崩崗“五位一體”系統(tǒng)性治理措施探討

馬　媛，丁樹文，何溢鈞，夏　棟，鄧羽松，王書玲，劉丹露

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢430070)

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崩崗“五位一體”系統(tǒng)性治理措施探討

馬媛，丁樹文，何溢鈞，夏棟，鄧羽松，王書玲，劉丹露

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢430070)

崩崗；治理措施；五位一體

崩崗是我國南方花崗巖區(qū)特有的土壤侵蝕類型，具有分布廣泛、形態(tài)多樣、發(fā)展迅速、危害嚴(yán)重、難以治理等特點，目前主要采取以生物措施為主、工程措施相輔的方式進行治理。根據(jù)以往治理崩崗的經(jīng)驗與研究成果，按照崩崗的組成部分及特點，將崩崗看作一個完整的系統(tǒng)，提出了集水坡面、崩壁、崩積堆、溝道、洪積扇分別治理的“五位一體”系統(tǒng)性治理措施，其關(guān)鍵在于切斷各個要素間的物質(zhì)流動與能量轉(zhuǎn)化，工程措施與生物措施相結(jié)合，從而從根本上治理崩崗、恢復(fù)生態(tài)。

1　崩崗的定義、分布及組成

崩崗是山坡土體受到水力沖刷，又在重力的作用下發(fā)生崩塌并且伴隨物質(zhì)與能量滑動的現(xiàn)象。崩崗主要發(fā)育在花崗巖風(fēng)化殼疏松、深厚的南方低山丘陵地區(qū)，即廣東、廣西、福建、江西、湖南、安徽、湖北7 省區(qū)，濕熱的氣候條件、充足的降水、植被銳減和人類不合理的開發(fā)利用導(dǎo)致了崩崗侵蝕的發(fā)生和加劇[1-3]。

崩崗由集水坡面、崩壁、崩積堆、溝道、洪積扇等五部分組成。集水坡面是匯水的主要區(qū)域，為崩崗侵蝕提供最原始的動力。崩壁是由風(fēng)化殼土體在重力和水力共同作用下崩塌而形成的陡坡，坡度多大于60°，高度從幾米到十幾米不等，其為崩崗?fù)馏w侵蝕的原始來源，是崩崗的重要組成部分[4-5]。崩積堆是在水力和重力的作用下從崩崗原山體坡面、崩壁坍塌滑落下來和崩壁削坡過程中削下來的泥土在崩壁下部堆積形成的20°～40°的錐形或扇形物質(zhì)，極易被侵蝕。溝道指崩崗體系內(nèi)部下切侵蝕非常嚴(yán)重的窄長溝道，水匯集于溝道進而流出崩崗體外，是連接崩崗與外部環(huán)境的通道。洪積扇是崩崗生態(tài)系統(tǒng)的邊緣部分，由崩崗集水坡面水力侵蝕及崩壁崩積堆重力坍塌經(jīng)由溝道帶出來的泥沙大量堆積而成。

2　崩崗的危害與治理

崩崗作為一種水土流失的方式，侵蝕能力極強，地表溝壑縱橫、支離破碎就是崩崗造成的危害之一[2]。除此之外，大量的土壤流失導(dǎo)致土地肥力下降、生態(tài)環(huán)境破壞，泥沙淤塞各種水利設(shè)施從而降低工作效率，造成極大的財產(chǎn)損失[6]。

針對我國南方花崗巖區(qū)的現(xiàn)狀，在多年的治理實踐中，以生物措施為主，生物與工程相結(jié)合的崩崗治理措施得到了廣泛應(yīng)用，形成了“上截、下堵、中間削、內(nèi)外綠化”的經(jīng)典治理模式。然而這些治理研究只是把崩崗大致分為“上、中、下”三個部分，并未考慮到崩崗科學(xué)的構(gòu)成要素，以及各個要素之間物質(zhì)能量的流動情況， 因而不能從根源上對崩崗進行有效治理。為此，在之前綜合治理的基礎(chǔ)之上總結(jié)出崩崗“五位一體”系統(tǒng)性治理措施，以指導(dǎo)崩崗治理的實踐。

3　崩崗“五位一體”系統(tǒng)性治理措施

崩崗作為一個由集水坡面、崩壁、崩積堆、溝道和洪積扇組成的生態(tài)系統(tǒng)，各部分之間存在著復(fù)雜的物質(zhì)輸入與輸出并伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。雨水作為外界輸入動能的載體，降落到集水坡面上并沿其流動形成徑流時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，沖刷地表土體，形成跌水，沖擊崩壁，同時徑流下滲增加了土體的勢能，造成崩壁崩塌，基底加深，使崩崗不斷向縱深擴展。坍塌的崩壁在溝底堆積形成崩積堆，由于崩積堆結(jié)構(gòu)松散、無植被保護，因此極易遭受降雨沖擊和徑流沖刷，導(dǎo)致崩積堆受到二次侵蝕，徑流攜帶大量泥沙流出溝道，同時溝道受到徑流的侵蝕不斷下切加深，泥沙最終在洪積扇沉積或被排到附近的河流、水庫甚至農(nóng)田中[7-8]。

結(jié)合崩崗系統(tǒng)物質(zhì)運輸和能量流動特點，切斷各個要素間的聯(lián)系，工程措施與生物措施相結(jié)合，因地制宜、因害設(shè)防成為“五位一體”治理的關(guān)鍵[9]。

3.1集水坡面的治理——截流排水

集水坡面有一定的坡度，所以降雨易在此匯集產(chǎn)生地表徑流[10]。坡面是崩崗繼續(xù)發(fā)展的源頭，要防止崩塌則必須減小徑流沖擊崩壁的動能，最常用的方法是減小集水坡面的長度和集水面積[11]，即在崩崗頂部或崩崗?fù)饩?～5 m處布設(shè)截流排水溝，攔蓄并向安全區(qū)域排走徑流。截流排水溝作為一道阻隔集水區(qū)與崩崗體的屏障，縮短了徑流在集水坡面上流動的長度，也就減小了徑流沖擊崩壁的動能。同時，截流排水溝的布設(shè)還能減少徑流在崩壁頂部的下滲，從而防止崩壁吸水過度而增加重力勢能導(dǎo)致崩塌[12]。

若崩崗集水區(qū)面積大、降水多，截流排水溝可多布設(shè)幾條，以保證排走一定頻率的暴雨徑流。有的集水區(qū)地形復(fù)雜不適合挖掘排水溝，通常采用魚鱗坑造林代替，魚鱗坑可以分散徑流，同樣起到減小動能的作用。坡面防治體系要能夠最大限度地減少崩崗集水區(qū)匯集的徑流流入崩崗體內(nèi)，盡量排走或就地入滲和利用，從而阻隔崩崗崩塌的能量來源，同時也能提高崩崗坡地的抗旱能力。

在實施工程措施的同時，需要對植被覆蓋較低的集水區(qū)配合生物措施共同治理。集水區(qū)因受到地表徑流的集中沖刷，表土流失殆盡，土質(zhì)貧瘠，母質(zhì)或心土裸露，一般植物很難生長。所以，應(yīng)選擇根系發(fā)達、喜干旱耐貧瘠、適應(yīng)性強、抗逆性強的植物種類進行造林，例如芒草、馬唐、鷓鴣草、胡枝子、山毛豆、相思樹、馬尾松、杉樹等，建立喬、灌、草混交多層覆蓋的立體防護體系[13]，同時采取封禁措施，增加地表植被覆蓋率，增加雨水入滲，減少地表徑流，達到減小沖擊崩壁能量的目的，充分發(fā)揮固土防沖作用。

3.2崩壁的治理——降坡穩(wěn)坡

崩壁具有坡度大、不穩(wěn)定的特點，所以經(jīng)常發(fā)生崩塌，防護難度非常大。治理崩壁的關(guān)鍵在于降坡穩(wěn)坡，即通過人工干預(yù)減小崩壁位置的坡度從而降低崩壁崩塌的風(fēng)險。根據(jù)地形、崩崗形態(tài)、崩崗所處的侵蝕狀況和崩壁的穩(wěn)定程度等要素，因地制宜，對崩壁進行打穴、削坡開梯、修筑崩壁小臺階等人工降低崩壁坡度的處理后，徑流沖擊崩壁的動能相應(yīng)減小，不僅能夠達到穩(wěn)定崩壁的目的，而且削坡修筑一定寬度的臺階也可為植物的生長創(chuàng)造立地條件。與此同時，臺階上還應(yīng)修建蓄水和排水設(shè)施，確保植物生長有充足的水分且能及時疏導(dǎo)臺面上多余的徑流，以降低崩崗?fù)馏w因吸水過量重力勢能增加而產(chǎn)生二次崩塌的風(fēng)險。

崩壁陡峭，立地條件差，植物難以生長，尤其是在時有崩塌發(fā)生的崩壁上，更難進行造林活動。在對崩壁進行削坡開梯等降坡穩(wěn)坡工程措施后，臺階為植物生長提供了立地條件，但階面基本為心土和母質(zhì)層，應(yīng)換成肥土并施基肥，可選擇葛藤、大翼豆、蟛蜞菊等抗干旱耐貧瘠的藤蔓型植物[14]，以提高崩崗的植被覆蓋率。為保護臺階坡面，還可以覆蓋黃麻土工布。在水平臺階截流緩沖的作用下，植物也能更好地生長，樹冠上覆以抗風(fēng)雨、樹根下扎以固臺階，相互輔助從而達到穩(wěn)定崩壁和恢復(fù)生態(tài)的目的。

對于削坡后土質(zhì)過差林草實在難以生長或不適合削坡開梯等工程措施或崩壁已處于穩(wěn)定狀態(tài)的崩崗，可以采用營養(yǎng)杯育苗移植的方法[15]，選擇耐旱、耐瘦瘠、立地條件要求不高的荷木、桉樹、大葉相思、油桐等速生樹種，并混種當(dāng)?shù)氐拇竺⒉荨⒏鹛佟⑽遄瘕埖炔萏僦参铮瑔獭⒐唷⒉荨⑻僖积R種[16-17]。由于大芒草、葛藤、五爪金龍根須多，萌芽力強，盤根錯節(jié)，耐踐踏，生長迅速，因此在林木中混種此類植物，可以改善氣候條件和林地環(huán)境，其殘根落葉又可增加有機質(zhì)，起到改良土壤、促進林木生長的作用[18]。

3.3崩積堆的治理——固定崩積堆

崩積堆具有坡度較大、土質(zhì)疏松、結(jié)構(gòu)性差、抗侵蝕能力弱等特點，是崩崗發(fā)生二次侵蝕的主要部位，二次侵蝕使崩壁土體轉(zhuǎn)化為泥沙，崩壁土體物質(zhì)再分配進而加重崩崗的危害程度[19-21]。若是比較小型的崩崗，配合種植適當(dāng)?shù)闹参锬芎芸焓贡婪e堆穩(wěn)定下來；若是大型崩崗，侵蝕嚴(yán)重并且崩積堆面積較大，可依據(jù)崩積堆的坡度與受侵蝕狀況進行削坡治理或整地治理。

對坡度平緩的崩積堆邊整邊夯實，修整成反坡式、梯級短、臺面窄的臺階，能快速穩(wěn)定崩積堆。臺面既是種植面又是橫坡導(dǎo)水溝，反坡式梯級有利于徑流下滲，使植被有充足的水分進行生長同時又能排出多余水分。削坡開梯的崩壁和崩積堆還需根據(jù)實際情況設(shè)置1～2條縱向排水溝，以集中導(dǎo)出梯面多余徑流。對坡度較大不適宜削坡的崩積堆則進行整地，填平溝道，降低崩積堆的坡度從而讓其穩(wěn)定，避免受到雨水的沖擊發(fā)生二次侵蝕[21]。崩積堆的治理與崩壁的治理有許多相似之處，在治理過程中應(yīng)緊密結(jié)合各類措施同步進行，在節(jié)省人力、物力、財力的同時達到最好的效果。

生物措施對穩(wěn)定崩積堆起到重要的作用。適宜該部位種植的植物須具備根系發(fā)達、抗干旱貧瘠能力強、耐掩埋等特點，如香根草、麻竹、藤枝竹等[16]，適當(dāng)密植可作為植物綠籬，能有效防止降雨侵蝕形成溝道從而穩(wěn)定崩積堆[22]。在進行了削坡的崩積堆上實施臺面合理間種喬木灌木、外側(cè)坡面種草的生物措施[23]。

3.4溝道的治理——切斷物質(zhì)運輸通道

溝道作為連通崩崗體系與外部大系統(tǒng)的通道，運輸來自集水坡面的徑流，以及徑流沖刷集水坡面、崩壁、崩積堆攜帶的泥沙，下切與淤積交替進行。要阻止泥沙流出形成洪積扇或沿水流流到下游掩蓋農(nóng)田、毀壞水利設(shè)施，就要在溝道處阻隔物質(zhì)的運輸，最常用的措施是谷坊。除了在崩崗總出口處修建大谷坊，還要在崩崗肚的鋸脊部位或者崩崗的支溝溝口逐級修建壩高在5 m以內(nèi)的谷坊，不僅可阻擋水和泥沙向外界運輸，控制崩崗的繼續(xù)發(fā)展，防止泥沙毀壞下游農(nóng)田及水利工程，而且可抬高溝床，被攔截的水和泥沙還有利于植被、作物的生長。修建谷坊后可把溝道、崩壁、崩積堆一同逐步開發(fā)為臺地，種植植物和農(nóng)作物以快速恢復(fù)崩崗。

溝道在來自集水坡面的徑流沖刷下母質(zhì)裸露、土壤貧瘠，植被生存條件十分惡劣，伴隨著水流大量的泥沙也被沖刷到下游，溝底的下切加劇了侵蝕。級級修建谷坊后可以攔截大部分沙和水，使該部位水分條件較好，且溝床得到了固定，改善了植被的生存條件，可根據(jù)實際情況在淤積土上種植香根草帶，同時種植果樹、大相思葉和竹類等根深、耐掩埋的植物，從而增加植被覆蓋，攔截泥沙，提高土壤抗侵蝕能力。

3.5洪積扇的治理——固沙防泄

洪積扇的治理關(guān)鍵即利用生物措施固沙，防止洪積扇上的泥沙繼續(xù)向下游移動掩埋農(nóng)田或淤塞河道。對于該部位應(yīng)以生物措施為主、工程措施為輔。洪積扇地勢較為平坦，堆積的土壤土質(zhì)疏松，質(zhì)地較粗，以細沙、粉沙與粗沙為主[24]，養(yǎng)分貧瘠但水分條件較好，可以構(gòu)筑多道生物屏障——香根草帶或糖蜜草帶固定攔截泥沙，同時種植耐旱耐貧瘠的竹類；若洪積扇上立地條件較好，則可以采取以草先行喬灌草相結(jié)合的種植辦法。必要的情況下，在崩崗集中的溝道下游，肚大口小、基礎(chǔ)堅實的地方修建高度為5～8 m的攔沙壩、擋墻和排水設(shè)施，以迅速控制泥沙下泄對下游的威脅。在修筑攔沙壩或擋墻后，其上部不斷淤積出的較平坦的土地可逐步開發(fā)利用，經(jīng)過一些改良措施可作農(nóng)田耕種。

崩崗“五位一體”治理措施示意圖如圖1所示。

4　總　結(jié)

治理崩崗所需時間長、工程量大，要做到“防”與“治”相結(jié)合。預(yù)防還未產(chǎn)生崩崗或崩崗侵蝕初有跡象并不嚴(yán)重但存在潛在危害的崩崗發(fā)展為活動型崩崗。同時，為防止在花崗巖侵蝕區(qū)開荒、亂砍濫伐、亂挖土采礦等人為破壞性活動，應(yīng)在做到保護地貌和植被的前提下進行無害的生產(chǎn)建設(shè)活動。

圖1　“五位一體”治理措施示意

在治理方面，崩崗“五位一體”系統(tǒng)性治理考慮了崩崗內(nèi)部各個要素之間物質(zhì)與能量流動情況并逐一切斷這種聯(lián)系，將崩崗看作一個完整的系統(tǒng)，針對集水區(qū)、崩壁、崩積堆、溝道和洪積扇各自的特點，生物措施與工程措施相結(jié)合，達到了從根本上治理崩崗的目的。

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(責(zé)任編輯王琦)

2015-06-22

“十二五”國家科技支撐項目(2011BAD31B04)；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃(201510504021)

S157.2

A

1000-0941(2016)04-0065-04

馬媛(1991—)，女，山東濱州市人，碩士研究生，主要從事崩崗治理方面的研究；通信作者丁樹文(1964—)，男，湖北孝感市人，學(xué)士，副教授，主要從事水土保持與農(nóng)業(yè)生態(tài)方面的研究。