摘" 要: 蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式是針對東北黑土區(qū)中小型侵蝕溝溝坡防治和植被恢復(fù)而設(shè)計(jì)的一種將工程與植物措施有機(jī)結(jié)合的新型環(huán)保侵蝕溝治理模式,其特點(diǎn)在于原材料環(huán)??沙掷m(xù)利用、工程造價(jià)低、能更有效地穩(wěn)固溝坡土壤,且生態(tài)效益顯著。以黑龍江省蘭西縣紅星鄉(xiāng)侵蝕溝治理工程為例,介紹了蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式施工工藝,并分析了其治理效益,結(jié)果表明此治理模式不僅能顯著降低徑流的沖刷能力,有效阻控土壤侵蝕,促進(jìn)坡面植被快速恢復(fù),還兼具生態(tài)友好和節(jié)約土地、施工工藝簡便等多重優(yōu)勢。蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式在哈爾濱市、綏化市、齊齊哈爾市等區(qū)域的侵蝕溝治理中均有應(yīng)用,是治理東北黑土區(qū)侵蝕溝溝坡的一種高效手段,可復(fù)制推廣并規(guī)?;瘧?yīng)用。
關(guān)鍵詞: 治理模式;蜂格網(wǎng);侵蝕溝;水土流失;黑土地保護(hù);東北黑土區(qū)
中圖分類號(hào): S157" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B" DOI:10.3969/j.issn.1000-0941.2025.02.022
引用格式: 郭雨晴,肖洋,楊慶楠,等.蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式及應(yīng)用[J].中國水土保持,2025(2):74-76.
收稿日期:2024-03-19
基金項(xiàng)目:國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2021YFD150080503);水利部重大科技項(xiàng)目(SKS-2022095)
第一作者:郭雨晴(2001—),女,黑龍江齊齊哈爾人,碩士研究生,研究方向?yàn)楹谕恋乇Wo(hù)與水土流失防控技術(shù)。
通信作者:徐金忠(1985—),男,黑龍江雙鴨山人,高級(jí)工程師,博士,主要從事黑土地保護(hù)與水土流失防控技術(shù)研究工作。
E-mail: xjz85224@163.com
東北黑土區(qū)作為北半球僅有的三大黑土區(qū)之一[1],是我國重要的糧食生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)和商品糧生產(chǎn)基地[2],其糧食總產(chǎn)量和商品糧產(chǎn)量分別占全國總產(chǎn)量的1/4和1/3左右,已成為我國糧食生產(chǎn)的“穩(wěn)壓器”[3-4]。然而,近百余年高強(qiáng)度的開墾,導(dǎo)致黑土地逐漸被侵蝕退化。有研究表明,東北黑土區(qū)墾耕指數(shù)已超過0.8[5],是侵蝕溝發(fā)育的重災(zāi)區(qū)[6],導(dǎo)致黑土地面積減少、耕地糧食生產(chǎn)能力下降、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展受到制約、國家糧食安全受到嚴(yán)重威脅[7]。東北黑土區(qū)近年來土壤侵蝕日益加重[8-9],而土壤侵蝕是重要的地表過程和環(huán)境災(zāi)害問題之一,是土地退化的關(guān)鍵表現(xiàn)形式,其中溝蝕是水土流失最嚴(yán)重的表現(xiàn)形式之一[10-11],也是主要的產(chǎn)沙源[12-13],對土地資源破壞、優(yōu)質(zhì)土壤流失及地形地貌演變等影響極大[14-15]。2011年第一次全國水利普查成果顯示,當(dāng)前黑土區(qū)侵蝕溝數(shù)量高達(dá)29.6萬條[16],且88.70%為活躍期侵蝕溝[17]。由此可見,遏制黑土區(qū)侵蝕溝發(fā)展、保護(hù)黑土刻不容緩。全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測成果顯示,2021年東北黑土區(qū)黑土地面積為108.75萬km2,其中水土流失面積為21.41萬km2,占東北黑土區(qū)黑土地面積的19.69%[18]。國家高度重視東北黑土區(qū)侵蝕溝治理工作,2017年啟動(dòng)了東北黑土區(qū)侵蝕溝治理專項(xiàng)工程,至此東北黑土區(qū)侵蝕溝治理走上了規(guī)?;壍?。
1" 蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式概況
在東北黑土區(qū)侵蝕溝的治理過程中,溝坡治理是遏制溝坡崩塌和溝體擴(kuò)張的核心環(huán)節(jié)。降雨形成的徑流對溝坡的強(qiáng)烈沖刷是導(dǎo)致溝坡破壞的根本原因。蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式是針對東北黑土區(qū)中小型侵蝕溝溝坡防治和植被恢復(fù)而設(shè)計(jì)的一種將工程與植物措施有機(jī)結(jié)合的新型環(huán)保侵蝕溝治理模式,其特點(diǎn)在于原材料環(huán)保可持續(xù)利用、工程造價(jià)低、能更有效地穩(wěn)固溝坡土壤,且生態(tài)效益顯著。其主要原材料蜂格網(wǎng)是由高強(qiáng)度聚乙烯等環(huán)保材料制成的三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。治理工藝為:采用人機(jī)結(jié)合的方式對溝頭、溝坡進(jìn)行削坡整形,再將蜂格網(wǎng)隨地形張拉定位并固定后,在蜂格網(wǎng)內(nèi)造林植草,最后根據(jù)侵蝕溝實(shí)際情況布設(shè)谷坊,截流部分徑流以滿足植物生長需求,多余徑流通過蜂格網(wǎng)間的通道流入溝底,避免多余徑流對坡面造成直接沖刷,從而實(shí)現(xiàn)侵蝕溝坡面的有效治理。該治理模式主要適用于來水量小、溝道縱比降較緩、土層較厚的中小型侵蝕溝,應(yīng)用于沖刷較嚴(yán)重的溝道時(shí),宜配合谷坊措施。
2" 施工工藝及措施布設(shè)
蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式主要包括溝頭防護(hù)、削坡整形、谷坊布設(shè)、蜂格網(wǎng)鋪設(shè)、造林植草等工序,其布局示意見圖1。
1)溝頭防護(hù)。溝頭按扇形整平壓實(shí),蜂格網(wǎng)按扇形張拉定位后,再用螺紋錨釬或防腐木樁固定。溝頭跌差較大時(shí),可將蜂格網(wǎng)逐層疊置,并內(nèi)填碎石,形成階梯狀透水消力擋墻結(jié)構(gòu),以防止侵蝕。若溝頭沖刷較嚴(yán)重,則宜采用抗沖性較強(qiáng)的材料修筑溝頭防護(hù)工程。
2)削坡整形。對較陡或破碎的溝坡,采取削坡整形,將溝坡坡度降低至35°以下,之后整平夯實(shí)。
3)谷坊布設(shè)。對溝底比降6%左右、溝底下切的溝段,自下而上布設(shè)柳樁編籬、生態(tài)袋或蜂格網(wǎng)結(jié)構(gòu)谷坊。谷坊高度不能低于覆土后谷坊上游溝底面。
4)蜂格網(wǎng)護(hù)坡。將蜂格網(wǎng)分別從兩側(cè)溝坡坡頂張拉、定位至坡腳處,之后采用螺紋錨釬或防腐木樁固定。
5)造林植草。在溝頭、溝坡處蜂格網(wǎng)格室內(nèi)填土后撒播草種,或插柳,或鋪設(shè)草毯;在溝底立地條件較好的溝段,栽植溝底防沖林,林下撒播適生草種。在蜂格網(wǎng)較大格室內(nèi)填土?xí)r,可根據(jù)情況疊置加高,但需壓實(shí)。對人畜活動(dòng)集中區(qū)域的侵蝕溝,應(yīng)在治理后采取封育措施,以防止人畜破壞。
3" 應(yīng)用實(shí)例
2022年,黑龍江省總河湖長令第6號(hào)《黑龍江省侵蝕溝治理專項(xiàng)行動(dòng)方案》明確,蘭西縣為侵蝕溝治理項(xiàng)目縣,立項(xiàng)實(shí)施侵蝕溝治理。蘭西縣紅星鄉(xiāng)侵蝕溝治理工程中采用了蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式,以下以此工程為例,從項(xiàng)目區(qū)概況、措施布設(shè)、效益分析3個(gè)方面介紹該治理模式的實(shí)際應(yīng)用情況。
3.1" 項(xiàng)目區(qū)概況
蘭西縣紅星鄉(xiāng)地處松嫩平原東南部,屬松嫩平原東緣漫川漫崗地,土壤侵蝕以水力侵蝕為主,年均降水量470 mm。治理溝道位于紅星鄉(xiāng)邢家窩棚,為發(fā)育在耕地中的發(fā)展型侵蝕溝,溝道長358 m,平均溝寬7.9 m,平均溝深1.9 m,平均溝底比降0.67%,溝道面積0.48 hm2。
3.2" 措施布設(shè)
在侵蝕溝溝頭處布設(shè)溝頭防護(hù)工程,對較陡或破碎的溝坡進(jìn)行削坡整形,將坡度降低至35°以下,整平夯實(shí),再將蜂格網(wǎng)張拉定位,用螺紋錨釬或防腐木樁固定(見圖2)。鋪設(shè)過蜂格網(wǎng)的邊坡下緣采用生態(tài)袋固定后,在蜂格網(wǎng)格中覆土、撒播草籽或布設(shè)草毯,通過建植優(yōu)勢草種與相應(yīng)野生草形成植物群落,穩(wěn)固坡體(見圖3)。
1)溝頭防護(hù)1處。為控制侵蝕溝溝頭溯源侵蝕,在侵蝕活躍的溝頭布設(shè)生態(tài)袋跌水,使溝頭上方匯水區(qū)的坡面徑流從生態(tài)袋跌水上方集中有序排入溝道,避免徑流集中沖刷溝頭土體,生態(tài)袋跌水對溝頭土體可起到保護(hù)作用。
2)削坡整形。對較陡、坡面破碎、穩(wěn)定性差、植被覆蓋率低的溝坡進(jìn)行削坡整形,使溝道邊坡達(dá)到1∶1.5穩(wěn)定坡比,為邊坡植草提供良好立地條件,工程削坡土方量0.25萬m3。
3)蜂格網(wǎng)護(hù)坡。為穩(wěn)定侵蝕溝邊坡,防止徑流集中沖刷,在沖刷嚴(yán)重溝段分別從兩側(cè)溝坡坡頂張拉定位蜂格網(wǎng)至坡腳處,并錨固,共鋪設(shè)蜂格網(wǎng)3 918 m2。
4)植草。在布設(shè)的蜂格網(wǎng)內(nèi)填原狀土、撒播草種或布設(shè)草毯,并用密目網(wǎng)覆蓋,建植刺果甘草、黑麥草和紫花苜蓿等,共植草0.28 hm2。
3.3" 效益分析
1)蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式原材料環(huán)保且成本低,施工工藝簡便、速度快,人均可施工200 m2/d,能在材料、機(jī)械和人工三方面節(jié)約成本。2022年黑龍江省下達(dá)侵蝕溝治理專項(xiàng)資金20.43億元,治理侵蝕溝8 075條,侵蝕溝治理投資均值為25.30萬元/條,而紅星鄉(xiāng)侵蝕溝治理工程總投資20.72萬元,采用此治理模式可節(jié)約資金約18.10%。
2)蜂格網(wǎng)侵蝕溝治理生態(tài)模式主要材料蜂格網(wǎng)由無毒、環(huán)保可降解材料制成,具有質(zhì)輕、抗拉、透水性與透氣性好等特點(diǎn),既能防止填土和營養(yǎng)物質(zhì)流失,又能促進(jìn)水分在土壤中的正常交流,及時(shí)補(bǔ)充植物生長所需的水分,對邊坡植物生長非常友好,與傳統(tǒng)治理模式相比,具有明顯的生態(tài)優(yōu)勢。治理后的侵蝕溝植被覆蓋度和生態(tài)景觀效果明顯提升。
3)蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式將工程、植物措施有機(jī)結(jié)合,能有效減少溝頭前進(jìn)及溝岸擴(kuò)張,削弱徑流動(dòng)能,阻控土壤侵蝕,大幅減少水土流失,確保耕地安全、糧食穩(wěn)產(chǎn)。
4" 結(jié)束語
本研究創(chuàng)新性地提出了一種蜂格網(wǎng)侵蝕溝生態(tài)治理模式,該模式融合了工程措施與植被措施,能顯著降低徑流的沖刷能力,有效阻控土壤侵蝕,并促進(jìn)坡面植被快速恢復(fù),不僅施工工藝簡便,還兼具生態(tài)友好和節(jié)約土地等多重優(yōu)勢。該治理模式在黑龍江省哈爾濱市、綏化市、齊齊哈爾市、佳木斯市、牡丹江市等區(qū)域的侵蝕溝生態(tài)治理中均有應(yīng)用,是治理東北黑土區(qū)侵蝕溝溝坡的一種高效模式,為黑土區(qū)侵蝕溝治理提供了技術(shù)支撐,可復(fù)制推廣并規(guī)?;瘧?yīng)用。
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(責(zé)任編輯" 張緒蘭)