北方土石山區坡改梯工程建設技術標準與示范

魏 颯，郭永晨，侯 克

(1.河北省水利科學研究院，河北 石家莊 050057； 2.河北省水土保持工作總站，河北 石家莊 050051)

北方土石山區坡改梯工程建設技術標準與示范

魏 颯1，郭永晨1，侯 克2

(1.河北省水利科學研究院，河北 石家莊 050057； 2.河北省水土保持工作總站，河北 石家莊 050051)

坡改梯；技術標準；北方土石山區；河北

坡改梯工程建設應包含梯田工程、水源及灌溉工程、防洪和排水工程、田間道路工程、防護林網工程、地力建設等內容。依據河北省開展坡耕地水土流失綜合治理的實踐，科學總結了北方土石山區坡改梯工程建設技術標準，并對典型地區的水土保持措施綜合配置模式及水土流失治理效果進行了研究。各典型地區在實施坡耕地水土流失綜合治理后生態效益明顯，保土效益達到50%以上，蓄水效益達到45%以上，對水土流失的調控能力明顯增強。

坡耕地是我國耕地資源的重要組成部分，直接關系國家糧食安全、生態安全和防洪安全[1]。近年來，由于治理滯后，坡耕地和侵蝕溝成了水土流失的主要源地。全國現有1.213億hm2耕地中，坡耕地約0.24億hm2，占20%。坡耕地面積占全國水土流失面積的6.7%，每年產生的土壤流失量占全國土壤流失總量的28.3%[1]。坡耕地的大量存在及其嚴重的水土流失，是影響生態重建和恢復的關鍵因素。

坡耕地水土流失綜合治理作為山丘區一項重要的基礎設施工程，得到了黨中央、國務院的高度重視[1]，最近5年的中央1號文件都強調要加快推進坡耕地水土流失綜合治理。《全國坡耕地水土流失綜合整治工程規劃》提出了2009—2018年坡耕地水土流失綜合整治的10年實施方案。近幾年來，我國針對坡耕地開展了大量的綜合整治和研究工作，并取得了豐碩的成果[2]。

河北省山地丘陵區面積占全省土地總面積的51%，其中坡耕地面積占全省耕地總面積的66.5%。受季風氣候影響，降水年內、年際分配極不均勻，季節性干旱十分嚴重。全省耕地每公頃平均水資源量3 165 m3，約為全國的1/7，加之坡耕地嚴重的水土流失，導致該地區坡耕地農業產量低而不穩，干旱缺水和水土流失已成為制約坡耕地生產力提高和農業經濟可持續發展的主要因素。從2010年11月起，河北省被列入第一批全國坡耕地水土流失綜合治理試點，迄今全省已相繼有隆化、青龍、曲陽、阜平、易縣、遷西、平泉等市(縣)被列為全國坡耕地水土流失綜合治理試點縣，陸續出現了許多坡改梯綜合治理的精品工程，為總結北方土石山區坡改梯工程建設技術標準提供了很好的樣板[3-5]。鑒于此，本研究在總結、提煉坡改梯工程建設技術標準的基礎上，分析了不同地區水土保持措施在空間配置上的結構、功能和效益。

1 坡改梯工程建設技術標準

坡改梯通常指將5°～25°坡耕地改造為水平梯田；荒坡地修筑水平梯田可參照坡改梯工程建設技術標準，其中坡度20°～25°的宜修筑隔坡梯田。

坡改梯是一項復雜的系統工程，涵蓋了梯田工程、水源及灌溉工程、防洪和排水工程、田間道路工程、防護林網工程，以及地力建設等內容。

1.1 梯田工程

(1)梯田田面。坡改梯后應使水平梯田田面縱橫向高差小于1%，田面呈內低外高形式。水平梯田土層深30～50 cm內沒有石塊、石礫，土層厚度應滿足作物根系生長要求。坡度5°～15°的坡地，改梯田后田面寬度為10～30 m；坡度15°～25°的坡地，改梯田后田面寬度為5～10 m。

(2)田坎(埂)。土坎高度一般不宜超過2 m，石坎高度一般不宜超過3 m，做到坎面整齊、穩定，行走不坍塌。田埂可為土埂，也可為石埂。土質田埂呈梯形，頂寬20～30 cm、底寬35～50 cm，埂高以20～30 cm為宜。

1.2 水源及灌溉工程

根據項目區水源條件和經濟技術水平，布設地下取水和地面水引、蓄、提等工程，做到蓄、引、提、集相結合，合理配置各類水源工程。充分利用地形修建塘堰(壩)、小型攔河壩(閘)、蓄水池和水窖工程，因地制宜地攔蓄雨水。

灌溉設計保證率一般不低于50%，渠道防滲灌溉水利用系數不應低于0.70，井灌低壓管道輸水灌溉水利用系數不應低于0.80，噴、微灌灌溉水利用系數不應低于0.90，且坡改梯農田灌溉用水一般按非充分灌溉標準設計。

1.3 防洪和排水工程

梯田田面排水標準宜采用5～10年一遇，1日暴雨3日排至作物耐淹水深。

當梯田區上方有較大面積的匯水坡面、地表徑流可能威脅梯田區安全時，應在坡地與梯田交界處布設截水溝、排水溝工程。截水溝基本沿等高線布設，與等高線取1%～2%的比降；當截水溝比降較大時，應在溝中每隔5～10 m修筑一高20～30 cm的小土擋；截水溝排水端應與坡面排水溝相接，并在連接處做好防沖措施。坡面排水溝一般布設在坡面截水溝的兩端或較低一端，用以排除截水溝不能容納的地表徑流，排水溝的終端應連接天然排水道或下(上)山道路一側或兩側的排水溝，將多余的地表徑流安全排出梯田區。截水溝、排水溝一般以土質結構為主，有條件的可采用砌石、預制件結構。

1.4 道路工程

田間道路系統由上山路和作業路組成。

上山路一般以單個耕作區為單元設置，比降在15%以下時，從坡腳上山順溝緣布設上山路；當比降在15%以上(暴雨多發區為9%以上)時，上山路按S形或環繞山丘布設。在道路適當位置應設置會車區。作業路在耕作區內布設，路的一端或兩端與上山路相連。根據梯田布局、田面寬度和耕作需要，可每隔3～5個臺面規劃一條生產路。

1.5 防護林網工程

防護林網控制面積占宜建林網農田面積的比例應不低于90%。林草成活率和保存率應達到90%以上。路、溝、渠防護林一般布置在靠近梯田一側，一般采用單行或雙行種植方式，在風沙危害嚴重地區可采用多行種植。根據梯田所處地形、位置和防護要求，因地制宜布設梯田坡面防護工程，如坡面防護林、埂坎防護林。

1.6 地力建設

坡改梯后耕作層厚度一般為20～30 cm。

耕作層土壤理化性狀指標：表層土壤質地以壤質土為佳，表土疏松，通氣性良好，心土緊實，保墑保肥。砂質土和黏土應施以相應的土壤改良措施。

抗旱能力：灌排工程完善，在中度干旱情況下土壤抗旱能力增加5～7 d。

2 不同地區的水土保持措施配置結構

坡耕地水土流失綜合治理試點工程開展幾年來，河北省不同地區水土保持措施配置結構略有差異(見表1)。應結合各典型小流域自然環境的特點，選取適宜的水土保持措施，在保證耕作的前提下，重點加強生態環境的改善，調整農業種植結構。通過坡面水保措施空間適宜性分析可知[6]，北方土石山區降水偏少，地層土石混雜，因此坡面上部多以植物措施為主，但需輔以工程措施攔蓄水土，坡面底部主要修建梯田進行農田建設。總之，需結合不同地區的水土流失特點，在坡面不同位置合理配置水土保持措施。

表1 河北省不同地區坡耕地水土流失綜合治理試點工程水保措施配置結構

遷安市地處唐山市東北部、燕山南麓、長城腳下，是典型的北方土石山區。該市坡改梯遵循“蓄排結合、蓄水為灌、灌余后排、排后再蓄”的原則，建立坡、頂、溝立體防護林網。為防止田面沖刷，在梯田上部、道路兩側設置截排水溝，排水溝與集雨水窖相連，達到充分利用雨水資源的目的。梯田間淺溝修筑土谷坊，土谷坊設置漿砌石溢流口；深溝修筑干砌石谷坊，防止梯田間溝床下切、溝岸擴張，最終起到保護梯田的作用。

保定市坡耕地水土流失綜合治理試點工程共涉及阜平、曲陽、易縣3個縣6個鄉鎮26個行政村。該市因地制宜發展石坎梯田，既能充分利用當地石材又能有效保護梯田田面，并針對山區水源特點配套了雨水集、蓄、引工程；同時，引進推廣果樹新、優品種，采用先進抗旱節水技術提高苗木成活率，還積極推廣果樹營養杯育苗移植技術，縮短了育苗周期。

平泉縣2011年被列為坡耕地水土流失綜合治理工程試點縣后，充分利用山坡地的地形落差，找準工程建設與發展暖棚設施蔬菜這一結合點，建成了采光好、儲熱強、占地少的日光溫室暖棚。同時，采用淤地壩和水窖攔蓄儲存坡面、溝道和棚室面徑流，充分利用地形自然落差，將水窖集水引入大棚滿足棚室蔬菜用水，發展坡改梯條件下設施蔬菜集雨節灌和高效農業種植模式化技術。

3 不同地區實施坡改梯后的生態效益分析

水土流失強度的變化主要受下墊面條件和降雨條件的影響，在其他條件相同的情況下，降雨特征的不同將直接導致水土流失強弱的變化。因此，在分析項目區水土保持效益時，必須考慮降雨條件的變化。河北省是從2010年起作為國家坡耕地水土流失綜合治理項目試點開始開展這一工作的，近幾年項目區所涉及地區降雨數據變化不大，因此可以認為近幾年坡耕地水土流失強弱變化完全是由坡改梯水土保持措施實施引起的。

圖1和圖2是不同地區實施坡改梯前后水土保持效益統計分析結果。從圖1可以看出，與坡改梯之前相比，實施綜合治理之后土壤侵蝕模數顯著降低，保土效益均在50%以上，平泉縣的保土效益則高達60%以上。同時，治理后除平泉縣土壤侵蝕模數略高外，其他地區的土壤侵蝕模數均不超過1 000 t/(km2·a)。從圖2可以看出，實施坡改梯之后，各區年均徑流量均顯著下降，蓄水效益均達到45%以上。這充分說明坡耕地綜合治理的水土保持措施配置結構是合理有效的。此外，相同地區的保土效益略高于蓄水效益，而不同地區的保土蓄水效益存在著一定的差異，這主要是由降雨特征，土壤、地形條件，以及水保措施配置結構等因素的空間差異性造成的[7]。

圖1 不同地區坡改梯前后土壤侵蝕變化

圖2 不同地區坡改梯前后徑流量變化

4 結 語

通過近幾年實施坡耕地水土流失綜合治理試點工程，河北省科學總結了坡改梯工程建設的成功經驗，形成了河北省地方標準——《坡改梯工程建設技術規范》。實踐證明該工程建設標準在北方土石山區是合理可行的，生態效益明顯，具有很好的推廣價值。

典型坡改梯工程建設項目在實施治理后生態效益明顯，保土效益基本在50%以上，蓄水效益在45%以上。在各類似地區推廣后，同樣取得了明顯的生態效益，將跑土、跑水、跑肥的“三跑田”變為了保土、保水、保肥的“三保田”。

[1] 陳雷.認真貫徹中央水利工作會議精神 扎實推進坡耕地水土流失綜合治理工作[J].中國水土保持,2011(9):1-4.

[2] 劉震.水土保持60年：成就·經驗·發展對策[J].中國水土保持科學,2009,7(4):1-6.

[3] 王忠科,和繼軍,蔡強國.北方土石山區小流域綜合治理措施及效應研究[J].水土保持通報,2008,28(4):11-16.

[4] 李秀彬,馬至尊,姚孝友,等.北方土石山區水土保持的主要經驗與治理模式[J].中國水土保持,2008(12):57-62.

[5] 田素平.河北省國家水土保持重點工程建設成效與做法[J].河北水利,2014(2):28-29.

[6] 和繼軍,蔡強國,方海燕,等.張家口地區水土保持措施空間配置效應評價[J].農業工程學報,2009,25(10):69-75.

[7] 衛偉,陳利頂,傅伯杰,等.半干旱黃土丘陵溝壑區降水特征值和下墊面因子影響下的水土流失規律[J].生態學報,2006,26(11):3847-3853.

(責任編輯 徐素霞)

S157.2

C

1000-0941(2015)04-0028-03

魏颯(1981—)，女，河北安國市人，高級工程師，碩士，主要從事水資源與水環境等方面的研究。

2014-06-24