臨時性水土保持技術應用于農作物保護的探討

李明寶 于司杭 閻夢請 鄭憲

摘要 公路工程建設的不斷增多導致公路周邊的水土流失問題嚴重，并將影響到公路旁的農作物生長。針對水土流失這一問題，提出全新的工程措施進行防治，從而達到保護水土，防止農作物被破壞的目的。

關鍵詞 水土流失;臨時性水土保持;農作物保護

中圖分類號 S181.3 ?文獻標識碼

A ?文章編號 0517-6611（2014）34-12232-03

Application of Temporary Water and Soil Conservation Technology in Crop Protection

LI Mingbao， YU Sihang*， YAN Mengqing et al ?（School of Civil Engineering， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040）

Abstract ?The increasing of highway engineering construction makes the soil and water loss surrounding the highway and also influences the crops growth around.Aiming at the problem of soil and water loss， a new engineering measure was put forward， so as to conserve water and soil， avoid crops to be damaged.

Key words ?Water and soil loss; Temporary water and soil conservation; Crop protection

伴隨著我國經濟建設的快速發展，隨之而來的是各類工程項目的不斷增多[1]。由于公路是連接各個地區的基礎，所以其在各類工程建設中占有重要地位。但隨著大量的公路工程的修建，使得公路周邊的生態環境遭到破壞，因而，工程施工人員不僅面臨著修建公路的工程施工問題，還要面臨著生態修復的環境問題。近年來，水土流失作為生態破壞的典型，成為人們關注的焦點。水土流失，顧名思義，水和土由于自然因素和人為的干擾，從原始的位置流向較低的地方，經過坡面、溝壑，最后匯集到河道內，更為嚴重的水土流失將會導致土地退化、耕地和森林面積減少，增加洪澇災害的發生幾率甚至將給人類的生命、財產安全帶來無法估量的損失。同樣，水土流失問題嚴重影響了我們這個以農業為基礎的大國，植物的耕作、畜牧的養殖等等一系列農耕問題，為此，采用何種技術才能減少水土流失，成為施工人員一個亟待解決的問題。

影響水土流失的原因有很多，其中分為自然因素和人為因素。自然因素中又主要以氣候、地質、地形及土壤的構成和植被的組成為主要因素[2]，而人為因素的主要影響就是人類的各種活動對土壤的侵蝕和促進兩方面的作用。該研究將采用仿照自然環境下的滲透系統和人工生態系統相結合的方法，增加地表的滲透系數，從而減少水土的流失，為水土保持提出了切實可行的技術方案，為公路周邊地區的生態修復、水土資源的合理利用、農業耕作的治理規劃及工程建設提供理論支撐和技術指導。

1 我國水土流失的現狀

全球范圍內，無論哪個地區都會出現不同程度的水土流失問題，所以水土流失的問題是全球性的。從宏觀角度出發，全世界的水土流失問題正在加劇，并不斷向惡化的方向發展。據有關資料顯示，全球每年流失的水土約為2.6×1013kg。在我國，水土流失現象尤其嚴重（圖1），每年平均流失土壤5.0×1012kg，占全球土壤流失量的19.23%[1]。第一次全國水利普查水土保持普查成果中報告，我國現有土壤侵蝕總面積294.91萬km2，占國土面積的30.72%。其中，水力侵蝕129.32萬km2，風力侵蝕165.59萬km2。由以上觸目驚心的數據得知，全國水土流失不僅覆蓋面積廣泛而且數量巨大，不論山區、丘陵區、風沙區還是農村、城市、沿海地區都存在著水土流失的問題。我國水土流失以水蝕和風蝕為主，其中水蝕最為嚴重，主要分布在西北黃土高原、西南云貴高原、北方土石山區、南方丘陵山區和東北黑土地區五大水土流失區。風蝕最為嚴重的地區主要集中在西北地區的新疆、內蒙古、青海、西藏、甘肅等省（區）[3]。

2 我國水土保持的現狀

我國開發建設項目的水土保持源于公路、鐵路的防護，并且我國水土保持法律法規規定，開發建設項目在取得生產建設權利的同時，必須承擔保護水土資源，防止水土流失的義務[4]。早在1940年初，國民黨政府交通部西北公路工程局和農業部天水水土保持試驗站就首次聯合擬定了《合作保土護路計劃》。新中國建立后，公路交通管理部門建立健全了養路機構，各地對所轄路段的路基、路面釆取了一系列防護措施，如邊坡防護林、護路林、排水渠、護坡工程、過水涵洞等，在滑坡、坍塌防治方面取得了一些成功的經驗。20世紀70年代后期，水利工程建設的水土保持也做了一些工作，80年代，公路、鐵路部門防治風沙危害的成績也十分突出。1991年6月29日頒布了《中華人民共和國水土保持法》，1993年8月1日又出臺了《中華人民共和國水土保持實施辦法》，之后各省相繼頒布相應的地方法規，從中央到地方健全了水土保持監督機構， 建設項目水土保持進入了一個嶄新的階段。近幾年，在吸取國外先進技術經驗的同時，針對我國實際情況進行探索，在水土保持方面也取得了顯著成效（圖2），每年的水土保持面積都在穩步增多[5]。

圖1 我國水土流失類型分布

圖2 我國2003～2012年水土流失治理面積

3 臨時性水土保持方案

道路兩旁經常會種植大量的農作物，道路兩旁的水土流失問題就會直接影響到農作物的生長，因此，要實施切實可行的方案防止道路兩旁的水土流失問題[6]。為此，該研究仿照自然界的循環模式人工提高土壤的滲透性，從而達到水土保持的目的。臨時性水土保持的目的在于如何減少雨水流失，穩固裸土， 保護陡坡， 保護排水口，鞏固排水溝渠， 控制污染等等。為了達到以上目的，保護農作物，將采用以下方法。

3.1 可吸收性園林景觀

首先，最大限度地保持原有的植被和土地，減少多層建筑或是道路這種覆蓋土地不可透水的建筑，增大風景區、綠化和滲透能力強的路面面積。其次，將不透水區的水排放到可滲透性區域而非傳統的排水系統中，從而將水更好地還原到大自然中去，并且遇到暴雨天氣時，還可以減輕傳統排水系統的壓力。再次，要盡量種植郁閉度大的植被，多層次的植被可以減緩雨水對地面土壤的直接沖刷，從而有效減少水土的流失。同時，高大樹木的種植還可以增強農作物抗風能力。還應在土壤表面進行堆肥和微生物培養，防止冬季土壤表面硬結影響滲透性，增強了土壤的肥力，為第二年的耕作打下基礎。最后，要對上游水庫和堤壩做好防腐蝕保護措施，防止上游的水大量流入可吸收園林景觀中。種植的園林景觀中可以加入果樹，這樣既可以達到美觀、防止水土流失的效果，又可以帶來一定的經濟效益。

3.2 滲透性明渠系統

公路周邊修筑明渠可有效地防止道路上的水直接沖刷到農作物的土壤中。明渠周圍匹配低矮的草皮類植物，這樣經過明渠的水穿過水渠邊的可滲透性草地，就可以直接流入土壤中，水渠邊的草地還可以防止地表的沉降。明渠內的水還可用于澆灌農作物，達到了事半功倍的效果。水渠周圍的土壤厚度要達到25 mm，以滿足排水及道路砂光與有機材料的結合。并且水渠周圍的植被為典型的草皮覆蓋，小型的水渠可以將草地、灌木、樹木等結合起來。水渠的橫截面為600～2 400 mm寬，邊坡的坡度為3∶1，最佳值為4∶1。應用曼寧公式或圍堰方程對暴雨水流量進行統計，以便保證排水通道的穩定性。滲透性明渠的優點在于，它既起到了減少雨水直接沖刷農作物的危害，又可以有效地將雨水集中起來對農作物進行澆灌，這在干旱地區是非常有實際應用價值的。

3.3 滲透性花園

與上面兩個方法相同，建立一個排水系統與生態系統相結合的設施，比單獨建立要好的多，因此，滲透性花園也是應用的該種方法。草皮的種植主要是防止公園土壤的沉降，也可以防止混凝土設施的腐蝕。相匹配的植物首選樹木，其次是灌木及草皮，但還要根據花園中土壤水分含量的不同選擇植物。同時，在土壤表面覆蓋50～75 mm厚的有機質，可以有效增加土壤的滲透能力。滲透性花園還應配有具有防腐蝕性的泄洪口，以應對雨季的大量降雨。花園中應避免大型的公共設施或十字交叉路口，明顯的排水口應修建在花園的下游。為了防止降水直接從排水溝流走，在排水溝處要修建小型的攔水壩，這樣，水就可以自然地回歸到土壤中去[7]。測試結果表明，地下土的滲透速率要高于入流量，所以地下的排水管就應避免使用石頭或是帶孔的排水管。滲透性花園的引入不僅可以保持水土，并且其土壤表面覆蓋的有機質還能對土壤起到保肥的作用。

3.4 滲透性鋪裝

滲透性能力強的路面適合交通流量小的區域或停車場、步行路或干路旁的輔助道路以及防火通道。施工中和施工后期都應保證道路表面的通透性，可以防止滲透路面后期的沉陷。如果在商業區或工業區，要提前確定該處的污染源，提前做好預防工作。設計完全依靠地下土壤的滲透率，最小值應為12.5 mm/h。對地基土的研究應包括土壤的結構層級、水分含量等等。鋪設的滲透性路面的坡度應<1%，可以避免水洼的產生和沉降的發生，并且要限制路面的邊緣與材料，以便更接近正常路面鋪設技術。滲透性路面選擇的目的就是為了讓路面的水直接滲入到底層土壤中，節省了排水溝和滲水溝的設計，做到了節省資源并且更好地還原了大自然的循環系統。滲透性路面的表面可以選擇多孔混凝土或多孔瀝青，或是塑料型網格，同樣，草皮類的植被也可被應用其中。滲透型路面可以分為部分滲透和全部滲透，這都要根據當地的環境以及土壤的情況所決定。

3.5 滲透性暗渠

建筑物附近的暗渠應至少在3 m以外，離建筑界限1.5 m，并且離附近的排水設施6 m遠。為了避免影響環境，暗渠的上方應加上蓋子并定期地進行清潔，入口處應配置一個可以截住油污、塊狀垃圾及沉積物的裝置。修筑暗渠時，排水管應與排水溝底部的石頭在同一水平線上。暗渠修建時應避免周圍土壤的擠壓，以免遭到破壞。每個暗渠都要配備一個觀察井：內部垂直的塑料管，一側有孔，方便觀察內部水的深度。暗渠的好處在于其中的水不會暴露在空氣中蒸發掉，這樣就又可以節約一部分水，并且暗渠中由于在入口處就已經將水質進行了初步的處理，完全達到可以直接澆灌農作物的標準。因此，對于就地取水來說，暗渠不失為一個理想的保護水土流失的工程設施。

4 結論

水土流失已經成為威脅農業的重大隱患，如何保護公路周邊的農作物不受水土流失的侵害，是研究的重點。該研究將工程措施引入到水土流失治理中，并結合土壤本身的特質和農作物的經濟價值，還將觀賞價值也引入到其中，讓人們從公路通過時，周邊的景色更加有特點，而不單單是從前傳統的農作物，讓人容易產生視覺疲勞。筆者將公路工程施工排水設施及防治水土流失設施與公路旁農作物的水土保持問題相結合，模擬自然生態循環系統，人工修筑既美觀又有經濟價值的設施，一方面可以減少水土流失，保護環境，另一方面又能更好地服務于農作物的耕作中，達到保水、保土和保肥的目的。同時，在多雨季節，能很好地防止洪水的暴發，同樣又對農作物進行了保護，防止經濟損失的發生。臨時性水土保持方案的研究與實施不僅是對環境保護的又一具有實踐價值的科學研究，并且也是對我國新型農業耕作地的創新規劃，不再單純的是從前傳統的農田模樣，而是既有美觀又有實用價值的工程[8]。

參考文獻

[1]

聶婷婷.公路建設項目水土流失的環境影響及水土保持方案研究[D].臨浴：山西師范大學，2013.

[2] 胡宏祥，馬友華.水土流失及其對農業非點源污染的影響[J].農業資源與環境科學，2008（26）：408-412.

[3] 施朱峰.水土保持問題和對策分析[J].農業資源與環境，2014（4）：238.

[4] 明道貴.高速公路建設水土流失與水土保持研究[D].保定：河北工業大學，2006.

[5] 楊愛民，劉孝盈，李躍輝.水土保持生態修復的概念、分類與技術方法[J].中國水土保持，2005（1）：11-13.

[6] TOMBLIN A D，SHIPITALO M J，EDWARDS W M，et al. Earthworms and their influence on soil structure and infiltration[M]//HANDRIX P F.Ecology and biogeography of earthworms in North America.Boca Raton：Lewis Publishers，1995.

[7] WANDER M M. Organic and conventional management effects on biologically active soil organic matter pools[J].Soil Sci Am J，1994，58：1130.

[8] 姜德文，郭孟霞，畢華興，等.水土保持生態補償理論與機制[J].中國水土保持科學，2006，4（6）：93-98.