坡改梯在五寨縣坡耕地水土流失保護中的應用研究

殷俊文

(五寨縣水利局，山西 五寨 036200)

0 引 言

減少水土流失量，保護水土資源是十分重要的[1-3]。土地是居民生產、生活離不開的資源，水土流失不僅是資源的損失，也會對下游的生態環境造成影響。目前，在水土流失防治工程中，通常采用退耕還林等措施，在一定程度上保護了水土，減少了流失現象[4-6]。耕地面積對當地農業發展有重要的影響，因此，在能保證耕地面積變化幅度較小的情況下，保護區域水土成為了新的研究方向。坡改梯，可以改變坡耕地的坡度，減少流失程度，同時也可保證耕地面積不減小，效益較為顯著。結合五寨縣坡改梯工程，對該方法在實際工程中的應用進行分析。

1 土地利用及水土流失現狀

1.1 土地利用現狀

五寨縣農業發展水平較高，現狀土地利用率較高。根據2018年的土地調查資料，五寨縣(白草坡、瓦窯塔、官咀、七里坪、白家溝)5個行政村的耕地總面積為790.67hm2，超過土地總面積的一半。根據調查，耕地中坡耕地比例為93.46%，溝壩地為6.54%。土地水土流失現象較為嚴重。因此，為了改善這一現狀，需采取適宜的措施改善土地結構，減少水土流失量。

1.2 水土流失現狀

五寨縣5個行政村土地總面積為1387.61km2，其中水土流失面積超過1105.60km2。輕度、中度、強度水土流失面積分別為204.55km2、319.18km2、581.87km2，占全縣水土流失面積的18.50%、28.87%、52.63%。五寨縣水土流失以強度為主。

2 坡改梯工程總體布置

坡改梯工程總體布置需要充分考慮不同地塊之間的位置、條件，統一規劃。梯田分布需結合現場實際地形條件，沿著等高線布置，采用大彎就勢、小彎取直的布置方式，以保證梯田工程的美觀性。生產道路建設按照節約土地、降低投資、滿足需求的方式進行布置，在設計時充分應用既有道路，總體上呈“S”型上升。

根據和當地居民溝通協商，本次工程實施主要包括2個工程區，坡改梯593.34hm2，生產道路3.52km。其中白草坡工程區面積228.77hm2，生產道路1.9km，官咀工程面積364.57hm2，生產道路1.62km。

地面坡度按照5°-10°、10°-15°三個坡度級劃分為129個(地塊)，面積593.34hm2。其中5°-10°坡耕地(地塊)87個，面積417.87hm2；10°-20°坡耕地(地塊)42個，面積175.47hm2。

3 坡改梯措施設計

3.1 水平梯田

3.1.1 設計原則及標準

水平梯田設計時需要充分結合現在地形，根據確定的地塊坡度進行優化設計。根據考慮經濟效果，工程田寬在6-20m之間，田坎的高度和坡度與設計方案相結合，保證田塊的穩定性、耐久性。

工程坡耕地設計標準為20a一遇6h最大暴雨，攔蓄徑流80%以上，攔沙90%以上。

3.1.2 水平梯田斷面設計

1)梯田斷面設計。

退行性膝關節骨性關節炎主要發生群體是老年人,隨著國家老齡化社會結構的到來,退行性膝關節骨性關節炎的發生率逐年上升,該病癥會嚴重影響患者的生活質量,甚至對社會生產力造成一定程度影響。退行性膝關節骨性關節炎會致使患者有巨大的病癥疼痛感,也是致使患者殘疾的重要原因之一。本文對退行性膝關節骨性關節炎患者的治療過程中應用刺絡放血配合溫針灸治療,以此評價刺絡放血配合溫針灸治療的效果及對VAS評分的影響。

水平梯田斷面尺寸(見表1)。斷面設計見圖1，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

圖1中各要素的含義及關系如下：θ原地面坡度，°；α田坎坡度，°；b為田坎占地寬，m。田坎高度：H=Bxsinθ；原地面斜寬：Bx=Hcosθ；田坎占地寬：b=Hcotα；田面毛寬：Bm=Hcotθ；田坎高度：H=Bm/cotθ；田面凈寬：B=Bm-b=H(cotθ-cotα)；邊埂頂寬：b′=0.3m；邊埂高：H′=0.3m。

水平梯田斷面設計參數見表2。

表2 水平梯田斷面設計表

2)防御標準校核。當地20a一遇6h最大暴雨量為103.5mm，在田面最大徑流深為10.3cm，水平梯田邊埂高30cm，可以攔蓄，故斷面設計是安全的。

3)水平梯田工程量計算。

1)土方量計算見下式：

V=1/2(B/2×H/2×L)=1/8×BHL

(2)

式中:V為面積土方量，m3；L為面積梯田長度，m。

W=V×2/3B=1/12B2HL

(3)

式中:W為面積，hm2或畝土方移運量。

通過計算，水平梯田工程量計算見表3。

表3 水平梯田工程量表

3.2 生產道路

經實測，工程區坡改梯工程需要新建干路3.52km。

1)干路設計：工程新建甘露主要為了滿足農民實現坡腳到坡頂的通達需求，需滿足汽車以及相關農用機具的行駛要求。因此，設計干路路面寬度為3.0m，為了保證行駛安全，路面的縱向坡度一般不得大于11°，當坡度在11°-14°時，連續長度不得大于20.0m。因此，為了滿足這一要求，坡改梯工程道路主要采用“之”字形盤繞方式修建，以將縱向坡度控制在15°以內。道路轉變方向時，采用半徑大于10.0m圓曲線連接。為避免集流沖路，在道路和梯田連接處修建小土檔以攔截路面水。

圖2 干路布設立體示意圖

2)支路設計：坡改梯工程支路用途主要為人行道路，主要分布于各層梯田之間，支路設計結合田坎、田埂綜合考慮，以斜線或者“S”形上山。支路路面寬度確定為2.0m。

支路布設立體示意圖詳見圖3。

圖3 支路布設立體示意圖

4 效益分析

4.1 經濟效益

工程坡改梯建設后，提高了土地產量，農作物產品除可滿足自足外，可種植經濟作物，以增加農民收入，促進經濟發展。土地種植可結合當地的名優特產，對于提高農民收入效益顯著。通過坡改梯工程建設，耕地面積變為564.38hm2，以玉米為例進行分析。工程建設完成后，每公頃可增產月2.22t，因此，每年玉米可增產1252.9t，大大提高了玉米產量，受益人口年均增收約2765元。同時，由于北方地區梯田較少，通過坡改梯工程建設，可在一定程度上發展農業旅游產業，為當地經濟建設添磚加瓦。

4.2 生態效益

生態效益主要計算項目實施后的新增蓄水能力和保土能力。根據公司對已實施坡耕地水土流水監測研究成果，綜合考慮平均降雨量、侵蝕模數等因素，采用類比法推算，項目區坡耕地流失水156m3/hm2·a，流失土47.34t/hm2·a，梯田保水156m3/hm2·a，保土47.34t/hm2·a。項目實施后，平均每年可攔蓄泥沙2.28萬t，集蓄雨水8.80萬m3，水土流失有效控制。

4.3 社會效益

根據前述分析，五寨縣坡改梯工程建設，可改善農業生產條件，提高項目實施區域的農作物產量，提高居民收入，有利于群眾脫貧。同時，在工程實施過程中，可充分吸收當地的剩余勞動力。通過新建干路改善了現狀農業的生產條件，有利于當地新農村建設和現代化機械的使用。

5 結 論

五寨縣現狀主要為坡耕地，根據現場調查，現狀水土流失現象較為嚴重，制約了農業的發展，不利于當地經濟水平的快速提升。為了改善這一現狀，提出采用坡改梯的方式加以治理，將坡耕地改為梯田，有效控制了水土流失，有利于涵養水土。從經濟、生態、社會效益3個方面進行評價，采用坡改梯方式每年新增農業產值200.47萬元、保護水土環境，加快新農村建設，效益明顯，可在工程實踐中加以推廣應用。