PP織物袋梯田筑坎技術在陜南秦巴山區的應用

李光錄，柳詩眾，鄧民興，劉利年，張 波，高 霞，周茂玲

(1.西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌712100;2.陜西省水土保持局，陜西西安710004;3.陜西綠為生態科技公司，陜西西安710054;4.洋縣水土保持工作站，陜西洋縣723300)

坡改梯是陜南秦巴山區一項重要的水土保持措施，也是保證當地群眾生活的溫飽工程。秦巴山區每年實施坡改梯1.7萬～2.0萬hm2，其中70%是土坎梯地，這些梯地在蓄水保土和增加糧食產量方面發揮了重要作用[1-2]。但是，受土壤黏粒含量高、降雨強度大、土壤遇水膨脹等自然因素以及修筑、開發、利用中不合理的社會經濟活動影響，梯田田坎垮塌現象極為嚴重。調查顯示，一般當年修的梯地，在翌年雨季中就有30% ～40%的土坎發生崩塌或滑塌，嚴重者甚至高達80%[1]。梯田垮坎之嚴重令人觸目驚心!為解決這個問題，陜西省水保局曾多次組織專家調研，并采取了一系列預防梯田垮坎的措施，如建設塑料編織袋坎梯田、石坎梯田、混凝土預制件坎梯田等[3]。但是，由于材料易風化、建設成本過高、石料短缺以及開山取石易造成新的水土流失和形成新的安全隱患等，上述措施無法得到大面積普及和推廣[4-7]。梯田垮坎已成為陜西南部梯田建設成敗的關鍵性因素，急需開展科技攻關探索新的筑坎技術，加快基本農田建設速度。

為了順應低碳經濟時代的要求，積極探索和改進坡改梯修筑技術，提高工程質量，加快建設速度，解決陜南地區梯田垮坎問題，經考察論證，將PP織物袋應用于坡改梯筑坎。針對陜南秦巴山區梯田垮坎問題，分析PP織物袋筑坎技術的可行性和應用前景，并對應用效果進行實踐論證。

1 試驗材料

PP織物袋是由含碳墨和其他抗紫外線(UV)成分與聚丙烯(Polypropylene)復合而成的新型高分子材料經針刺雙面熨燙而成的無紡布。土工合成材料試驗(經國家建筑材料測試中心檢驗)數據表明，在270 kPa壓力下，PP織物袋壽命超過80年，被植被覆蓋后壽命可達120年以上。

2 PP織物袋筑坎技術的可行性分析

近年來，國家大力提倡將低碳、環保材料應用于農業生產，先后出臺了一系列政策，鼓勵開發低碳、環保的農業技術。目前在我國，PP織物袋已應用于公路鐵路邊坡防護、礦山恢復、沙漠治理、湖岸河岸砌護、水庫迎水坡防沖等多個領域，但應用于梯田建設還處于探索階段。

PP織物袋筑坎技術的可行性分析。①材料可行性。PP織物袋使用壽命長，具有抗老化、抗紫外線的特點，能透水保土，便于綠化。②經濟可行性。采用PP織物袋技術能夠降低梯田建設成本。據初步測算，PP織物袋筑坎梯田建設成本為9萬元/hm2，較石坎梯田(陜南地區18萬～27萬元/hm2)降低50%以上，較預制件田坎(陜南地區12萬元/hm2)降低25%左右。③施工可行性。PP織物袋筑坎技術施工簡單、筑坎速度快，據測算每個勞動力每天可以筑坎30 m。織物袋本身還具有很高的抗壓能力，能夠滿足機械碾壓、人員踩踏等施工要求，同時能預防梯田垮坎和石料短缺的問題。④生態、環?？尚行?。PP織物袋本身無毒、無害，對農作物生產無副作用，對生態環境影響較小。基于上述可行性分析結果，采用PP織物袋筑坎技術能夠降低建設成本以及解決梯田垮坎和石料短缺、防止開山取石易造成新的水土流失和形成新的安全隱患等，具有廣闊的應用前景。

3 PP織物袋筑坎技術的應用前景

陜南秦巴山區包括漢中、安康、商洛3市及寶雞市的鳳縣和太白縣，總人口847萬人，耕地面積74.46萬hm2，占全省土地總面積的34.1%，其中平壩川地14.73萬 hm2，占耕地的19.78%;坡耕地59.73萬hm2，占耕地的80.22%。區內以山丘地為主，河谷縱橫，光、熱、水條件優越，土壤適合生物資源的繁育生長，是陜西省主要的農業生產區。但是在坡改梯過程中，由于土坎梯田垮坎嚴重，加之隨著國家生態環境保護力度的不斷加強，開山取石受到限制，梯田建設一直停滯不前。

目前在秦巴山區，大多數的平壩地已經開發完畢，加之受陡坡耕地退耕等因素影響，人均耕地面積明顯減少，僅為0.088 hm2/人，因此建設基本農田、保證群眾用糧已成為穩定社會秩序，保證經濟發展、社會和諧、退耕還林可持續的頭等大事。作為基本農田的主要來源，坡改梯的重要性得到了社會的普遍認同。在坡改梯任務艱巨的情況下，為保證梯田建設質量，急需探索新的梯田筑坎技術。PP織物袋梯田筑坎技術的開發和應用切合了這一發展機遇，具有極大的市場需求和推廣潛力。

4 PP織物袋筑坎技術的應用實踐

4.1 示范點PP織物袋筑坎措施配置

示范點位于陜西省商州區黑山鎮雙廟村，設計面積0.95 km2，主要配套措施包括PP織物袋筑坎梯田7.19 hm2，PP織物袋滑坡體植物防護工程0.12 hm2，河道整治500 m，小型蓄水池和沉沙池各4座，截水溝227 m，田間排水渠7 475 m，坡面PP織物袋排水溝155 m，農田道路312 m，坡改經果林2.10 hm2，生態修復16.99 hm2，砼刺鐵絲網圍欄452 m，封禁標牌2個，基本形成了以PP織物袋為主體的綜合配套技術體系。圖1為示范點PP織物袋布設效果圖。

圖1 示范點PP織物袋筑坎技術措施布設效果

4.2 PP織物袋筑坎梯田設計

PP織物袋筑坎梯田設計的基本原則是:①水平梯田布設于25°以下的坡耕地，在土質較好、離村莊近、地塊集中、交通較方便的地塊建設高產穩產基本農田;②梯田田坎沿等高線布設，大彎就勢，小彎取直，熟土蓋面，集中連片，規模治理;③由于梯田地塊相對集中，設計時要綜合考慮附屬建筑物，田間道路順排洪溝邊墻沿梯田田坎進入耕作區，做到地地有溝、溝溝有池、分臺攔沉、就地利用，形成田林路渠綜合配套技術體系。

根據《水土保持綜合治理技術規范》，按10年一遇6 h最大暴雨防御標準設計梯田[8]。梯田斷面設計指標與數量為:①5°～10°坡面。PP織物袋梯田筑坎3.09 hm2，坎高1 m，田面寬度12 m，坎長2 575 m，使用織物袋12 786個，坎埂種植黃花菜12 876株(表1和圖2A)。②10°～15°坡面。PP織物袋梯田筑坎1.72 hm2，坎高1.2 m，田面寬度10 m，坎長1 720 m，使用織物袋10 320個，坎埂混凝土蓋板壓頂860 m(隔條壓頂)，坎埂種植黃花菜8 600株(表1和圖2B)。③15°～20°坡面。PP織物袋梯田筑坎1.89 hm2，坎高1.4 m，田面寬度8 m，坎長2 363 m，使用織物袋16 541個，坎埂混凝土蓋板壓頂788 m(隔兩條壓頂)，坎埂種植黃花菜11 815株(見表1和圖2C)。④20°～25°坡面。PP織物袋梯田筑坎0.49 hm2，坎高1.6 m，田面寬度6 m，坎長817 m，使用織物袋6 536個，坎埂種植黃花菜4 085株(見表1和圖2D)。

表1 PP織物袋筑坎梯田設計主要參數和指標

圖2 PP織物袋筑坎梯田典型設計(單位:mm)

5 結語

作為梯田筑坎的新型材料，經陜西省商州區黑山鎮雙廟流域的示范論證，PP織物袋用作梯田筑坎的替代材料，具有成本低、使用壽命長、易于施工建設和綠化、不易滑塌等優點。初步試驗表明PP織物袋不僅可用于陜南秦巴山區高黏性土壤梯田筑坎，而且可以廣泛應用于陜北等梯田建設石料短缺的地區，具有推廣價值和較好的應用前景。

[1]朱建強.陜南土坎梯地垮坎的原因分析及防治對策[J].水土保持通報，1994，14(3):44-47.

[2]朱建強，李靖.陜南西部土坎梯地建設研究[J].水土保持通報，1998，18(2):19-24.

[3]朱建強，李靖.陜南膨脹土分布區土坎梯地建設探討[J].中國水土保持，1998(12):34-35.

[4]鄭曉風.秦州區梯田土坎穩定性及保護利用研究[J].甘肅省水利水電技術，2009，45(11):62-63.

[5]李靖，朱建強.陜南坡改梯筑坎膨脹土抗剪強度試驗研究[J].土壤侵蝕與水土保持學報，1995，1(1):20-25.

[6]朱建強，李靖.陜南坡改梯填筑土的擊實特性與抗剪強度試驗研究[J].農業工程學報，2000，16(2):36-40.

[7]王相國，王洪剛，王偉.丘陵區梯田優化設計研究[J].水土保持研究，2001，8(3):125-127.

[8]GB/T 16543.1—1996，水土保持綜合治理技術規范[S].