劉繼榕

（略陽(yáng)縣水土保持工作站，陜西 略陽(yáng) 723200）

梯田對(duì)涵養(yǎng)水源，提高土地生產(chǎn)力，促進(jìn)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要作用。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委、水利部《全國(guó)坡耕地水土流失綜合治理“十三五”專項(xiàng)建設(shè)方案》，陜西省略陽(yáng)縣白水江被列入2017 年項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施。結(jié)合實(shí)際，現(xiàn)就白水江坡耕地水土流失治理梯坎田方案進(jìn)行探析。

1 概況

白水江項(xiàng)目區(qū)位于秦巴山區(qū)的略陽(yáng)縣白水江鎮(zhèn)，是嘉陵江周邊低山丘陵重點(diǎn)治理區(qū)。項(xiàng)目涉及鐵佛寺村、林家山村、權(quán)力村和梁家灣村等4 個(gè)行政村。土地總面積8.58 km2，人口4597 人，現(xiàn)有坡耕地228.3 hm2，人均基本農(nóng)田0.005 hm2?，F(xiàn)有水土流失面積4.36 km2，占當(dāng)?shù)孛娣e的50.83%。土壤侵蝕類型以中度和強(qiáng)度為主，平均土壤侵蝕模數(shù)為2854 t/（km2·a），年均土壤侵蝕量1.24 萬t。水土流失地塊主要來源于坡耕地、疏林地和荒山荒坡。

2 水土特點(diǎn)與存在問題

2.1 水土特點(diǎn)

項(xiàng)目區(qū)系昆侖秦嶺地槽褶皺系南秦嶺加里東褶皺帶晉寧運(yùn)動(dòng)后形成了略陽(yáng)至勉縣的深斷裂帶[1]，山勢(shì)較陡，高差懸殊，坡面溝系發(fā)育。經(jīng)多水系沖積和坡積雙重影響，形成了土層深厚的坡耕地和溝臺(tái)地，主要分布在河溝兩岸。土壤多為棕壤、黃棕壤土，山頂、半山以粗骨性黃棕壤為主，透氣性好，有機(jī)質(zhì)含量中等。耕地土層深厚，平均在10 m 左右，便于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和實(shí)施坡改梯工程。坡耕地占耕地面積的91.83%，面積相對(duì)集中成片，地面坡度多在5°～15°之間，易于實(shí)施。

2.2 存在問題

略陽(yáng)縣坡耕地主要存在以下問題：一是梯田面積較少。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)山高坡陡，坡耕地占總耕地比重較大，治理難度大；二是梯田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低。梯田配套水系工程、道路措施不到位，未充分發(fā)揮治理效益。已有梯田大多為老舊梯田，梯田田面不平整，地塊窄小，田坎單薄，損毀嚴(yán)重，不利于抗旱增產(chǎn)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化；三是現(xiàn)有梯田的綜合經(jīng)營(yíng)及開發(fā)利用程度不夠。坡耕地水土流失綜合治理措施科技含量不高，缺乏有效的治理坡耕地水土流失的新方法和新模式。治理缺乏綜合性，重建設(shè)，輕管護(hù)，經(jīng)營(yíng)開發(fā)效益有待進(jìn)一步提高。

3 梯田方案確定

3.1 建設(shè)任務(wù)及目標(biāo)

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水土特點(diǎn)及梯田存在問題，按照坡耕地水土流失綜合治理和治理水土流失，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)及要求，綜合布設(shè)坡耕地水土流失綜合治理各項(xiàng)水土保持措施，實(shí)施坡耕地水土流失治理總面積166.67 hm2，其中石坎梯田90.83 hm2，預(yù)制L 型薄板護(hù)坎梯田4.45 hm2，木樁護(hù)坎梯田1.08 hm2，鉛絲石籠護(hù)坎梯田1.68 hm2，土工格室護(hù)坎梯田2.23 hm2，土坎梯田66.4 hm2。

通過治理使得項(xiàng)目區(qū)坡耕地綜合治理程度達(dá)到73%，保水能力增加75180 m3，保土能力增加9055 t；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力進(jìn)一步提高，糧食增產(chǎn)能力達(dá)60 萬kg，人均年純收入增加714 元以上。

3.2 梯田方案確定

本次梯田工程建設(shè)任務(wù)為166.67 hm2，根據(jù)地面坡度、當(dāng)?shù)氐氖蟻碓春推赂刂卫斫?jīng)驗(yàn)，選取石坎梯田和土坎梯田三種方式較為合適。項(xiàng)目區(qū)距城區(qū)遠(yuǎn)，但交通便利。鐵佛寺村、林家山村和梁家灣村附近有石料來源，距離約5 km。為貫徹“柔性水?！崩砟?，在權(quán)力示范點(diǎn)采取適當(dāng)?shù)娜嵝宰o(hù)坎措施，示范預(yù)制L 型薄板護(hù)坎梯田、木樁護(hù)坎梯田、鉛絲石籠護(hù)坎梯田和土工格室護(hù)坎梯田。

對(duì)5°～15°的坡耕地集中建設(shè)石坎梯田、預(yù)制L 型薄板護(hù)坎梯田、木樁護(hù)坎梯田、鉛絲石籠護(hù)坎梯田、土工格室護(hù)坎梯田，其余建設(shè)為土坎梯田。在治理過程中，與灌溉渠道、田間道路、植物護(hù)埂等工程配套，并同步施工，達(dá)到水土保持綜合治理的要求，使梯田耕作區(qū)能增產(chǎn)、增收，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4 梯田設(shè)計(jì)

根據(jù)《陜西省坡耕地水土流失綜合治理工程實(shí)施方案編制大綱》，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ虒?shí)際情況及工程投資，確定項(xiàng)目區(qū)坡改梯治理措施分別采用石坎梯田、L 型預(yù)制薄板筑坎梯田和土坎梯田等形式。

4.1 石坎水平梯田

根據(jù)不同的地面坡度，其石坎坎高，地面寬度也不同。地面坡度5°～10°時(shí)田面寬度14 m，石坎高度1.3 m；地面坡度10°～15°時(shí)田面寬度11 m，石坎高度2.54 m；石坎埋深0.3 m。以上石坎梯地還必須保證地面水平，熟土覆蓋0.2 m～0.4 m，石坎走向大彎就勢(shì)，小彎取直，符合地形實(shí)際。

（1）石坎梯田斷面設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 5°～15°石坎水平梯田典型設(shè)計(jì)圖

圖中，石坎高度H=L·Sinα

原坡面斜寬：L=H/Sinα

石坎占地寬：b=H cotβ（β 為梯地石坎坡度，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取79°）

地面毛寬：Bm=H cotα

石坎高度：H=Bmtanβ

梯地面凈寬：B=Bm-b=H（cotα-cotβ）

（2）梯地土石方量的計(jì)算

地面土方量計(jì)算，按地面內(nèi)挖填方相等計(jì)算，其挖、填方斷面面積為S，石坎斷面面積S石坎，每條石坎長(zhǎng)度L：

每1 hm2土方量：V=SL=1/8HB×10000/B=1250H

每1 hm2石方量：V石=S石坎L=S石坎10000/B

經(jīng)計(jì)算，地面坡度7°修建1 hm2梯地所需土方量和石方量分別為2150 m3和461 m3；地面坡度11°修建1 hm2梯地需土方量和石方量分別為2675 m3和892 m3。

（3）石坎外邊坡的確定

石坎外邊坡的取值，直接關(guān)系到地坎的穩(wěn)定性，主要受梯地地坎坡度、地坎高度、土壤的內(nèi)聚力、土壤的內(nèi)摩擦角、土壤的濕容重、地面的外部荷載等因素的影響，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，石坎梯地的外邊坡一般控制在1∶0.2。

該項(xiàng)目區(qū)共新建石坎梯田90.83 hm2，其中原地面坡度5°～10°修建梯田48.69 hm2，原地面坡度10°～15°修建梯田42.14 hm2；共計(jì)需土方量238485.2 m3，石方量63281.3 m3。

4.2 預(yù)制L 薄板護(hù)坎梯田

在預(yù)制L 薄板護(hù)坎梯田內(nèi)容建設(shè)中，權(quán)力村權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)最為典型，所以以此項(xiàng)目點(diǎn)進(jìn)行分析。權(quán)力村權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)區(qū)域內(nèi)無石場(chǎng)，外購(gòu)石料距離長(zhǎng)，運(yùn)費(fèi)高，經(jīng)濟(jì)效益低。結(jié)合該區(qū)域多年建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在面積較大、坡度較緩、石料來源不易，但沙料、石子（河灘分布廣、儲(chǔ)量大）豐富的地區(qū)，造價(jià)相對(duì)石坎低。并且通過略陽(yáng)縣采用混凝土預(yù)制件筑坎的多年運(yùn)行情況來看，效果較好，故本次設(shè)計(jì)在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)采用一定數(shù)量的預(yù)制L 薄板護(hù)坎梯田。

預(yù)制L 薄板護(hù)坎主要采用斷面兩翼寬30 cm，長(zhǎng)度50 cm，厚度5 cm 左右，內(nèi)側(cè)倒圓角，采用C20 混凝土預(yù)制；為保證穩(wěn)定形，預(yù)制件不宜超過6 層，一般限制高度3 層（坡耕地5°～10°）至4 層（坡耕地10°～15°），田坎高可為1.0 m～1.3 m。砌筑時(shí)每層的預(yù)制板平行咬合緊密排列，每2 層之間預(yù)制板錯(cuò)縫排列，每層錯(cuò)后10 cm，回填土后栽植單排黃花菜護(hù)埂，埂坎頂部栽植雙排黃花菜護(hù)埂。設(shè)計(jì)典型見圖2。

項(xiàng)目區(qū)權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)規(guī)劃新修5°～10°預(yù)制L 薄板護(hù)坎梯田4.45 hm2，需土方量10714.05 m3，預(yù)制混凝土構(gòu)建砼方量381.4 m3，植物護(hù)埂16 km。

圖2 5°～10°預(yù)制L 薄板護(hù)坎梯田典型設(shè)計(jì)圖

4.3 木樁護(hù)坎梯田設(shè)計(jì)及工程量計(jì)算

權(quán)力村權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)周邊林地面積大，青岡、油松、側(cè)柏、楊樹、紅椿、櫟類等樹木豐富。故本次設(shè)計(jì)在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)采用一定數(shù)量的木樁護(hù)坎梯田作為新型護(hù)坎技術(shù)示范。木樁直徑10 cm 左右，長(zhǎng)度150 cm，間距20 cm。木樁埋深50 cm，坡度控制在80°。田坎上種植1 行黃花進(jìn)行護(hù)埂，株距0.2 m，種植密度為5000 株/km。設(shè)計(jì)典型見圖3。項(xiàng)目區(qū)權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)規(guī)劃新修5°～10°木樁護(hù)坎梯田1.08 hm2，需土方量1349.9 m3，護(hù)坎木樁6626 根，植物護(hù)埂1.3 km。設(shè)計(jì)情況見圖3。

圖3 5°～10°木樁護(hù)坎梯田典型設(shè)計(jì)圖

4.4 鉛絲石籠護(hù)坎梯田設(shè)計(jì)及工程量計(jì)算

權(quán)力村權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)緊鄰青泥河，河灘分布廣，沙料、石子儲(chǔ)量豐富。故本次設(shè)計(jì)在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)采用一定數(shù)量的鉛絲石籠護(hù)坎梯田作為新型護(hù)坎技術(shù)示范。鉛絲石籠采用鍍鋅鋼絲，按設(shè)計(jì)尺寸由廠家編織，單體規(guī)格寬40 cm，高50 cm，長(zhǎng)度1.0 m。鉛絲籠面絲直徑2.7 mm，邊絲直徑3.4 mm，網(wǎng)孔尺寸6 cm×8 cm?；\內(nèi)采用塊石和卵石填充，石料尺寸不小于6 cm。單個(gè)鉛絲籠展開面積2.2 m2，砌筑石籠時(shí)埋深0.2 m。坡耕地5°～15°時(shí)限制高度3 層。砌筑時(shí)每層的鉛絲籠平行咬合緊密排列，每2 層之間預(yù)制板錯(cuò)縫排列，每層錯(cuò)后15 cm。項(xiàng)目區(qū)權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)規(guī)劃新修10°～15°鉛絲石籠梯田1.68 hm2，需土方量2729.9 m3，鉛絲石籠1507.2 m3。

4.5 土工格室護(hù)坎梯田設(shè)計(jì)及工程量計(jì)算

權(quán)力村權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)坡耕地坡度較緩，當(dāng)?shù)亟邓?、氣候適合于草本植物的快速生長(zhǎng)。故本次設(shè)計(jì)在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)采用一定數(shù)量的土工格室護(hù)坎梯田作為新型護(hù)坎技術(shù)示范。土工格室是由強(qiáng)化的HDPE(高密度聚乙烯)片材料，經(jīng)高強(qiáng)力焊接而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)網(wǎng)格規(guī)格20 cm×20 cm×10 cm，片材厚度1.1 mm。土工格室頂網(wǎng)格用木樁固定，木樁直徑5 cm～8 cm, 長(zhǎng)度50 cm，間距60 cm。田坎邊坡一般控制60°～70°。田坎上種植1 行黃花護(hù)埂，株距0.2 m，種植密度為5000 株/km。土工格室內(nèi)填土，撒播早熟禾，種植密度為20 kg/hm2。項(xiàng)目區(qū)權(quán)力圈綜合治理點(diǎn)規(guī)劃新修5°～10°土工格室梯田2.23 hm2，需土方量3975.6 m3，土工格室3573.8 m2，錨固木樁3507 根，植物護(hù)埂2 km。

4.6 土坎梯田設(shè)計(jì)

土坎梯田設(shè)計(jì)如石坎水平梯田一樣，具體不細(xì)述，但需對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證。本次驗(yàn)證采用整體圓弧滑動(dòng)法土坡穩(wěn)定性分析進(jìn)行驗(yàn)證，該項(xiàng)目區(qū)坡耕地土層多為棕壤、黃棕壤土，根據(jù)試驗(yàn)，土壤內(nèi)摩擦角Ψ=16°，土壤粘聚力c=10 kPa～12 kPa，土壤容重r=18 kN/m3。該項(xiàng)目區(qū)以田坎最大高度H＝2.32 m，田坎側(cè)坡α=75°（1∶0.25）來進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)證，根據(jù)穩(wěn)定性Ns 計(jì)算圖，查得當(dāng)田坎側(cè)坡α=75°，土壤內(nèi)摩擦角Ψ=16°時(shí)，穩(wěn)定數(shù)Ns=0.15，所以土坡最大高度：

因此，土坡最大高度大于設(shè)計(jì)最大高度2.32 m，該梯田的邊坡是穩(wěn)定的。為了增加埂坎的穩(wěn)定性，同時(shí)發(fā)展地坎經(jīng)濟(jì)，在土坎梯田埂坎頂部栽植雙排黃花菜護(hù)埂。項(xiàng)目區(qū)新修土坎梯田66.39 hm2，其中5°～10°土坎梯田30.77 hm2，10°～15°土坎梯田35.62 hm2，需土方量2196104.7 m3。

5 結(jié)語(yǔ)

秦巴山區(qū)，山高坡徒，水土流失嚴(yán)重，人林爭(zhēng)地矛盾突出。文章以略陽(yáng)縣白水江坡耕地水土流失治理項(xiàng)目為例，提出采用六種梯田建設(shè)方式，促進(jìn)區(qū)內(nèi)坡耕地建設(shè)，擴(kuò)大梯田面積，既有利于保水、保土，改善生態(tài)環(huán)境，又有利于增加當(dāng)?shù)厝罕娛杖?，擴(kuò)大耕地面積，便于勞作，可謂是一舉雙贏的好事，為秦巴山區(qū)的水保治理探索出了一條新路子。