韓玉峰,趙力毅,李新疆

(黃河水利委員會(huì)天水水土保持科學(xué)試驗(yàn)站,甘肅天水 741000)

微型溝臺(tái)階化整治技術(shù)研究

韓玉峰,趙力毅,李新疆

(黃河水利委員會(huì)天水水土保持科學(xué)試驗(yàn)站,甘肅天水 741000)

微型溝;臺(tái)階化;整治工程;中山溝流域

微型溝臺(tái)階化整治工程是小流域綜合治理中治溝工程的一項(xiàng)研究成果。以中山溝流域?yàn)檠芯繀^(qū),介紹了適宜進(jìn)行微型溝臺(tái)階化整治的溝道條件和整治技術(shù)。在整治后的臺(tái)階地種植“下曲葡萄”并進(jìn)行效益評(píng)價(jià),結(jié)果表明:微型溝臺(tái)階化整治工程是一項(xiàng)既能保持水土又能增加耕地面積的新型溝道治理措施。

微型溝臺(tái)階化整治工程是通過(guò)人工改造,將破碎的溝道整治成梯田化臺(tái)階地的過(guò)程。微型溝即侵蝕溝中的切溝和中小型沖溝。在黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū),溝道長(zhǎng)度0.2～2.5 km、寬 3～50m、深 5～40m、縱比降 15%以下、溝坡坡度小于 35°、分布密度1.85～6.32條/km2、溝壑密度 1.5～3.0 km/km2,且治理程度在65%以上、坡面梯化程度 70%以上、沒有大的水流進(jìn)入的溝道,適宜進(jìn)行臺(tái)階化整治。在其他土壤侵蝕地區(qū),整治的微型溝規(guī)?？筛鶕?jù)當(dāng)?shù)氐匦螚l件合理確定。

1 研究背景

1.1 項(xiàng)目背景

微型溝臺(tái)階化整治工程是國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃“寬谷丘陵區(qū)農(nóng)牧綜合開發(fā)模式研究與示范”課題中溝道治理與開發(fā)研究中的重要內(nèi)容之一。課題研究期間,研究人員對(duì)甘肅省天水市中山溝流域的部分溝道進(jìn)行了治理,總結(jié)了工程設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施、示范推廣和效益分析的經(jīng)驗(yàn)。2009年課題中期評(píng)估時(shí),微型溝臺(tái)階化整治成果被中科院專家評(píng)價(jià)為“亮點(diǎn)”之一,為寬谷丘陵區(qū)溝道水土流失治理與開發(fā)利用提供了示范樣板。

1.2 微型溝整治工程的作用與意義

經(jīng)過(guò)3年左右的時(shí)間,甘肅天水市中山溝流域微型溝臺(tái)階化整治工程建設(shè)取得了成效,發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益,是當(dāng)前溝道治理與生產(chǎn)利用相結(jié)合的一個(gè)成功事例。微型溝臺(tái)階化整治工程在防治溝道水土流失、增加耕地面積、提高雨洪利用率、增加農(nóng)民收入、改善農(nóng)村環(huán)境等方面發(fā)揮了明顯的作用,尤其在促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村和清潔小流域建設(shè)方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。第一,在生態(tài)建設(shè)方面,微型溝臺(tái)階化整治工程改變了溝道原始形態(tài)和原始水流通道,降低了溝道比降,縮短了坡長(zhǎng),抬高了侵蝕基準(zhǔn)面,調(diào)整了流域水文網(wǎng)絡(luò),改變了溝道匯流的地形因子,減緩了徑流流速,延長(zhǎng)了匯流時(shí)間,減輕了雨洪徑流沖刷,具有明顯的減水減沙作用。第二,在溝道內(nèi)種植農(nóng)作物或栽植經(jīng)濟(jì)林,能夠增加地面植被覆蓋和攔截坡面徑流,既保持了水土又改善了環(huán)境。第三,整治工程實(shí)現(xiàn)了雨洪資源的就地利用,通過(guò)合理利用溝道內(nèi)水分,既解決了溝道植物生長(zhǎng)缺水的問題,又增加了作物和果木產(chǎn)量。第四,整治工程增加了耕地面積,提高了當(dāng)?shù)厝罕姷氖杖胨健?/p>

2 研究區(qū)概況

甘肅省天水市麥積區(qū)中山溝流域,介于東經(jīng) 105°55′15″—105°56′33″、北緯 34°33′44″— 34°35′51″之間,屬黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū),流域面積 4.91 km2,海拔 1 085— 1 621m,地勢(shì)西北高東南低,相對(duì)高差 536m。流域內(nèi)梁峁連綿,地形破碎,土壤侵蝕以水蝕為主,兼有重力侵蝕,林草覆蓋率為 78%,水土流失治理度達(dá) 98.74%,屬大陸性半濕潤(rùn)半干旱氣候區(qū),年降水量 547.5mm,降水少而集中、年際變化大、年內(nèi)分配極不均勻,汛期降水量占年降水量的 63.1%,年蒸發(fā)量 1 300mm,約為年降水量的2.4倍。

中山溝流域范圍涉及天水市麥積區(qū)社棠鎮(zhèn)東山村和下曲村,流域內(nèi)有耕地 21.64 hm2,總?cè)丝诩s 2 700人(526戶)。自2005年起,經(jīng)過(guò) 5年左右的水土流失治理,流域內(nèi)植被覆蓋率由61%提高到 78%,水土流失治理度由 77.21%提高到 98.74%,侵蝕模數(shù)由 2 500 t/(km2?a)減少到 1 900 t/(km2?a),年人均純收入由 1 766元提高到 2 809元,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率達(dá)12.3%,其中經(jīng)臺(tái)階化整治后原來(lái)無(wú)效益或者負(fù)效益的溝道產(chǎn)生的效益占流域經(jīng)濟(jì)效益的 17%。

3 微型溝臺(tái)階化整治技術(shù)

3.1 工程設(shè)計(jì)

微型溝臺(tái)階化整治工程由溝坡臺(tái)階和溝底臺(tái)階兩部分組成。其設(shè)計(jì)原理與坡改梯相同,但受地形因素的限制,田面寬度、田坎高度等參數(shù)與梯田設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有所不同。因坡面坡度較大、田面寬度相對(duì)較小,溝坡臺(tái)階地的田坎高度要大于溝底臺(tái)階地田坎高度。溝底臺(tái)階的設(shè)計(jì)可視溝道縱比降大小參照梯田設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,同時(shí)要適當(dāng)修建排澇渠道,防止因地下水位過(guò)高抑制旱生植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育。整治工程施工時(shí),要求田面平整、田坎堅(jiān)實(shí),將表層熟土剝離后另置,待修完后覆于臺(tái)階地表面。溝道臺(tái)階地縱斷面示意圖見圖 1,橫斷面示意圖見圖 2,平面示意圖見圖 3。

圖1 溝道臺(tái)階地縱斷面示意圖

圖1中:θ為原坡面坡度;α為臺(tái)階地田坎坡度;H為臺(tái)階地田坎高度為原坡面斜長(zhǎng)為臺(tái)階地田面毛寬;B為臺(tái)階地凈寬;b為田坎占地寬。

圖2 溝道臺(tái)階地橫斷面示意圖

3.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

(1)設(shè)計(jì)暴雨標(biāo)準(zhǔn) P=10%,24 h最大降雨量 100mm。

圖3 溝道臺(tái)階地平面示意圖

(2)臺(tái)階地挖方區(qū)生土深翻厚度不小于 0.3m,熟土還原厚度不小于 0.2m。

3.3 設(shè)計(jì)規(guī)格

黃土丘陵溝壑區(qū)微型溝臺(tái)階化整治工程設(shè)計(jì)主要以原坡面坡度為控制因素,隨著坡度的增加,田面寬度逐漸減小,田坎高度逐漸增加,工程設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。受溝道地形、土質(zhì)等因素的影響,不同溝道的具體參數(shù)可適當(dāng)調(diào)整。

表1 微型溝臺(tái)階化整治工程設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)臺(tái)階地田面寬度的確定。從便于修筑、耕作和灌溉的角度出發(fā),設(shè)計(jì)時(shí)參照《基本農(nóng)田建設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》,流域上游段臺(tái)階地田面寬度一般在 8～40m之間。緩坡田面較寬,陡坡田面較窄。

(2)臺(tái)階地地埂指標(biāo)。根據(jù)防御暴雨設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),一般情況下田埂頂寬為 0.3～0.5m,內(nèi)坡比為 1∶1,外坡比為 1∶1～1∶0.4。有的地塊寬度太窄,可不設(shè)田埂,建成反坡田面即可。

(3)施工工序。施工工序依次為:定埂坎線—清坎基—夯實(shí)坎基—堆表土—挖生土—運(yùn)生土—筑坎培埂—填土整平—深翻施肥—還表土—耙耱—驗(yàn)收。

(4)管理與養(yǎng)護(hù)。管理與養(yǎng)護(hù)時(shí)的注意事項(xiàng)包括:每年汛期發(fā)生較大暴雨后,需對(duì)臺(tái)階地進(jìn)行檢修,如發(fā)現(xiàn)埂坎有缺口、穿洞等損毀現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)修;如發(fā)現(xiàn)因降雨造成的線狀侵蝕或細(xì)溝狀侵蝕,要及時(shí)取土填平;臺(tái)階地修筑后,要在挖方部位增施有機(jī)肥和土壤改良劑,深耕30 cm左右,以促進(jìn)土壤熟化;因地制宜,選種適生農(nóng)作物或經(jīng)濟(jì)林果,合理輪作。在中山溝流域微型溝整治后的臺(tái)階地上種植的“下曲葡萄”已逐漸形成地方品牌。

4 整治工程效益評(píng)價(jià)

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

中山溝流域微型溝臺(tái)階化整治工程的實(shí)施,將原先不能利用的溝坡地和溝床開發(fā)為耕地,不僅增加了耕地面積,而且產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò) 3～5年的管理養(yǎng)護(hù),通過(guò)采取熟土還原等措施,整治后的溝道臺(tái)階地可產(chǎn)生與同類地區(qū)相同面積梯田相近的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)研究人員測(cè)算,在整治后的溝道臺(tái)階地上種植以“下曲葡萄”為主的經(jīng)濟(jì)林果,每年經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)3.41萬(wàn)元 /hm2。

(1)投資估算。根據(jù)天水市土地整治工程投資定額,微型溝臺(tái)階化整治工程單位面積的投資額為 7 500元/hm2,按 20年使用年限計(jì)算,折合每年工程建設(shè)投資 375元/hm2。此外,臺(tái)階地及地上附著物的管理費(fèi),包括工程維修、苗木采購(gòu)、田間管理(農(nóng)藥、化肥等)投入為 4 500元 /(hm2? a)。因此,整治工程單位面積投入共計(jì) 4 875元 /(hm2?a)。

(2)效益分析。在整治后的臺(tái)階地上種植葡萄等經(jīng)濟(jì)林果,經(jīng)濟(jì)效益良好。溝道整治后實(shí)現(xiàn)了雨水的就地?cái)r蓄下滲,基本解決了葡萄生長(zhǎng)所需水分,為葡萄生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件。但是,對(duì)于新修臺(tái)階地來(lái)說(shuō),土壤熟化需要一定的時(shí)間,因此建成后前兩年產(chǎn)量偏低,第三年及以后葡萄等經(jīng)濟(jì)林果產(chǎn)量可逐步達(dá)到相同條件下梯田的產(chǎn)量水平。建成初期(前兩年)臺(tái)階地的葡萄產(chǎn)量為 0.8萬(wàn) ～1.0萬(wàn) kg/hm2,第三年以后就可逐步達(dá)到 1.5萬(wàn) kg/hm2。按照當(dāng)前葡萄的市場(chǎng)價(jià)格 2.6元/kg計(jì)算,臺(tái)階地上單位面積葡萄園年收益為 3.41萬(wàn)元/hm2。微型溝臺(tái)階化整治后臺(tái)階地與梯田葡萄產(chǎn)量對(duì)比見圖 4,臺(tái)階地經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算結(jié)果見表 2。

圖4 中山溝流域微型溝整治后臺(tái)階地與梯田葡萄產(chǎn)量對(duì)比

表 2 中山溝流域微型溝整治后臺(tái)階地經(jīng)濟(jì)效益

4.2 生態(tài)效益

中山溝流域微型溝臺(tái)階化整治工程的建設(shè)改變了溝道原始地貌,減緩溝道比降,縮短坡長(zhǎng),抬高侵蝕基準(zhǔn)面,減輕雨洪徑流沖刷,具有明顯的減水減沙作用。通過(guò)栽植作物或經(jīng)濟(jì)林果,增加了植被覆蓋,攔截了坡面徑流,保持了水土,改善了生態(tài)環(huán)境。據(jù)研究人員觀測(cè),在 20年一遇降水(P=5%)條件下,整治后的微型溝沒有出現(xiàn)臺(tái)階地垮塌和附著物(葡萄)倒伏等現(xiàn)象,說(shuō)明其減水減沙效益良好。同時(shí),臺(tái)階地林果化建設(shè)增加了植被覆蓋率,改善了空氣質(zhì)量,增加了生態(tài)效益。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)微型溝臺(tái)階化整治工程是一項(xiàng)既保持水土又增加耕地面積的新型溝道治理措施,是緩解黃土丘陵溝壑區(qū)人地矛盾的一項(xiàng)新舉措。

(2)微型溝臺(tái)階化整治工程的適宜條件為:溝道長(zhǎng)度 0.2～2.5 km2,寬 3～50m,深 5～40m,縱比降 15%以下,溝坡坡度小于 35°,流域治理程度65%以上,坡面梯化程度 70%以上,沒有大的水流進(jìn)入的溝道。

(3)微型溝臺(tái)階化整治工程的實(shí)施,一方面,增加了當(dāng)?shù)厝罕姷慕?jīng)濟(jì)收入,改善了農(nóng)村居住環(huán)境,對(duì)于社會(huì)主義新農(nóng)村和清潔小流域建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義;另一方面,既保持了水土又改善了環(huán)境,生態(tài)效益顯著,開發(fā)利用前景廣闊。Yellow River Conservancy Commission,Tianshui,Gansu 741000,China)(50)

Techniques o f Terraced Treatment of M initype Gullies

HAN Yu-feng,ZHAO Li-yi,LIXin-jiang
(Tianshui Scientific Experimental Station of Soil and Water Conservation,

The terraced treatmentprojectofminitype gullies is a study resultof small watershed integrated treatment.The paper introduces thegully condition and treatment techniques that suitable for terraced treatment inm initypegu llies by taking Zhongshangou Watershed as a study area.We plants Xiaqu grapes on terraced fields after treatmentand evaluates the benefits.The outcomes show that the terraced treatment project ofminitype gullies is ameasure of new-type gully treatment that can notonly conserve soil and water,butalso increase the area of cu ltivated land.

minitype gully;terraced;treatment project;ZhongshangouWatershed

S157

C

1000-0941(2011)04-0050-03

韓玉峰(1963— ),男,甘肅禮縣人,高級(jí)工程師,從事水土保持科研、規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作。

2010-11-19

(責(zé)任編輯 李楊楊)