水土保持植物與工程措施設計分析

朱翔華

(燈塔市水利工作服務中心，遼寧 燈塔 111300)

1 研究區概況

1.1 基本情況

燈塔市地處低山丘陵區，屬于遼河平原農田防護區和人居環境維護區，經過多年的治理，燈塔市的生態環境有了明顯的改善，坡耕地成為了節水高效的梯田，河道泥沙的淤積情況明顯減少。

1.2 水文特征

燈塔市地處遼東低山丘陵區，屬于半北溫帶大陸性季風氣候區，年平均降水量為718.00mm，年平均徑流深為200mm，降水量年季間變化大，年內分配不均勻，多集中在6、7、8、9四個月，多年平均蒸發量為1520mm，相對濕度52%。春季干旱，雨熱同期，日照充足，溫差較大，年平均氣溫8.50℃，日照時數2565h，無霜期160d，最大凍土深度1.20m主。燈塔市境內共有20條河流，太子河、渾河屬省內大河，其次有小渾河、戈西河、十里河、北沙河、馬峰河等，總河長310.54 km2，控制面積1171.44 km2。

1.3 土壤與植被

燈塔市土壤構成包括3個土類，依次為棕壤土、草甸土、水稻土，6個亞類，22個土屬，36個土種。其中，棕壤土類有87.4萬畝，草甸土類67.4萬畝，水稻土類41.9萬畝，此外還有少量的沼澤土類等。棕壤土類主要分布在中部、東部地區，草甸土主要分布在西部平原地區，水稻土主要分布在中部和西部地區。

主要植被為落葉林和針、闊混交林，植物種類豐富，也是是次生林和人工林最集中的區地，森林多為天然次生林和建國后人工營造林，全市森林覆蓋率16.5%，東部山區森林覆蓋率為57%。該區域以農業為主，農作物主要由玉米、大豆、水稻，經濟作物有山楂、大榛子、蘋果、南國梨等。

1.4 水土流失現狀

調查顯示，研究區地形破碎，土壤條件差，水土流失嚴重，侵蝕方式主要以中度水蝕為主。在降水徑流作用下，侵蝕溝壑分布廣泛，其治理難度較大；加之部分已治理的地塊標準不高，有待修復；部分地區的管護力度不夠，人為破壞的現象時有發生。總體而言，燈塔市存在的水土流失問題如下：①鑒于技術原因，部分地區遺留大量半風化低土層荒山，為水土流失治理的難點。②耕地以坡耕地為主，由于多年的傳統耕作，耕作層較淺，且由于常年的化肥使用導致土壤板結嚴重，肥力低下，無任何水保、灌溉措施，經濟效益低下且水土流失嚴重。③目前仍有大面積的坡耕地和侵蝕溝未采取保護措施，部分坡耕地水土流失現象嚴重，農作物產量低下。

2 水土保持措施設計

2.1 綜合防護體系設計

在綜合治理中結合自然條件和土地類型分布規律，按照因害設防、因地制宜的原則綜合配置水保措施和土地利用類型，堅持分階段實施，分項目推進。

1)坡耕地治理體系。坡耕地水土流失防護體系主要以修筑果樹梯田為主，通過改變微地形，變坡地為平地，調節地表徑流，防止雨水直接流入坡耕地沖刷表層土壤，減少水土流失，增加土地產出[1]。具體做法是：坡度在15°以下的土層厚、土質肥沃的坡耕地修筑果樹梯田。

2)侵蝕溝防護體系。侵蝕溝水土流失防護體系主要以修筑溝頭防護、谷坊為主，通過溝頭治理、節節攔水攔沙，防止溝岸擴張及溝底下切，安全承接上游來水、攔截泥沙、消減洪峰[2]。具體做法是：對侵蝕嚴重的溝頭進行綜合治理，在溝深、匯水量、侵蝕較嚴重的侵蝕溝上布設石籠谷坊，堅持先上游后下游，先支溝后干溝，從溝頭到溝口的治理順序。

3)封育治理防護體系：對圖斑內水土流失面積達到15%以上、不適宜直接修建工程和林草措施的區域，采取圍欄等封育治理措施，封育治理區周圍要求埋立公示牌，并訂立相關的政策和制度，明確專人管理，避免人為和牲畜擾動，充分利用生態系統自修復功能和大自然的力量，加快水土流失治理步伐，減少水土流失。

4)荒山荒坡治理防護體系：營造水保林，以增加植被覆蓋度。在立地條件較好的地方發展經果林，根據市場的實際需要和當地的實際情況，選擇附加值較高且不損害立地條件的樹種[3]。在營造水保林、經果林時根據具體情況可采用水平槽整地，提高植物成活率。

2.2 工程措施

2.2.1 果樹梯田工程

1)設計原則。根據經濟林適宜布設果樹梯田的立地條件，從早受益、集約化經營和商品生產的角度，充分利用自然資源優勢，遵循布局合理、兼顧周圍、相對集中、方便管理的原則設計果樹梯田措施[4]。

2)技術措施。針對治理地塊已栽植果樹，樹種有蘋果、梨等，土質較好，應根據原有地形，設計的規格3m×4m，以3m×4m的果樹株行距為主，實際施工中以實際株行距為準。設計于每1株樹或每2株樹為一水平池，地面坡度為12°，池埂高0.30m，池埂寬0.30m，底寬0.40m，池埂邊坡1∶1，每個池面平整，池埂整齊、規則、密實。根據現場勘查，確定果樹株行距為3m×3m或2m×6m，如圖1。

圖1 果樹梯田設計圖

2.2.2 谷坊工程

工程區溝壑密度較大，溝壑是產生水土流失的重要地類。為了防止溝岸繼續擴張和溝床下切，針對工程區的侵蝕溝需要修筑小型水保工程—谷坊，以攔截泥沙，穩定溝坡，促使溝壑逐步川臺化，達到有效利用的目的。

1)設計原則。根據侵蝕溝的水土流失特點、地形條件、水文地質、建筑材料和施工技術等因素，本著就地取材、攔截泥沙和有效控制溝壑下切的原則，以最經濟的投入發揮最大的水土保持效益。

2)谷坊型式。谷坊類型要便于開發、經久耐用、就地取材，滿足功能多樣、能溢能泄、抗滑抗傾、因地制宜等要求。結合低山丘陵區石料豐富的特點，選擇適合山洪溝道含沙量大、節約供料的干砌石谷坊和鐵絲石籠谷坊。

3)谷坊設計。干砌石谷坊、鐵絲石籠谷坊頂寬1.0m，迎水坡坡比為1∶0.2，背水坡1∶0.8。谷坊的高度取1.2m，基礎埋深0.3m或清基至巖石層。干砌石谷坊頂用混凝土壓蓋10cm，谷坊高度1/2處混凝土夾層厚10cm。谷坊的間距為78m，谷坊溢流口尺寸底寬3.0m，高度0.3m，如圖2。

4)工程布置。布置原則是“頂底相照”，將谷坊布設于溝道直段，溝道有跌坎時布設于跌坎上，溝道斷面變化時布設于較窄處。

圖2 谷坊設計圖

5)谷坊砌筑位置的選擇。①谷坊壩址要求“口小肚大”，溝底和溝坡地形、地質良好，沒有不易清除的雜物、亂石、破壞地層或孔洞，建筑材料方便；②谷坊修筑流程要符合從上而下、自高到低的水沙運動規律，逐級實施；③避開跌水和拐彎處，在存在支流匯合的情況下可將谷坊修建于匯合點處。[5]。

2.2.3 封育治理工程

1)設計原則。根據流域內自然條件、社會經濟條件及水土流失特點、程度，對圖斑內水土流失面積達到15%以上、不適宜直接修建工程和林草措施的區域采取必要的人工輔助措施，即在人、畜活動頻繁區和封育治理區邊緣設置鐵絲圍欄，以防人、畜對封育治理區的破壞；封育治理區周圍要求埋立公示牌。

2)封育方式和管理制度。采取全年封育治理方式，結合實際情況確定封育治理年限，一般為4年。封育治理區應遵循當地鄉規民約、舍飼禁牧和封育保護有關政策，嚴格控制不合理建設活動，創造良好的封育整治環境，推進封育治理工作。另外加強水土保持封育治理成果管護工作，利用水利局開展封育治理的執法、監督、檢查工作，流域內各村設專職管護員，確保封育治理工程的順利實施。

3)圍欄設計。采用全封方式，為防止人、畜隨意進入，必須用圍欄將封育治理區封閉。結合地形地貌特征，在打柴場、牧場、村屯、道路等活動頻繁區布設圍欄。圍欄水泥樁采用C20混凝土樁，規格為長0.12m、寬0.12m、高2.10m，混凝土樁間距4m，地下埋深0.50m，地上高1.60m，隔2根混凝土樁用礫石加固根部。水平刺線5道，間距0.20m，對角線共2道。將鐵絲網捆扎在支柱上。各封育治理單元預留進出口2個，并分別安裝混凝土樁柱鐵絲網門。刺線采用刺鐵絲和8#鐵絲，如圖3。

2.3 植物措施

2.3.1 水保林措施

1)設計原則。遵循的原則：適地適樹、因地制宜，以獲得穩定持續的林分環境，改善立地質量為目標；選擇適應性較強、經諾年栽培或適宜的鄉土樹種，提高造林成活率；最大程度的創造復層林相，以穩定的生態體系和高效利用的營養空間充分發揮土地生產力，實現水保效益的最大化。

2)造林設計。①整地方式：水保林一般都要采取整地工程，以保水保土和維持樹木生長，不同樹種、不同立地條件下采取的整地方式不同。按設計的造林密度確定整地坑數量，根據不同的立地條件類型，確定整地方式。根據規劃地塊的地形地貌條件，采用魚鱗坑整地方式，整地規格為株距3.0m、行距4.0m，栽植坑規格為長徑0.6m，短徑0.4m，坑深0.5m。在坡面上各坑沿等高線布設，上下兩行呈“品”字錯開排列；②造林樹種及密度：結合區域內的不同立地條件，按著適地適樹的原則優選出生物生態特性與其地形、土壤、水分相適應的喬灌樹種。此流域水保林的樹種選擇刺槐，造林密度的確定以造林目的、立地條件、樹種特性為基礎，結合設計規范確定主要適宜生長樹種的初植密度。水保林造林密度宜采用株行距3m×4m，造林密度840株/hm2，苗木選擇地徑1cm的截干苗，如圖4；③幼林撫育：除松土除草外，栽后2年內略加修剪管理，刺槐每年夏季疏剪其長枝。

圖4 水保林造林設計圖

2.3.2 經濟林措施

1)設計原則。根據該流域內部分荒山適合布設經濟林等措施，設計原則從早受益、集約化經營、商品生產的角度，遵循布局合理、適地適樹、兼顧周圍、相對集中、方便管理的原則。

2)造林設計。①整地時間及方式。整地時間一般春、夏、秋季均可，最好在雨季前完成。根據該流域的地形地貌條件，流域內對于荒山荒坡的治理，主要采用的整地方式為水平槽整地，整地規格：主槽長1.6m，槽寬0.5m，槽深0.5m，回土深度0.3m，槽間距1.4m，行距3.0m。副槽長1.6m，槽寬0.3m，槽深0.2m，攔水埂高0.25m；②栽植樹種：結合當地可水文氣象特征和立地條件，選擇適于燈塔地區的經濟林樹種，一般為山杏；③栽植密度及栽植方法：栽植密度直接關系到能否最大限度地利用光能和土地資源，經濟林果栽植密度因樹種、品種、立地條件及管理水平不同而異，主要經濟林果栽植密度也不盡相同。山杏栽植的株行距2m×3m，造林密度1667株/hm2，如圖5；④幼林撫育：新建經濟林須采取幼林撫育措施，集約化經營。每年夏、秋各修剪一次，并保持松土、施肥、除草、澆水。幼林可間作豆科作物。

圖5 經濟林造林設計圖

3 結 語

隨著水土保持治理理念的不斷提升，治理項目的進一步深化，燈塔市小流域治理更進入一個攻堅克難的關鍵時期，以往傳統措施無法治理的難點、流失類型等，在不斷創新的治理手段和治理模式下逐漸成為未來水土保持治理的主要方向。根據區域水土流失特征，堅持因害設防、因地制宜的原則，綜合利用植物與工程措施實行綜合性開發治理，有利于改善區域生態環境、農業生產條件和居民生活水平，加快土地資源的優化調整和土地產出率的提升，為合理利用有限的水土資源以及促進農村經濟可持續發展奠定基礎。