PP织物袋梯田筑坎技术在陕南秦巴山区的应用

李光录，柳诗众，邓民兴，刘利年，张 波，高 霞，周茂玲

(1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100;2.陕西省水土保持局，陕西西安710004;3.陕西绿为生态科技公司，陕西西安710054;4.洋县水土保持工作站，陕西洋县723300)

坡改梯是陕南秦巴山区一项重要的水土保持措施，也是保证当地群众生活的温饱工程。秦巴山区每年实施坡改梯1.7万～2.0万hm2，其中70%是土坎梯地，这些梯地在蓄水保土和增加粮食产量方面发挥了重要作用[1-2]。但是，受土壤黏粒含量高、降雨强度大、土壤遇水膨胀等自然因素以及修筑、开发、利用中不合理的社会经济活动影响，梯田田坎垮塌现象极为严重。调查显示，一般当年修的梯地，在翌年雨季中就有30% ～40%的土坎发生崩塌或滑塌，严重者甚至高达80%[1]。梯田垮坎之严重令人触目惊心!为解决这个问题，陕西省水保局曾多次组织专家调研，并采取了一系列预防梯田垮坎的措施，如建设塑料编织袋坎梯田、石坎梯田、混凝土预制件坎梯田等[3]。但是，由于材料易风化、建设成本过高、石料短缺以及开山取石易造成新的水土流失和形成新的安全隐患等，上述措施无法得到大面积普及和推广[4-7]。梯田垮坎已成为陕西南部梯田建设成败的关键性因素，急需开展科技攻关探索新的筑坎技术，加快基本农田建设速度。

为了顺应低碳经济时代的要求，积极探索和改进坡改梯修筑技术，提高工程质量，加快建设速度，解决陕南地区梯田垮坎问题，经考察论证，将PP织物袋应用于坡改梯筑坎。针对陕南秦巴山区梯田垮坎问题，分析PP织物袋筑坎技术的可行性和应用前景，并对应用效果进行实践论证。

1 试验材料

PP织物袋是由含碳墨和其他抗紫外线(UV)成分与聚丙烯(Polypropylene)复合而成的新型高分子材料经针刺双面熨烫而成的无纺布。土工合成材料试验(经国家建筑材料测试中心检验)数据表明，在270 kPa压力下，PP织物袋寿命超过80年，被植被覆盖后寿命可达120年以上。

2 PP织物袋筑坎技术的可行性分析

近年来，国家大力提倡将低碳、环保材料应用于农业生产，先后出台了一系列政策，鼓励开发低碳、环保的农业技术。目前在我国，PP织物袋已应用于公路铁路边坡防护、矿山恢复、沙漠治理、湖岸河岸砌护、水库迎水坡防冲等多个领域，但应用于梯田建设还处于探索阶段。

PP织物袋筑坎技术的可行性分析。①材料可行性。PP织物袋使用寿命长，具有抗老化、抗紫外线的特点，能透水保土，便于绿化。②经济可行性。采用PP织物袋技术能够降低梯田建设成本。据初步测算，PP织物袋筑坎梯田建设成本为9万元/hm2，较石坎梯田(陕南地区18万～27万元/hm2)降低50%以上，较预制件田坎(陕南地区12万元/hm2)降低25%左右。③施工可行性。PP织物袋筑坎技术施工简单、筑坎速度快，据测算每个劳动力每天可以筑坎30 m。织物袋本身还具有很高的抗压能力，能够满足机械碾压、人员踩踏等施工要求，同时能预防梯田垮坎和石料短缺的问题。④生态、环保可行性。PP织物袋本身无毒、无害，对农作物生产无副作用，对生态环境影响较小。基于上述可行性分析结果，采用PP织物袋筑坎技术能够降低建设成本以及解决梯田垮坎和石料短缺、防止开山取石易造成新的水土流失和形成新的安全隐患等，具有广阔的应用前景。

3 PP织物袋筑坎技术的应用前景

陕南秦巴山区包括汉中、安康、商洛3市及宝鸡市的凤县和太白县，总人口847万人，耕地面积74.46万hm2，占全省土地总面积的34.1%，其中平坝川地14.73万 hm2，占耕地的19.78%;坡耕地59.73万hm2，占耕地的80.22%。区内以山丘地为主，河谷纵横，光、热、水条件优越，土壤适合生物资源的繁育生长，是陕西省主要的农业生产区。但是在坡改梯过程中，由于土坎梯田垮坎严重，加之随着国家生态环境保护力度的不断加强，开山取石受到限制，梯田建设一直停滞不前。

目前在秦巴山区，大多数的平坝地已经开发完毕，加之受陡坡耕地退耕等因素影响，人均耕地面积明显减少，仅为0.088 hm2/人，因此建设基本农田、保证群众用粮已成为稳定社会秩序，保证经济发展、社会和谐、退耕还林可持续的头等大事。作为基本农田的主要来源，坡改梯的重要性得到了社会的普遍认同。在坡改梯任务艰巨的情况下，为保证梯田建设质量，急需探索新的梯田筑坎技术。PP织物袋梯田筑坎技术的开发和应用切合了这一发展机遇，具有极大的市场需求和推广潜力。

4 PP织物袋筑坎技术的应用实践

4.1 示范点PP织物袋筑坎措施配置

示范点位于陕西省商州区黑山镇双庙村，设计面积0.95 km2，主要配套措施包括PP织物袋筑坎梯田7.19 hm2，PP织物袋滑坡体植物防护工程0.12 hm2，河道整治500 m，小型蓄水池和沉沙池各4座，截水沟227 m，田间排水渠7 475 m，坡面PP织物袋排水沟155 m，农田道路312 m，坡改经果林2.10 hm2，生态修复16.99 hm2，砼刺铁丝网围栏452 m，封禁标牌2个，基本形成了以PP织物袋为主体的综合配套技术体系。图1为示范点PP织物袋布设效果图。

图1 示范点PP织物袋筑坎技术措施布设效果

4.2 PP织物袋筑坎梯田设计

PP织物袋筑坎梯田设计的基本原则是:①水平梯田布设于25°以下的坡耕地，在土质较好、离村庄近、地块集中、交通较方便的地块建设高产稳产基本农田;②梯田田坎沿等高线布设，大弯就势，小弯取直，熟土盖面，集中连片，规模治理;③由于梯田地块相对集中，设计时要综合考虑附属建筑物，田间道路顺排洪沟边墙沿梯田田坎进入耕作区，做到地地有沟、沟沟有池、分台拦沉、就地利用，形成田林路渠综合配套技术体系。

根据《水土保持综合治理技术规范》，按10年一遇6 h最大暴雨防御标准设计梯田[8]。梯田断面设计指标与数量为:①5°～10°坡面。PP织物袋梯田筑坎3.09 hm2，坎高1 m，田面宽度12 m，坎长2 575 m，使用织物袋12 786个，坎埂种植黄花菜12 876株(表1和图2A)。②10°～15°坡面。PP织物袋梯田筑坎1.72 hm2，坎高1.2 m，田面宽度10 m，坎长1 720 m，使用织物袋10 320个，坎埂混凝土盖板压顶860 m(隔条压顶)，坎埂种植黄花菜8 600株(表1和图2B)。③15°～20°坡面。PP织物袋梯田筑坎1.89 hm2，坎高1.4 m，田面宽度8 m，坎长2 363 m，使用织物袋16 541个，坎埂混凝土盖板压顶788 m(隔两条压顶)，坎埂种植黄花菜11 815株(见表1和图2C)。④20°～25°坡面。PP织物袋梯田筑坎0.49 hm2，坎高1.6 m，田面宽度6 m，坎长817 m，使用织物袋6 536个，坎埂种植黄花菜4 085株(见表1和图2D)。

表1 PP织物袋筑坎梯田设计主要参数和指标

图2 PP织物袋筑坎梯田典型设计(单位:mm)

5 结语

作为梯田筑坎的新型材料，经陕西省商州区黑山镇双庙流域的示范论证，PP织物袋用作梯田筑坎的替代材料，具有成本低、使用寿命长、易于施工建设和绿化、不易滑塌等优点。初步试验表明PP织物袋不仅可用于陕南秦巴山区高黏性土壤梯田筑坎，而且可以广泛应用于陕北等梯田建设石料短缺的地区，具有推广价值和较好的应用前景。

[1]朱建强.陕南土坎梯地垮坎的原因分析及防治对策[J].水土保持通报，1994，14(3):44-47.

[2]朱建强，李靖.陕南西部土坎梯地建设研究[J].水土保持通报，1998，18(2):19-24.

[3]朱建强，李靖.陕南膨胀土分布区土坎梯地建设探讨[J].中国水土保持，1998(12):34-35.

[4]郑晓风.秦州区梯田土坎稳定性及保护利用研究[J].甘肃省水利水电技术，2009，45(11):62-63.

[5]李靖，朱建强.陕南坡改梯筑坎膨胀土抗剪强度试验研究[J].土壤侵蚀与水土保持学报，1995，1(1):20-25.

[6]朱建强，李靖.陕南坡改梯填筑土的击实特性与抗剪强度试验研究[J].农业工程学报，2000，16(2):36-40.

[7]王相国，王洪刚，王伟.丘陵区梯田优化设计研究[J].水土保持研究，2001，8(3):125-127.

[8]GB/T 16543.1—1996，水土保持综合治理技术规范[S].