PP织物袋梯田筑坎示范工程初探

刘平印

(商洛市商州区水利队 陕西 商洛 726000)

为了解决梯田垮坎和石坎梯田石料短缺的问题，提高梯田使用寿命，改变坡耕地水土流失现状，商洛市商州区水务局在商州区黑山镇双庙村的石嘴沟流域进行了筑坎应用示范研究。本文在对土坎、石坎坡改梯过程中存在问题的分析基础上，对PP织物袋材料的优点和工程优势进行了总结，介绍了PP织物袋坡改梯的施工方法，通过观测示范工程的效益，具有显著的保土增产效益。

1 传统筑坎方法存在的问题

坡改梯是水土流失区治理水土流失的一项重要措施，是治理坡耕地水土流失最有效、最根本的措施，也是解决群众吃饭的温饱工程，深受广大群众的欢迎。但在生产中修筑的土坎梯田垮坎现象十分普遍，群众流传有“一年修，二年跨，三年变成平铺塌”的说法。用石料修筑的石坎梯田，需开采大量石料，易造成新的水土流失，且因对砌筑技术要求较高，石坎占地比率大、稳定性差、坎埂不易生长植物等原因，修筑面积逐年在减少。近几年来，新型材料筑坎不断涌现，如混凝土预制件梯田等，均因成本高，寿命短，维护难等不被群众所接受。

2 PP织物袋新型筑坎材料特征

2.1 PP织物袋材料

PP织物袋材质是由抗紫外线长丝热轧聚丙烯复合材料做成，简称PP织物袋。PP织物袋具有诸多优点。①抗湿性。PP织物袋原材料不吸收水分，水分的出现不会破坏袋子，袋子也不会变形，不溶于水，不造成污染液体。②抗化学腐蚀。PP织物袋对一定浓度的酸碱化学物品有很强的抵抗力，可应用于绝大多数固体和严重污染地点。③抗生物降解和动物破坏。采用特殊配方材料，不支持、不吸收、不帮助菌类生长，不腐烂、不发霉、不变质。PP织物袋不会被昆虫和动物消化，不会成为啃齿动物（如老鼠、白蚁等）的食物。④抗高温、低温。PP织物袋可以承受150℃的高温，而不熔化，可以承受最低温度为-40℃。⑤抗紫外线、试用期长。PP织物袋含碳墨和其他抗紫外线成分。土工合成材料实验（经“国家建筑材料测试中心”检验）数据表明，施加270kPa压力，软体系统工程强度寿命超过80年，当被绿化完全覆盖后寿命可达120年以上。⑥环保性好。无毒、具有裂口不延伸的特点，永不降解，百分百全回收，真正实现了零污染。⑦对植物友善。植物根系能在袋与袋之间自由生长，根系把每个PP织物袋牢固的联成一体，形成稳定永久的生态边坡。

2.2 PP织物袋的工程优势

在生产实践中发现，PP织物袋在坡改梯中具有以下鲜明的施工优势。①施工简单。在技术人员的指导下，经过简单培训后，普通劳动力均可参加施工，施工难度小，便于大规模推广。②适应性强。一般不需要对基础进行特殊处理，对不均匀沉降的适应性是软体护坡的优点之一，同时结构不会产生温度应力，无需设置沉降缝、伸缩缝。③施工快捷、方便。施工时不需要“三通一平”，材料搬运轻便简单，没有刚性物致伤的可能，施工安全性大大提高。④对工程坡度没有具体要求，占地少。可在0°～90°之间建造任何坡角的边坡，节约工程建设占地。⑤稳定性好，解决了传统刚性结构无法解决的工程难题。⑥持久性强，工程材料寿命长达百年。⑦装填物丰富，便于就地取材，成本低廉。⑧综合效益好。节省长期成本，减少排放，吸收CO2，符合低碳经济社会的要求。

3 PP织物袋筑坎示范应用

3.1 石嘴湾沟流域基本概况

示范流域选址于距离商洛市30 km，地处商州区黑山镇双庙村的石嘴湾沟流域，总面积0.96 km2，该流域土壤以石渣土、山地棕壤为主，土壤pH值6.5，呈微酸性，有机质含量较低，土层薄、石砾多。多年平均气温12.9℃，极端最高气温38.9℃，最低气温-14.8℃，年均年降雨量715.3mm，年均暴雨天数7天，多集中在7、8、9三个月，汛期降雨量占全年的60%以上，10年一遇6h最大降雨量为85.8mm，20年一遇 6h最大降雨量为103.9mm。水土流失严重。

3.2 PP织物袋梯田断面设计

根据石嘴湾沟流域的实际情况，规划PP织物袋筑砍梯田3.0 hm2，对原地面坡度5°～25°分别进行断面设计，设计断面详见表1。

4 PP织物袋梯田筑坎施工方法

根据地面坡度、梯田坎高、田面宽度，自上而下确定坎高的基点，放出坎埂线，清基0.5m深度。进行清基时，基础要求建立在原土层上面，回填土必须夯实，如遇到局部凹陷，采取不同级配石垫砌找平。PP织物袋筑坎土料装填均匀，强度要达到标准，坎埂厚度不小于设计厚度，田面平整后坡度小于3°，同时布设排水系统，保证暴雨和连阴雨后梯坎安全稳固。

4.1 织物袋装填与码放

织物袋装填与码放的主要步骤有：①施工挂线。做到工程整体美观、平整、整齐。②装袋。装袋的土质，达到透水性要求为准，土壤颗粒控制在1cm以内，尽量选择含水率较佳的土料。③缝袋。缝制之前，必须将缝制线在温水中浸泡2h，提高缝线的韧性；缝袋时使用手提缝纫机封口，尽量在袋口旁预留2cm～3cm的线头，以防止跑线，不允许出现松动或漏土，如果有断线，应拆掉重新缝制。④整形。把缝制好的织物袋反提，使袋子上下表面均匀一致。待织物袋码放完成后，对袋子外侧进行拍实整形。⑤搬运。装填好的袋子不能拖动或滚动搬运，需离地搬运，放置时要轻放。⑥码袋。在基础上放置第一层时，首先在地面上放置一层联结扣（联结扣全部采用三钉朝上），再放置织物袋。联结扣位于上层织物袋的正中底部，其他层的联结扣均要骑缝放置，以便每一个联结扣横跨两个袋子。织物袋层层错缝摆砌，在袋子上行走，压实达到互锁性，联结扣增加了袋子之间的连接力，使袋子之间紧密相连，与结构力学的分配和位置的分布相匹配，形成稳定的三角内加固紧缩结构。铺设织物袋时，注意把织物袋缝线的一侧向内摆放并尽量隐藏，外侧拍平，使田坎平整美观。

表1 P P织物袋梯田筑坎面积及断面设计表

4.2 回填方的处理

织物袋码放完成后，要对其后部进行回填，确保与梯田衔接密实，以保证田坎边坡的稳定。回填时应注意以下几个问题：①改良回填的土质。回填的土质要符合要求，如遇膨胀土，按30%掺沙改良后再进行回填。最底层袋中装填的土料以高含沙量土壤为好，以便达到良好的排水性。②夯实。每码放一层织物袋，必须分两层夯实，夯实度达到设计要求，每条坎的回填土必须统一夯实，不得分段夯实。③浇水沉降。每码放三层织物袋，必须进行浇水，让其自然沉降，浇水区域最好达到整个回填区域，水量以袋中有水渗出为准，待自然沉降达到最佳含水率后再次进行夯实。

4.3 阻水膜和顶层施工

铺设阻水膜：阻水膜在顶层织物袋下面，铺设阻水膜前应完成当前层的夯实，当前层在浇水沉降后回填、夯实、找平。在铺设阻水膜时，一定要清除表面杂物，以防扎破阻水膜。阻水膜的位置应隐藏，并向内延伸至少80cm。顶层织物袋安放好后，一次性完成回填、夯实，其他各层进行两次回填和夯实。

顶层施工：顶层织物袋上设置50cm高的土坎，如果田坎兼做耕作道路，采用混凝土预制件压顶，如不做耕作道路，田埂进行固埂、绿化处理。在示范点采用黄花护埂，每5株一簇，间距50cm，行距50cm。

5 PP织物袋筑坎梯田水土保持效益

5.1 保土蓄水效益

调查表明，当坡度为25°的坡地修成1°～2°的梯田后，在同样的降雨强度下，其径流速度减小2～3倍，可拦蓄92%以上的地表径流，梯田相对于坡耕地基本上不发生水土流失现象，具有良好的蓄水保土作用。陕西水土保持局实测资料显示:坡地改为3°以下的梯田，一次可以拦蓄降雨70mm～100mm，平均可以拦蓄70%～95%的地表径流，90%～100%的泥沙。在对几种整地工程拦蓄径流能力的对比研究中，以水平梯田的拦蓄径流能力最大。

5.2 经济效益

单位面积PP织物袋梯田(0.07hm2)在农药化肥使用量相当的情况下，粮食产量达430 kg以上（秋粮），是坡耕地产量的2倍多，而由于水平梯田较易耕作，劳动力投入较坡耕地减少30%，经济效益显著。梯田与坡地相比坡度越大，增产幅度越大，治理区坡地改梯田后，增产幅度分别为:12°耕地为53.3%，17°耕地为58.1%，22°耕地为86.6%。

（1）增加基本农田数量,减少坡耕地开垦。

梯田建设不仅可以直接起到涵养水源、减少水土流失、增加粮食产量的作用，在农民收入提高的同时，也提高了当地的社会文化水平。水平梯田建设可以满足当地基本农田需求，有效减少坡耕地的开垦，实现了自我发展和控制坡面水土流失的双重目的。

（2）减少坡面水土流失,保护水源。

坡面水土流失是造成河流非点源污染的主要途径，坡耕地又是坡面水土流失的主要源头，所以水平梯田的建设，可以有效遏制坡耕地水土流失造成的河流污染，保护河流水质洁净。

5.3 间接效益

由于石嘴湾沟流域项目区大部分耕地坡陡，土层薄，土地贫瘠，肥力不高，不利于农作物的生长。对示范区的水平梯田和坡地土样进行了调查分析表明，梯田土壤有机质含量为16.69%，比坡地高2.15%；土壤全氮含量梯田平均为21.4%，较坡地高0.24%；土壤全磷含量梯田平均为1.6%，比坡地低0.06%；土壤全钾含量梯田为9.3%，较坡地高1.71%。随着有机质含量的提高，土壤结构也得到了改善，趋于良性，进一步提高了土壤通气、透水、保肥的能力，为农业生产获得稳产高产提供了根本保证。

6 结语

PP织物袋是一种抗紫外线、耐风化、无化学污染的新型材料，具有施工简便易行、群众易掌握、寿命长、易维护、易绿化以及与周边环境相协调等优点，同时具有显著的保水、保土和经济效益，也符合目前低碳经济的需求，是一种具有良好发展前景的坡改梯筑坎材料。目前，PP织物袋筑坎才开始示范，从使用来看当地群众对这种新材料的低价格、使用简便、占地少和可生长植物的软地坎非常喜欢，经过示范和研究后，对其施工方法加以优化和标准化，可以将PP织物袋筑坎技术逐步大面积推广和使用，相信其必将产生更大的经济效益和社会效益，为山区群众脱贫致富、促进社会可持续发展发挥更大的作用。陕西水利