榆林市黃家圪嶗水土保持示范園建設方案探析

白進文，申小花

（1.榆林市水利信息與水文勘測中心，陜西 榆林 719000；2.米脂縣水利局，陜西 米脂 718100）

榆林市榆陽區黃家圪嶗水土保持項目區位于毛烏素沙漠與黃土高原的交接地帶，由于多年的水土保持治理，項目區生態面貌保持良好。為了促使項目區成為黃土高原的水土保持示范園，需對其建設方案進行探討。

1 概況

項目區位于毛烏素沙漠與黃土高原的交接地帶，從西北向東南緩傾，溝壑縱橫，梁峁起伏，屬典型的黃土丘陵溝壑區[1]。項目區有4條溝道，溝壑密度1.49 km/km2，溝道斷面多為“V”形，少部分為“U”形或復“U”形，塬、梁、峁多為農耕地，川地多為果園和居民地。項目區總面積2.74 km2，其中＜5°的土地面積為6.91 hm2，占總面積的2.52%；5°～8°的土地面積為38.94 hm2，占總面積的14.19%；8°～15°的土地面積為43.91 hm2，占總面積的16.00%；15°～25°的土地面積為146.25 hm2，占總面積的53.28%；25°～35°的土地面積為38.46 hm2，占總面積的14.01%。

2 水土流失現狀與存在問題

2.1 水土流失現狀

項目區內土壤主要為黃綿土，根據地形分布于區內的塬、坡、臺、峁。區內黃綿土由于水熱條件的限制，礦物風化較差，黏化作用也很弱，與母質比較，土壤中增加的黏粒不多，土體中的石灰在成土過程中有一定程度的淋溶和淀積，但因黃土層疏松深厚，沒有形成明顯的鈣積層[2]；局部覆蓋有風沙土，有機質含量少，黏結力差，持水力低，耐蝕力小，在雨滴的打擊下，土壤易板結，從而形成地表徑流，引發溝蝕。項目區內人為開發較大，植被類型為溫帶干旱半干旱草原植被，天然植被呈退化趨勢；天然植被主要有胡枝子、檸條、沙棘、酸棗、白蒿、沙蒿、沙米、沙柳、沙竹、沙蓬、花棒和踏郎等沙生植被，低洼處分布有旱柳、楊樹等喬木；人工種植的植物主要有紫穗槐、紫花苜宿、檸條、沙棘、草木樨和油松等。

項目區屬于國家級水土流失重點預防區（黃河多沙粗沙國家級水土流失重點治理區），水土流失量主要來自原有地貌河谷階地、坡耕地、荒草地和疏林地區域，土壤流失強度以中度、強度侵蝕為主，主要有以面蝕為主、面積大、時空分布集中、潛在危害大等特點[3]。項目區總土地面積為2.74 km2，水土流失面積為2.71 km2，占總土地面積的98.89 %。其中，輕度流失面積66.74 hm2，占總面積的24.59%；中度流失面積147.32 hm2，占總面積的54.28 %；強烈流失面積46.44 hm2，占總流失面積的17.11%；極強烈流失面積10.94 hm2，占總流失面積的4.03%。項目區土壤侵蝕模數為4 623 t（/km2·a），年土壤侵蝕量為1.25萬t。

多年來，項目區加強水土保持建設。截至2019年，營造水土保持林27.52 hm2，共治理面積27.52 hm2，水土流失治理程度為10.14%。

2.2 存在問題

通過前期的綜合治理，在提高小流域內經濟、生態、社會效益上有了一定的成果，但尚有一定的坡面水土流失還沒有得到有效控制。存在問題主要表現在以下4個方面。

（1）水土保持的基礎性工作還非常薄弱，土地利用不合理，管理手段相對滯后，現代化水平不高。

（2）治理手段單一，沒有形成溝道工程措施和生物措施相結合、治坡和治溝相結合的綜合水土保持治理手段。

（3）水土保持治理定位僅滿足保水保土，沒有將水土保持生態治理與旅游觀光、科教宣傳、產業發展結合起來，使得水土保持治理功能單一。

（4）缺乏治理資金，每年投入的水土保持專項資金有限，致使治理措施標準低、規模小，不能連區連片，治理難度逐漸增大，達不到良好的水土流失治理效果。

3 示范園建設措施

目前，無論是從經濟發展條件還是從市場需求來看，榆林市都已經具備了由傳統農業向現代農業轉型的基礎。現代科技水土保持示范園的建立，不僅為全市農業生產理念、生產手段和生產方式的轉型提供了有效的示范載體，也為踐行青山綠水就是金山銀山的理念奠定現實基礎。

3.1 措施布局

根據可研規劃，本次實施區域可分為農業產業示范區、生態自然修復區、生態景觀示范區3個功能區。根據項目區水土流失特點和示范園建設目標，針對不同功能區采取相應的防治措施，各功能區措施具體布局情況如下。

（1）農業產業示范區。面積16.11 hm2，布置水土保持措施為經果林建設，建設經果林16.11 hm2，栽植大扁杏26 855株。

（2）生態自然修復區。面積194.45 hm2，布置水土保持措施為疏林地封禁、疏林地補植、溝頭防護，封禁面積166.55 hm2，補植樟子松9 226 株、紫穗槐3 826株，溝頭防護0.8 km。

（3）生態景觀示范區。面積63.91 hm2，布置水土保持措施為水土保持林建設，建設水土保持林57.37 hm2、水土保持喬木林20.87 hm2、水土保持灌木林36.50 hm2，栽植樟子松17 406 株、側柏17 406株、沙棘91 250株。

3.2 工程措施典型設計

本項目主要工程措施為溝頭防護0.8 km和排水溝建設。

3.2.1 溝頭防護

依據當地多年降雨情況，按照《水土保持綜合治理技術規范溝壑治理技術》（GB/T16453.3-2008），采用10 a一遇6 h最大暴雨設計，能攔蓄溝頭以上坡面所產生的地表徑流和泥沙[4]。

根據該流域的實際情況，本次治理采用圍埂式蓄水型溝頭防護工程，就是在溝頭以上一定距離處，圍繞溝頭修筑土埂，攔蓄塬面來水，制止徑流進入溝道。根據項目區現狀，設計溝頭圍埂3處，規格分別為L1長0.25 km、L2長0.25 km、L3長0.30 km。

（1）來水量。其計算公式為：

式中：W為來水量（m3）；F為溝頭以上集水面積（hm2）；R為10 a一遇3 h最大降雨量（mm），取48.7 mm；K為徑流系數，取0.17。

（2）圍埂斷面、位置。根據《水土保持綜合治理技術規范溝壑治理技術》，圍埂斷面為土質梯形斷面，位置距溝頭3～5 m。設計項目區內圍埂埂高1.0 m，頂寬0.5 m，內外坡比均為1∶1。

（3）圍埂蓄水量。其計算公式為：

式中：V為圍埂蓄水量（m3）；L為圍埂長度（m）；B為回水長度（m）；H為埂內蓄水深（m）；i為地面比降（%）。

溝頭圍埂蓄水量示意，如圖1所示。

圖1 溝頭圍埂蓄水量示意

將圍埂設計參數及現狀參數代入以上公式得出圍埂水文參數，詳見表1。

表1 圍埂計算水文參數

由表1可知，圍埂蓄水量＞來水量，滿足蓄水要求。

在施工中，根據設計要求，確定圍埂位置、走向，作好定線。沿埂線上下兩側各寬0.8 m左右，清除地面和埂基雜草、樹根、石礫等雜物。開溝取土筑埂，分層夯實，埂體干容量達1.4 t/m3以上。溝中5～10 m處修一擋土墻，防止水流集中。圍埂后的蓄水溝如有淤泥，應及時清除以保持其蓄水量。根據項目區內溝壑密度以及溝壑沖蝕程度，溝頭防護工程圍堰長0.8 km，土方夯實1 200 m3；溝頭、溝邊種植保土性強的灌木或草類，禁止人畜破壞。

3.2.2 排水溝建設

2015 年，項目區田間路大多為土質，長2.5 km，寬6.0 m，道路兩邊均未設置排水溝。道路排水溝采用矩形排水溝，底寬、深度均為30 cm，土方開挖1 354.17 m3，水溝邊墻和底厚均為0.3 cm，采用M7.5漿砌石砌筑1 125.00 m3。本次田間路改建在2014年實施的1.26 km 田間路（土路）基礎上增加路面結構。以2014 年實施田間路作為路床，路床壓實4 410 m2，在其上鋪設5 cm 厚207.9 m3粗砂墊層作為基層，基層上鋪設10 cm 厚透水磚4 158 m2，路面兩側設置C20混凝土路緣石。

3.3 林草措施典型設計

林草措施類型有水土保持林、經濟林和道路綠化。

3.3.1 水土保持林

對項目區的荒地進行水土保持林建設。結合項目區立地條件，喬木應當選擇耐瘠薄、適生性強、根系發達的側柏、樟子松，灌木選擇沙棘（沙棘分溝坡和溝谷栽植2種），沙棘苗高0.5 m。

水土保持喬木林栽植采用大魚鱗坑整地，水土保持灌木林采用小魚鱗坑整地。大魚鱗坑平面呈半橢圓形，長徑1.0 m，短徑0.6 m，坑深0.6 m，坑內取土在下沿做成弧狀土埂，埂高0.2 m，頂寬0.2 m；小魚鱗坑平面呈半橢圓形，長徑0.6 m，短徑0.4 m，坑深0.5 m，坑內取土在下沿做成弧狀土埂，埂高0.2 m，頂寬0.2 m。沿等高線布設，上下兩行坑口呈“品”字形錯開排列。魚鱗坑穴距和行距根據所栽樹種確定，魚鱗坑兩端開挖寬、深各0.2 m 的倒“八”字形截水溝[5]。根據造林地類、造林樹種、造林方式、造林地立地條件，水土保持混交林側柏、樟子松栽植間距為2.0 m×3.0 m，種植密度為1 667 株/hm2；水土保持灌木林沙棘栽植間距為2.0 m×2.0 m，種植密度為2 500 株/hm2，溝坡栽植沙棘31.35 hm2，溝谷栽植沙棘5.15 hm2。全部采用植苗造林，共栽植57.37 hm2，栽種量126 061 株。造林后3 a 內撫育4 次，撫育的主要內容是松土、除草、培壟、定株、修枝、施肥、澆水、噴藥等。造林后適時進行松土除草和澆水，成林前每年松土除草2次、澆水3次。

3.3.2 經濟林

對項目區的坡耕地進行經濟林建設。根據項目區產業發展方向、市場前景和當地群眾意愿，經濟果木林的樹種選用大扁杏，大扁杏品種為“圍選一號”。

在項目區坡度較緩、土層較厚、坡面平整的坡地上，進行穴狀整地，穴徑0.5 m、深0.5 m。根據造林地類、造林樹種、造林方式、造林地立地條件的需要，規劃在項目區部分坡耕地上營造經濟林，造林方式為純林，栽植間距為2.0 m×3.0 m，造林密度為1 667 株/hm2。采用植苗造林，共栽植16.11 hm2，栽種26 855 株。在造林前開挖圓形果樹坑，造林時間分春、秋季栽植，春季3 月10 日左右開始，4 月底結束；秋季10 月初開始，11 月上旬結束。造林后3 a 內進行撫育，造林成活后應適時護苗培土、補植缺苗。在每年的5月中旬新梢生長旺盛期及6—7 月果實生長期各灌溉1次。

3.3.3 道路綠化

對項目區田間路兩側進行綠化，道路綠化2.5 km。依據適地適樹原則，結合項目區立地條件和景觀要求，選擇當地生長好的五角楓和紅花槐。苗木之間株距為2 m，道路兩側各植1 行，全部采用植苗造林的方式，共栽植2 500 植，2 種樹木各占一半。造林時間為春季栽植，4月10日左右開始，4月底結束，將為當地道路提供一道亮麗的風景線。

3.4 封育治理措施

封育治理措施主要采用圍欄封禁、補植、撫育、管護措施，充分利用生態系統的自然修復功能恢復植被。封禁治理面積166.55 hm2，對郁閉度較低的疏林地進行補植，共補植樟子松9 226 株、紫穗槐3 826株。

項目區內部分高陡山坡、溝道，土層較薄，土壤貧瘠，植被稀少，采用全年封禁方案，嚴禁人畜進入，以利于植被恢復。現狀植被覆蓋相對較好、坡面較緩的區域，根據當地的氣候條件，采用半封的方式進行治理即在保證林木不受破壞的前提下，實行季節性封育，在林木生長季節封山，在林木休眠季節開山。在封禁范圍的四周架設混凝土刺鐵絲圍欄，混凝土樁按樁距3 m、樁高2 m、樁埋深0.5 m 栽置，Φ8鐵絲橫向4根，以對角2根布設，鐵絲網線間距0.2 m，固定在樁柱預置鐵絲圈上。共實施封禁網圍欄長度0.8 km，設立封禁告示牌1 個。同時，制定護林護草的鄉規民約，其內容主要包括封禁制度、開放條件、護林護草人員和村民的責權利、獎勵處罰辦法，特別規定了嚴禁毀林、毀草、陡坡墾荒等違法行為。

3.5 生態清潔工程

本項目生態清潔工程是在2018 年實施的生活污水處理設施的基礎上改進完善的，在原污水處理池上方增設保溫措施。保溫棚長30 m、寬4 m，主體采用鋼結構，屋面采用鋼化玻璃，共需鋼拱16根、鋼化玻璃343.74 m2。

4 結語

根據黃家圪嶗項目區存在的問題，通過討論，應按照示范園的定位進行補充完善。通過采取溝頭防護和水土保持林、經濟林、道路綠化以及封育、生態清潔工程等措施，提升項目區水土保持質量和生態觀光效果、科技示范效應以及產業發展。項目建成后，不僅可以成為展示當地水土流失防治水平、提升水土保持科技含量的有效平臺，還可改變當地產業結構，有力推動黃土高原與沙漠區水土保持與生態建設事業的發展。