，围埂断面为土质梯形断面，位置距沟头3～5 m。设计项目区内围埂埂高1.0 m，顶宽0.5 m，内外坡比均为1∶1。

（3）围埂蓄水量。其计算公式为：

式中：V为围埂蓄水量（m³）；L为围埂长度（m）；B为回水长度（m）；H为埂内蓄水深（m）；i为地面比降（%）。

沟头围埂蓄水量示意，如图1所示。

图1 沟头围埂蓄水量示意

将围埂设计参数及现状参数代入以上公式得出围埂水文参数，详见表1。

表1 围埂计算水文参数

由表1可知，围埂蓄水量＞来水量，满足蓄水要求。

在施工中，根据设计要求，确定围埂位置、走向，作好定线。沿埂线上下两侧各宽0.8 m左右，清除地面和埂基杂草、树根、石砾等杂物。开沟取土筑埂，分层夯实，埂体干容量达1.4 t/m³以上。沟中5～10 m处修一挡土墙，防止水流集中。围埂后的蓄水沟如有淤泥，应及时清除以保持其蓄水量。根据项目区内沟壑密度以及沟壑冲蚀程度，沟头防护工程围堰长0.8 km，土方夯实1 200 m³；沟头、沟边种植保土性强的灌木或草类，禁止人畜破坏。

3.2.2 排水沟建设

2015 年，项目区田间路大多为土质，长2.5 km，宽6.0 m，道路两边均未设置排水沟。道路排水沟采用矩形排水沟，底宽、深度均为30 cm，土方开挖1 354.17 m³，水沟边墙和底厚均为0.3 cm，采用M7.5浆砌石砌筑1 125.00 m³。本次田间路改建在2014年实施的1.26 km 田间路（土路）基础上增加路面结构。以2014 年实施田间路作为路床，路床压实4 410 m2，在其上铺设5 cm 厚207.9 m³粗砂垫层作为基层，基层上铺设10 cm 厚透水砖4 158 m2，路面两侧设置C20混凝土路缘石。

3.3 林草措施典型设计

林草措施类型有水土保持林、经济林和道路绿化。

3.3.1 水土保持林

对项目区的荒地进行水土保持林建设。结合项目区立地条件，乔木应当选择耐瘠薄、适生性强、根系发达的侧柏、樟子松，灌木选择沙棘（沙棘分沟坡和沟谷栽植2种），沙棘苗高0.5 m。

水土保持乔木林栽植采用大鱼鳞坑整地，水土保持灌木林采用小鱼鳞坑整地。大鱼鳞坑平面呈半椭圆形，长径1.0 m，短径0.6 m，坑深0.6 m，坑内取土在下沿做成弧状土埂，埂高0.2 m，顶宽0.2 m；小鱼鳞坑平面呈半椭圆形，长径0.6 m，短径0.4 m，坑深0.5 m，坑内取土在下沿做成弧状土埂，埂高0.2 m，顶宽0.2 m。沿等高线布设，上下两行坑口呈“品”字形错开排列。鱼鳞坑穴距和行距根据所栽树种确定，鱼鳞坑两端开挖宽、深各0.2 m 的倒“八”字形截水沟[5]。根据造林地类、造林树种、造林方式、造林地立地条件，水土保持混交林侧柏、樟子松栽植间距为2.0 m×3.0 m，种植密度为1 667 株/hm2；水土保持灌木林沙棘栽植间距为2.0 m×2.0 m，种植密度为2 500 株/hm2，沟坡栽植沙棘31.35 hm2，沟谷栽植沙棘5.15 hm2。全部采用植苗造林，共栽植57.37 hm2，栽种量126 061 株。造林后3 a 内抚育4 次，抚育的主要内容是松土、除草、培垄、定株、修枝、施肥、浇水、喷药等。造林后适时进行松土除草和浇水，成林前每年松土除草2次、浇水3次。

3.3.2 经济林

对项目区的坡耕地进行经济林建设。根据项目区产业发展方向、市场前景和当地群众意愿，经济果木林的树种选用大扁杏，大扁杏品种为“围选一号”。

在项目区坡度较缓、土层较厚、坡面平整的坡地上，进行穴状整地，穴径0.5 m、深0.5 m。根据造林地类、造林树种、造林方式、造林地立地条件的需要，规划在项目区部分坡耕地上营造经济林，造林方式为纯林，栽植间距为2.0 m×3.0 m，造林密度为1 667 株/hm2。采用植苗造林，共栽植16.11 hm2，栽种26 855 株。在造林前开挖圆形果树坑，造林时间分春、秋季栽植，春季3 月10 日左右开始，4 月底结束；秋季10 月初开始，11 月上旬结束。造林后3 a 内进行抚育，造林成活后应适时护苗培土、补植缺苗。在每年的5月中旬新梢生长旺盛期及6—7 月果实生长期各灌溉1次。

3.3.3 道路绿化

对项目区田间路两侧进行绿化，道路绿化2.5 km。依据适地适树原则，结合项目区立地条件和景观要求，选择当地生长好的五角枫和红花槐。苗木之间株距为2 m，道路两侧各植1 行，全部采用植苗造林的方式，共栽植2 500 植，2 种树木各占一半。造林时间为春季栽植，4月10日左右开始，4月底结束，将为当地道路提供一道亮丽的风景线。

3.4 封育治理措施

封育治理措施主要采用围栏封禁、补植、抚育、管护措施，充分利用生态系统的自然修复功能恢复植被。封禁治理面积166.55 hm2，对郁闭度较低的疏林地进行补植，共补植樟子松9 226 株、紫穗槐3 826株。

项目区内部分高陡山坡、沟道，土层较薄，土壤贫瘠，植被稀少，采用全年封禁方案，严禁人畜进入，以利于植被恢复。现状植被覆盖相对较好、坡面较缓的区域，根据当地的气候条件，采用半封的方式进行治理即在保证林木不受破坏的前提下，实行季节性封育，在林木生长季节封山，在林木休眠季节开山。在封禁范围的四周架设混凝土刺铁丝围栏，混凝土桩按桩距3 m、桩高2 m、桩埋深0.5 m 栽置，Φ8铁丝横向4根，以对角2根布设，铁丝网线间距0.2 m，固定在桩柱预置铁丝圈上。共实施封禁网围栏长度0.8 km，设立封禁告示牌1 个。同时，制定护林护草的乡规民约，其内容主要包括封禁制度、开放条件、护林护草人员和村民的责权利、奖励处罚办法，特别规定了严禁毁林、毁草、陡坡垦荒等违法行为。

3.5 生态清洁工程

本项目生态清洁工程是在2018 年实施的生活污水处理设施的基础上改进完善的，在原污水处理池上方增设保温措施。保温棚长30 m、宽4 m，主体采用钢结构，屋面采用钢化玻璃，共需钢拱16根、钢化玻璃343.74 m2。

4 结语

根据黄家圪崂项目区存在的问题，通过讨论，应按照示范园的定位进行补充完善。通过采取沟头防护和水土保持林、经济林、道路绿化以及封育、生态清洁工程等措施，提升项目区水土保持质量和生态观光效果、科技示范效应以及产业发展。项目建成后，不仅可以成为展示当地水土流失防治水平、提升水土保持科技含量的有效平台，还可改变当地产业结构，有力推动黄土高原与沙漠区水土保持与生态建设事业的发展。