柴亞凡，周 波，呂忠明，丁紅春

(1．甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅 蘭州730020;2．涇川縣水土保持工作局，甘肅 涇川744300)

(責(zé)任編輯 徐素霞)

黃土高原溝壑區(qū)和黃土高原殘塬溝壑區(qū)交接地帶，溝壑縱橫，梁峁蜿蜒，塬面地勢(shì)平坦，溝壑下切較深。其中，塬面治理程度較高，攔蓄能力強(qiáng)，水土流失基本得到遏制;而溝坡和溝谷紅土母質(zhì)垂直節(jié)理發(fā)育，結(jié)構(gòu)疏松，植被稀疏，難于治理，水土流失嚴(yán)重［1］，這主要是由于紅土瀉溜區(qū)域缺乏行之有效的防治措施。

甘肅省平?jīng)鍪袥艽h田家溝小流域從20 世紀(jì)五六十年代開(kāi)始就陸續(xù)開(kāi)展了紅土瀉溜面的水土流失防治研究和實(shí)踐，積累了中低產(chǎn)田改造、坡改梯配置建設(shè)、溝臺(tái)地引洪漫灌、溝道壩系布設(shè)以及抗旱造林技術(shù)等治理經(jīng)驗(yàn)，形成了獨(dú)特的治理模式，但是多年來(lái)對(duì)于自己的治理經(jīng)驗(yàn)和成果缺乏科學(xué)總結(jié)。

本研究以田家溝小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過(guò)查閱基礎(chǔ)資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查對(duì)紅土瀉溜面的侵蝕特征和防治措施進(jìn)行了對(duì)比分析和總結(jié)，篩選出了立體防護(hù)、景觀遮蔽、溝坡兼治、溝道鎖定、坡腳固定共5 種治理模式，并對(duì)其進(jìn)行總結(jié)和提煉，以期為黃土高原殘塬溝壑區(qū)紅土瀉溜面治理探索出行之有效的防治模式，也為同類地區(qū)開(kāi)展水土流失防治提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

1．1 自然概況

田家溝小流域位于甘肅省平?jīng)鍪袥艽h北部，距縣城3 km，是涇河的一級(jí)支流，海拔1 027．9—1 374．1 m，流域總面積56．3 km2，主溝道呈“V”形，長(zhǎng)17．3 km，平均比降為2．33%，溝壑密度1．64 km/km2。流域年平均氣溫10．1 ℃，年均降水量514．5 mm，年均蒸發(fā)量1 237．9 mm，最大凍土深55 cm。溝谷中下部為紅土，上部覆蓋黃土，主溝道下游巖石裸露。流域內(nèi)天然植被多為旱生植物，包括禾本科、豆科和菊科等植物共100 多種，人工栽植喬灌木種類繁多，資源豐富。

1．2 水土流失現(xiàn)狀

侵蝕類型主要有水力侵蝕和重力侵蝕，主要分布于塬面、溝坡和溝道兩側(cè)。塬面以層狀面蝕和細(xì)溝狀面蝕為主。溝道內(nèi)侵蝕以溝頭前進(jìn)、溝底下切、溝岸擴(kuò)張為主，并相繼交替發(fā)生，是主要的產(chǎn)沙區(qū)［2］。

1．3 水土保持現(xiàn)狀

田家溝小流域從20 世紀(jì)五六十年代就開(kāi)始了水土流失防治工作，在水土保持措施配置、科技應(yīng)用等方面進(jìn)行了大量的實(shí)踐研究，通過(guò)修筑梯田、改建溝道、建壩淤地、植樹(shù)造林等，使該流域變成了林茂糧豐的綜合生產(chǎn)基地。通過(guò)水土保持科技示范園項(xiàng)目以及黃河水保生態(tài)工程試點(diǎn)壩系田家溝壩系建設(shè)項(xiàng)目等，積累了山地坡改梯中低產(chǎn)田改造、山地梯田配置建設(shè)、溝臺(tái)地引洪漫灌、溝道修筑谷坊、淤地壩抬高溝道侵蝕基點(diǎn)控制溝岸擴(kuò)張以及抗旱造林技術(shù)等經(jīng)驗(yàn)，形成了自己獨(dú)特的治理模式。

2 紅土瀉溜侵蝕的概念及特點(diǎn)

2．1 紅土瀉溜侵蝕的概念

本文所指的“紅土”，主要是指第四紀(jì)紅色黏土的沉積物，是當(dāng)?shù)厝罕姷母欧Q。黃土溝谷中由紅土構(gòu)成的瀉溜坡面，由于冬春凍融變化引起收縮以及物理風(fēng)化作用所產(chǎn)生的巖屑受重力作用向坡腳滾溜而發(fā)生瀉溜，這種以重力作用為主的侵蝕方式，稱為瀉溜侵蝕［3］。這種侵蝕方式廣泛分布在整個(gè)隴東高原的溝壑中，且隨著區(qū)域自然條件的差異，溝壑發(fā)展程度的不同，瀉溜侵蝕發(fā)展的嚴(yán)重程度也不一致。因?yàn)檫@種侵蝕多發(fā)生在土壤黏粒含量大于30%、坡度在45° ～75°之間的第四紀(jì)紅黏土地層上，所以常稱這種侵蝕發(fā)生的坡面為“紅土瀉溜面”［4］。

2．2 紅土瀉溜面的侵蝕特點(diǎn)

(1)連續(xù)而持久的循環(huán)作用。瀉溜侵蝕以重力和熱力為主導(dǎo)營(yíng)力，與水蝕、風(fēng)蝕和重力侵蝕相比，它是一種比較連續(xù)而持久的侵蝕方式，時(shí)間上無(wú)明顯間斷，空間分異也不明顯。

(2)自然逆轉(zhuǎn)比較困難。瀉溜侵蝕常出現(xiàn)于坡度較大的谷坡部位，受上游來(lái)水的影響，瀉溜發(fā)生部位很難形成和保持疏松通透的表土層，因此透水和持水性都比較差，加之坡面水熱變化劇烈，對(duì)植被的生長(zhǎng)極為不利。

(3)影響因素復(fù)雜多樣，常與其他侵蝕方式相互疊加，相互加劇侵蝕。瀉溜侵蝕受重力、水力、風(fēng)力、地形、土質(zhì)、植被、溫差和水熱變化過(guò)程等多種因素的影響，常與面蝕、溝蝕和重力侵蝕疊加在一起，往復(fù)不斷，相互加劇侵蝕［5］。

2．3 紅土瀉溜侵蝕過(guò)程

紅土瀉溜侵蝕的過(guò)程主要有裂隙產(chǎn)生、疏松層形成和瀉溜發(fā)生共3 個(gè)階段。裂隙是瀉溜侵蝕的最初階段，可分為縱向裂隙與交錯(cuò)裂隙:前者是指隨著巖體緩慢失水而收縮，產(chǎn)生垂直于巖面的裂紋;后者是由于外界氣溫冷暖驟變，使巖體中的水分及溫度也隨之急劇變化而產(chǎn)生的平行或斜交于巖面的裂紋，致使巖體表層呈鱗片狀相互分離。裂隙形成后，由于外界水熱條件的變化促使細(xì)小的塊狀巖體不斷分裂成碎小的巖屑，形成疏松層。疏松層附著于巖面之上，處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，一旦遭到破壞，大量巖屑不斷地沿坡面向下滾動(dòng)、滑落產(chǎn)生瀉溜。上部巖屑瀉落過(guò)程中與下部巖屑發(fā)生撞擊，破壞了下部巖屑的穩(wěn)定性，使下部疏松層也同時(shí)發(fā)生瀉溜，如此周而復(fù)始地進(jìn)行著，直到坡角小于該類物質(zhì)的休止角時(shí)，才逐漸減緩或停止［5］。

3 紅土瀉溜面防治模式

3．1 立體防護(hù)模式

立體防護(hù)模式即上攔—下?lián)酢懈采w的治理模式。該治理模式也是田家溝小流域內(nèi)對(duì)于紅土瀉溜面治理最常采用的一種模式。一是在坡面上部修筑梯田或水平臺(tái)(水平階)，通過(guò)種植農(nóng)作物或者布設(shè)植物措施以改變坡面水熱環(huán)境，就地?cái)r蓄，增加入滲;二是在坡腳處錯(cuò)位密植耐埋壓、耐瘠薄的灌木，攔截坡積物，固定坡腳，使紅土瀉溜坡面坡度趨緩，外側(cè)栽植當(dāng)?shù)剡m生的新疆楊、旱柳等高大喬木，以改善景觀;三是在攔截上游來(lái)水、穩(wěn)定坡腳的基礎(chǔ)上，在瀉溜坡面上播撒草籽或者栽植灌木，通過(guò)對(duì)裸露坡面的植被覆蓋，改善坡面水熱環(huán)境，增強(qiáng)坡面抗蝕和抗沖性。

干濕、冷熱、凍融交替都是影響紅土瀉溜侵蝕的主要外在因子，而植被的營(yíng)造，勢(shì)必對(duì)這些因子產(chǎn)生影響。根據(jù)試驗(yàn)研究，裸露的紅土瀉溜面被植被覆蓋后，水分變異和地溫變化趨于緩和，這在一定程度上削弱了干濕交替和冷熱變化對(duì)瀉溜侵蝕的觸發(fā)作用［6］。

根據(jù)試驗(yàn)研究，在紅土瀉溜面營(yíng)造的植被郁閉后，蓄水?dāng)r泥效益十分顯著。而且坡腳植被對(duì)來(lái)自上方的滑塌體可直接攔截，使瀉溜坡坡度趨緩［7］。

3．2 溝坡兼治模式

田家溝小流域壩系工程自2003年開(kāi)始建設(shè)，目前共有骨干壩9 座、中型淤地壩12 座、小型淤地壩13座，總控制面積55．93 km2，總庫(kù)容751 萬(wàn)m3，滯洪庫(kù)容525 萬(wàn)m3，攔泥庫(kù)容226 萬(wàn)m3。該流域壩系工程也是黃土高原水土保持生態(tài)工程試點(diǎn)壩系之一，工程建成后攔泥、蓄水、淤地、防洪、改善交通和經(jīng)營(yíng)作用十分顯著。對(duì)于此類有壩系工程的紅土瀉溜溝道，在壩系工程攔蓄的基礎(chǔ)上，將壩系工程控制范圍內(nèi)溝道兩側(cè)的紅土瀉溜坡面采用立體防護(hù)治理模式進(jìn)行治理，對(duì)建壩形成的壩肩削坡開(kāi)階，對(duì)馬道進(jìn)行綠化，以提升景觀效果，這樣不僅可以構(gòu)建溝坡兼治的立體防治體系，還可以極大地提高壩系的攔蓄效益。

3．3 溝道鎖定模式

根據(jù)調(diào)查，刺槐作為當(dāng)?shù)匾N植物，在流域內(nèi)長(zhǎng)勢(shì)良好、分布較廣，尤其是在荒溝溝口處多呈集中連片分布，而且刺槐具耐埋壓、耐貧瘠的優(yōu)勢(shì)，利用這些優(yōu)點(diǎn)，采用補(bǔ)植等方式，在荒溝溝口處集中連片栽植刺槐，可以起到鉚鎖溝口、攔蓄泥沙的作用，在此基礎(chǔ)上在溝道內(nèi)布設(shè)土柳谷坊，可進(jìn)一步提高攔蓄效益。

3．4 坡腳固定模式

對(duì)于坡長(zhǎng)較短、坡積物較多的紅土瀉溜坡面，在不穩(wěn)定的坡腳可以埋設(shè)水泥植樹(shù)圈或者廢舊輪胎，待穩(wěn)定后在其中栽植苗木。這種栽植方式不僅能夠穩(wěn)定坡面，攔截坡積物，提高苗木成活率，還兼有保水保肥的作用。

根據(jù)試驗(yàn)研究，在紅土瀉溜坡面布設(shè)植物措施以后，紅土瀉溜坡面土壤容重逐漸減小，總孔隙度逐漸增加，有機(jī)質(zhì)、水穩(wěn)性團(tuán)粒和速效養(yǎng)分等含量都有一定程度的提高［7］。

3．5 景觀遮蔽模式

對(duì)于坡度較大，生物措施難以布設(shè)的紅土瀉溜面，在上攔的基礎(chǔ)上，在坡腳內(nèi)側(cè)栽植沙棘、酸棗等灌木固持坡腳，外側(cè)錯(cuò)位栽植新疆楊、旱柳等冠型較大的高大喬木對(duì)陡峭的紅土瀉溜面進(jìn)行遮蔽，以提升景觀效果。尤其是對(duì)于公路周邊和離村鎮(zhèn)較近的瀉溜坡面，更適宜采用這種治理模式。

4 結(jié)論與討論

(1)該技術(shù)主要是針對(duì)形成紅土瀉溜的“裂隙—疏松層—瀉溜”三個(gè)階段，通過(guò)控制坡面水熱環(huán)境、穩(wěn)定坡腳、增加坡面覆蓋，以控制紅土瀉溜坡面的水土流失。其主要措施是在紅土瀉溜面頂部布設(shè)攔蓄防護(hù)工程，坡腳布設(shè)攔擋工程，坡面布設(shè)植物措施和護(hù)坡工程。

(2)篩選出了立體防護(hù)、景觀遮蔽、溝坡兼治、溝道鎖定、坡腳固定等5 種具有代表性的紅土瀉溜面治理模式，為殘塬溝壑區(qū)紅土瀉溜面的治理探索出了行之有效的途徑。這些防治模式的推廣應(yīng)用也將為同類地區(qū)開(kāi)展水土流失防治提供理論參考和技術(shù)支撐。

(3)針對(duì)紅土瀉溜面的侵蝕特點(diǎn)，建議治理時(shí)應(yīng)當(dāng)全面規(guī)劃、綜合治理，工程措施與生物措施并重，最關(guān)鍵的是要穩(wěn)定坡腳和溝床。對(duì)于暫時(shí)相對(duì)穩(wěn)定的瀉溜坡面，也應(yīng)納入保護(hù)治理范圍，否則日積月累，相對(duì)穩(wěn)定的紅土瀉溜坡面將趨于不穩(wěn)定。

［1］曾伯慶，馬文中，張治國(guó)，等．三趾馬紅土瀉溜侵蝕規(guī)律研究［J］．中國(guó)水土保持，1991(7):21-25，51．

［2］李裕后．黃土高原瀉溜侵蝕的分布特征［J］．中國(guó)水土保持，1989(9):33-35．

［3］涂安千．“紅土”陡坡的瀉溜侵蝕及其防治［J］．水土保持通報(bào)，1981(4):10-12．

［4］王德賢．瀉溜侵蝕的防治問(wèn)題［J］．人民黃河，1965(1):28．

［5］王斌科．海東黃土區(qū)的瀉溜侵蝕［J］．中國(guó)水土保持，1990(5):25-26．

［6］胡建忠．沙棘——一種防治紅土瀉溜侵蝕的優(yōu)良樹(shù)種［J］．林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，1993(1):5-6．

［7］胡建忠，王愿昌，張鑒．沙棘對(duì)瀉溜紅土的改良及其生長(zhǎng)規(guī)律［J］．水土保持通報(bào)，1993，13(4):44-46．