秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊結(jié)構(gòu)及其施工技術(shù)

［關(guān)鍵詞］秸稈；谷坊；生態(tài)復(fù)合式；施工技術(shù)；侵蝕溝治理

［摘要］秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊是利用秸稈填埋侵蝕溝的治理方法，該方法的優(yōu)點是：在生態(tài)袋谷坊的上游填埋秸稈，可以直接將侵蝕基準(zhǔn)面提高2m左右；在填埋秸稈后，溝坡上部再按照1∶1.5的坡比削坡，侵蝕溝兩側(cè)在垂直水流方向可減少占地；施工期相對靈活，無須在秋收后冰凍前進(jìn)行；秸稈具有很好的保水性能，灌木柳的成活率和長勢高于在實土上；迎水面布設(shè)大量秸稈變相加厚了谷坊的厚度，利用混凝土柱攔擋和錨固加大了生態(tài)袋谷坊和填溝秸稈捆的穩(wěn)定性、牢固性。具體介紹了秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊的結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)。

［中圖分類號］S157［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］B［文章編號］1000－0941（2023）04－0014－03

東北黑土區(qū)水土流失是制約黑土地保護(hù)的重要因素。溝道侵蝕是水土流失最嚴(yán)重的表現(xiàn)形式，也是東北黑土區(qū)主要水土流失類型之一。溝道侵蝕速度極快，溝頭溯源侵蝕使得溝道長度不斷延伸，溝底下切，伴隨溝岸崩塌，導(dǎo)致溝深和溝寬迅速發(fā)展。溝道侵蝕不僅產(chǎn)生泥沙，淤積下游水庫、河流，還不斷吞噬耕地，降低土地利用率，限制農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)，威脅村莊、道路等安全。

目前侵蝕溝治理主要采取溝頭防護(hù)工程，如漿砌石、石籠、柳編等不同材質(zhì)類型的谷坊，結(jié)合林草措施，達(dá)到鞏固、抬高溝床，制止溝底下切和溝岸擴張，恢復(fù)生態(tài)的治理效果，但存在削坡占地、原材料貴、工程量大、工時費高、施工期受季節(jié)影響等弊端。東北黑土區(qū)是我國糧食主產(chǎn)區(qū)，主要糧食作物有玉米、大豆、水稻等，秸稈量十分充足。訥河市水土保持技術(shù)人員在實踐中不斷總結(jié)，發(fā)明出了訥河獨有的“秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊”，利用秸稈填埋侵蝕溝而達(dá)到復(fù)墾治理的效果，已取得國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實用新型專利證書。

1秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊的結(jié)構(gòu)

秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊，其材料主要由生態(tài)袋（圖1）、秸稈捆（圖2）、攔擋混凝土柱、土壤、灌木柳組成（具體結(jié)構(gòu)見圖3，建成效果見圖4）。生態(tài)袋谷坊設(shè)置在原溝底中，谷坊的迎水面為豎直結(jié)構(gòu)，背水面坡比為1∶1.5。在谷坊的上端中心處設(shè)置溢流口，溢流口占谷坊壩體長度的1/3。生態(tài)袋谷坊的上游豎直設(shè)置2排以上的秸稈捆，每個秸稈捆均為圓柱形結(jié)構(gòu)，秸稈捆緊密相鄰，且與生態(tài)袋谷坊的迎水面緊密相接，秸稈捆兩側(cè)的溝坡均為豎直結(jié)構(gòu)。兩根錨固混凝土柱豎直且均勻設(shè)置在生態(tài)袋谷坊的背水側(cè)上，與谷坊壩體緊密結(jié)合，錨固混凝土柱的底部插入原溝底；多根攔擋混凝土柱橫向設(shè)置在生態(tài)袋谷坊的背水側(cè)和兩根錨固混凝土柱之間，攔擋混凝土柱的兩端分別插入兩側(cè)的坡面中，兩側(cè)的坡面上均設(shè)置生態(tài)袋護(hù)坡，且生態(tài)袋護(hù)坡的坡面均布設(shè)植被（扦插灌木柳或沙棘）。生態(tài)袋谷坊的下游設(shè)置消力池，消力池的下游設(shè)置消力坎，消力坎的背水面與下游谷坊前的秸稈捆相鄰，消力坎的上表面為水平結(jié)構(gòu)，與秸稈捆表面鋪設(shè)的土壤齊平，土壤上均勻扦插灌木柳。

2秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊的施工

（1）溝道整形。預(yù)先按照頂?shù)紫嗾盏脑碓O(shè)計好要布設(shè)谷坊的位置，在每個谷坊的上游，利用挖掘機從兩側(cè)坡面距溝底垂直高度1.4～1.5m處豎直向下挖掘至溝底，與下一個谷坊溢水口在一個水平面上，使得經(jīng)過挖掘后兩側(cè)坡面的坡度為90°，挖掘處以上的兩側(cè)坡面保持坡度不變；然后將相鄰兩個谷坊之間的溝底向下挖成兩層水平臺階的結(jié)構(gòu)。

（2）秸稈填充。將多個直徑和高均為1.4～1.5m的圓柱形秸稈捆豎直且緊密地放置于每個谷坊上游側(cè)挖好的平面溝底上。

（3）修建生態(tài)袋谷坊。在預(yù)先設(shè)計好的位置布設(shè)生態(tài)袋谷坊，生態(tài)袋谷坊的高度為2.0～2.1m，頂部沿著水流方向的寬度為0.8～1.0m，迎水面豎直設(shè)置，與秸稈捆緊密相連，背水坡坡比為1∶1.5；生態(tài)袋谷坊的頂部伸入兩側(cè)溝道坡面的深度均為1.0～1.5m；在生態(tài)袋谷坊的頂部中心處設(shè)置溢流口，溢流口長度占谷坊壩體長度的1/3，沿水流方向?qū)挾葹?m（在實踐中生態(tài)袋規(guī)格為0.4m×0.8m較合理，裝土后一橫排一豎排擺平寬度基本為1m）；在每個生態(tài)袋谷坊的下游依次設(shè)置消力池和消力坎，消力池平行水流方向的寬度為2～3m，消力坎的高度為0.5～0.6m，平行水流方向的寬度為0.5～0.6m；在每個生態(tài)袋谷坊的下游兩側(cè)布設(shè)豎直高度為2.0～2.5m的護(hù)坡；消力坎設(shè)置在溝底挖好的臺階結(jié)構(gòu)中較高的溝底平面上，消力坎與其下游谷坊前的秸稈捆緊密相鄰，消力坎和消力池均由生態(tài)袋組成。

（4）混凝土柱攔擋、錨固。在堆砌壩體溢流口時，背水側(cè)水平橫向設(shè)置2根以上直徑為0.25m的攔擋混凝土柱（在實際應(yīng)用中建議使用水泥電線桿為佳，其較大的質(zhì)量對個體較小的生態(tài)袋組成的谷坊能起到很好的支撐、攔擋作用），攔擋混凝土柱的兩側(cè)分別插入兩側(cè)坡面中；在攔擋混凝土柱背水一側(cè)緊挨著豎直設(shè)置兩根以上（視谷坊壩體長度而定）直徑為0.25m的錨固混凝土柱，錨固混凝土柱的下端插入溝底土層中1m深，高度以超出谷坊高度為宜；錨固混凝土柱與攔擋混凝土柱用鐵絲捆綁，攔擋混凝土柱與谷坊結(jié)合為一體。

（5）覆土。在填充的秸稈捆上方覆0.3～0.5m厚的土壤，土壤來自溝道整形余出的土方，覆土后表面與上游的消力坎上沿齊平，然后利用機械平整覆土。

（6）削坡及平整。以秸稈填埋覆土后的平面為侵蝕基準(zhǔn)面，在侵蝕基準(zhǔn)面以上的溝兩側(cè)坡面按照1∶1.5的坡比削坡，再次覆土并平整秸稈捆的表面。

（7）插柳。在秸稈覆土上插柳。若上述施工在春季或秋季，則當(dāng)季在覆土上插柳；若在其他季節(jié)施工，則等到春季或秋季再在覆土上插柳。

（8）邊坡植被恢復(fù)。選用當(dāng)?shù)貎?yōu)勢草種和灌木樹種，對溝道兩側(cè)坡面進(jìn)行植被恢復(fù)。

3秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊的優(yōu)點

（1）就地取材，節(jié)約資金。訥河市是玉米的主產(chǎn)區(qū)，每年產(chǎn)生的大量秸稈，除少部分還田外，仍有部分被焚燒，污染環(huán)境。將秸稈用于侵蝕溝治理，一方面原材料價格低，秸稈量充足，能滿足侵蝕溝填埋治理需求；另一方面可消耗部分秸稈，減少焚燒量，增加秸稈利用率。

（2）壩體牢固，抗沖性強。在生態(tài)袋谷坊的上游填埋秸稈，可消減大量水能，減弱水流對生態(tài)袋谷坊的直接沖刷；迎水面布設(shè)大量秸稈，變相加厚了谷坊的厚度，利用混凝土柱攔擋和錨固加大了生態(tài)袋谷坊和填溝秸稈捆的穩(wěn)定性。

（3）減少占地，利于建設(shè)。填埋秸稈+覆土直接將侵蝕基準(zhǔn)面提高2m左右，再按照直角的坡比削坡，侵蝕溝兩側(cè)在垂直水流方向均可減少削坡占地，緩解了侵蝕溝治理工程建設(shè)與削坡征占地的突出矛盾。

（4）施工期相對靈活。秸稈填埋和生態(tài)袋谷坊建設(shè)無須在秋收后冰凍前進(jìn)行，施工期相對自由，解決了施工期短的問題。

（5）利于植被恢復(fù)。由于秸稈具有很好的保水性能，因此灌木柳的成活率和長勢高于在實土上。（6）挖方重復(fù)利用。溝底整形剩余的土方可用于秸稈表面覆土和裝填生態(tài)袋。

［作者簡介］崔潤利（1969—），男（滿族），黑龍江訥河人，高級工程師，從事水土保持工作。［收稿日期］2022-03-21

（責(zé)任編輯徐素霞）