陵川縣坡耕地改梯田工程設計探討

范鴻磊

（山西省水土保持科學研究所，山西 太原 030045）

1 項目區概況

陵川縣位于山西省晉城市的東北部，太行山南端的最高峰。該縣全境輪廓呈不規則形狀，東西長53.2 km，南北寬52.8 km，土地總面積1701.79 km2。項目區土壤類型主要有褐土和草甸土兩個土類。褐土包括四個亞類既山地淋溶褐土、山地褐土、粗骨性褐土、碳酸鹽褐土性褐土和碳酸鹽褐土。經人為耕作熟化而成的農業土壤，質地為以中壤為主，黃褐色中壤質土壤和輕壤質土壤次之，土質較粘重，保水侏肥能力強，肥力偏低，其主要特點是宜耕性較強，土體中粘化層較明顯而鈣積程度差，侵蝕嚴重。紅黏土，土壤較肥沃。多沙質土壤，肥力較低。

項目區水土流失面積為24.52 km2，屬北方土石山區，主要為水力侵蝕，年平均土壤侵蝕模數為2500 t/（km2·a）。水土流失導致地表破壞，大量的水分、養分和表土流失，土壤肥力降低。糧食產量低而不穩，造成當地經濟落后，群眾生活貧困。同時，由于大量的水土流失，使項目區下游河道淤積，河床抬高，泥沙直接入河，加劇了河道的泥沙淤積，產生很大泥沙負擔。項目區水土流失較嚴重，直接制約全縣農業及整個國民經濟的發展。由于水土流失，人口增加與生態環境的矛盾越來越突出，同時以旱為主的自然災害發生頻繁，嚴重影響到農村經濟發展。

結合陵川縣實際情況和發展規劃，牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念，緊緊圍繞“生態建設示范縣”目標，采取有力措施。

2 坡耕地改梯田工程設計

2.1 設計原則

實施坡耕地改梯田工程6.60 hm2，根據實地調查，結合當地主導產業，本實施方案在設計中，根據相關文件精神，充分征求當地人民群眾的意見建議，尊重群眾意愿，按照“近村、近水、就緩、就低”的治理思路，待治理坡耕地嚴格選擇尚處于耕種狀態的坡度25°以下的現狀坡耕地，禁止對退耕還林地、其他草地以及坡度大于25°的坡耕地和現狀梯田實施任何開發措施。不同坡耕地因其地塊地理位置和立地條件不同，水平梯田應沿等高線布設，大彎順勢，小彎裁直，保證線型平順美觀。生產道路的布設按照節省用地和投資的原則并充分利用工程區已有道路基礎，按“S”形路線從坡腳至山頂環繞而上。為實現不同坡度斷面的優化，本工程梯田設計寬度14.5 m，按與田坎坡度相適應的原則確定田坎高度，以保證梯田堅實穩固，提升地埂的開發利用程度。

2.2 設計依據與標準

依據《水土保持綜合治理技術規范坡耕地治理技術》（GB/T 16453.1-2008）以及相關的坡耕地綜合治理成果[1]；設計標準為10 a 一遇6 h 最大暴雨，攔蓄徑流80%以上，攔沙90%以上。通過與當地村民協商能夠落實和外業調查及小斑勾繪，項目區坡耕地改梯田工程涉及附近城鎮王教村1 個行政村，一個小班（92 號），現狀為坡耕地，坡度8.5°。坡耕地改梯田設計總面積6.60 hm2（7501.95 畝）。地面坡度按照5°～10°一個坡度級劃分為1 個小斑（地塊），面積6.60 hm2。

2.3 水平梯田斷面設計

2.3.1 梯田斷面設計

陵川縣坡耕地改水平梯田斷面設計主要涉及原坡耕地地面坡度θ（°）、原地面斜寬Bx（m）、梯田田坎坡度α（°）、田面毛寬Bm（m）、田面凈寬B（m）、田坎高度H（m），各要素之間的變量關系如下：

根據實地調繪的陵川縣坡耕地改梯田工程中小斑坡耕地實際地形，根據《坡耕地治理技術規范》（GB/T 16453.1-2008）附錄A 表A.1 水平梯田斷面尺寸參考值[2]和《水土保持工程概算定額》所規定的水平梯田改良填筑定額進行地面坡度確定，以及田寬步距的劃分，在充分考慮項目區土壤類型及質地疏松實際的基礎上，進行坡耕地改水平梯田斷面尺寸的確定（見表1）。斷面設計見圖1，其中b 為田坎占地寬（m）；b’為邊埂頂寬（m），取b’=0.3 m；H’為邊埂高（m），取H’=0.3 m。據圖1 計算出梯田斷面各要素見表2。

表1 水平梯田斷面尺寸表

圖1 水平梯田斷面要素圖

表2 水平梯田斷面設計表

根據圖1 和表2，地面坡度在5°～10°的田面凈寬15 m，田坎坡度70°～75°，本工程取75°；田坎高度在2.73 m～2.77 m，取2.77 m。針對本工程坡耕地倒坡狀田面邊緣，應沿田坎邊緣培修邊埂，確保田埂高30 cm，埂頂寬30 cm，內側坡比與外側坡比均為1∶1。

終于，老婦人開心地接受了施泰特的建議，買下了那兩瓶黃桃罐頭。本來，這件事情過去也就過去了，讓施泰特沒有想到的是，從那以后，這個老婦人就經常來到這里買東西。

2.3.2 防御標準校核

《山西省水文計算手冊》規定，項目區10 a 一遇6 h 最大暴雨量達47.40 mm，降雨在田面所形成的徑流深最大可達48 mm，考慮到水平梯田邊埂高度，完全可以起到攔蓄的作用，斷面設計安全合理。

2.3.3 水平梯田工程量計算

根據《水土保持綜合治理技術規范坡耕地治理技術》（GB/T 16453.1-2008），工程量計算方法如下。

（1）單位面積土方量計算

當梯田面積按畝計算時，單位面積土方量按下式計算：

（2）單位面積土方移運量

式中：W 為單位面積土方移運量，m3·m。

當梯田面積按公頃計算時，單位面積土方移運量按下式計算：

本項目坡耕地修成水平梯田工程量計算見表3。

表3 水平梯田工程量表

3 坡耕地改梯田工程施工設計

陵川縣坡耕地改梯田工程施工包括定線、清基、田坎修筑、保留表土、修平田面等工序，其中表土保留施工設計和田面修整是質量控制的重要環節。

3.1 表土保留設計

修筑梯田前先進行表土剝離，剝離表土厚度為0.3 m。開挖的表層熟土通過表土逐臺下移法、表土逐行置換法、表土中間堆置法等，最終將均勻鋪運到整個田面上用于耕作。本工程設計機修梯田6.60 hm2，保土剝離共計19800 m3。

（1）表土逐臺下移法

逐臺下移表土的保留設計對于坡度較陡，田面狹窄（寬度＜10 m）的坡耕地改梯田較為適用。將整個坡面梯田由下至上逐臺培修，最下一臺梯田培修平整后，將表土棄置；再取起第二臺擬培修梯田的田面表土，傾倒至最下臺田面，并平鋪齊整；待第二臺梯田培修完畢，按照同樣方法進行第三臺梯田培修與平整；逐臺進行，直至最終培修平整。具體見圖2。

圖2 表土逐臺下移法

（2）表土逐行置換法

逐行置換表土的保留設計對于坡度緩，田面寬（寬度12 m～15 m）的坡耕地改梯田更適用。先在田面中部劃出約2 m 寬的范圍并培修平整，再在其上下兩側約1 m 寬的范圍內取出表土填鋪；直至田面平臺寬度擴展為4 m；再通過類似過程向上下兩端各拓展1 m 的寬度，田面平臺寬度擴展為6 m；如此繼續置換，直至整個田面培修平整。見圖3。

3.2 修平田面

將田面分成下挖上填與上挖下填兩部分：田坎線上下各1.5 m 范圍，采取下挖上填法，從田坎下方取土，填到田坎上方。其余田面采取上挖下填法，從田面中心線以上取土，填到中心線以下。這樣可以提高工效，節省勞工，見圖4。

圖3 表土逐行置換法

圖4 上挖下填與下挖上填

田面挖、填任務基本完成后，應檢查是否達到水平（或設計要求的縱向比降），要求誤差不超過1%。田邊1 m 左右，保留10°左右反坡，地中原有淺溝部位，填方應比水平面高出10 cm 左右，以備填土最深部位沉陷后田面仍能保持水平。

4 結論

項目區擬實施的坡耕地改梯田工程新修梯田6.60 hm2，投資23.90 萬元，使水土流失得到有效控制。工程實施完工后，項目區水土流失治理度達到75.44%，農業生產條件改善、自然災害減輕，對于項目區貧困農民增收意義重大。