以略阳县梯田建设为例探析秦巴山区坡耕地水土流失治理

刘继榕

（略阳县水土保持工作站，陕西 略阳 723200）

梯田对涵养水源，提高土地生产力，促进农村产业发展具有重要作用。根据国家发改委、水利部《全国坡耕地水土流失综合治理“十三五”专项建设方案》，陕西省略阳县白水江被列入2017 年项目进行实施。结合实际，现就白水江坡耕地水土流失治理梯坎田方案进行探析。

1 概况

白水江项目区位于秦巴山区的略阳县白水江镇，是嘉陵江周边低山丘陵重点治理区。项目涉及铁佛寺村、林家山村、权力村和梁家湾村等4 个行政村。土地总面积8.58 km2，人口4597 人，现有坡耕地228.3 hm2，人均基本农田0.005 hm2。现有水土流失面积4.36 km2，占当地面积的50.83%。土壤侵蚀类型以中度和强度为主，平均土壤侵蚀模数为2854 t/（km2·a），年均土壤侵蚀量1.24 万t。水土流失地块主要来源于坡耕地、疏林地和荒山荒坡。

2 水土特点与存在问题

2.1 水土特点

项目区系昆仑秦岭地槽褶皱系南秦岭加里东褶皱带晋宁运动后形成了略阳至勉县的深断裂带[1]，山势较陡，高差悬殊，坡面沟系发育。经多水系冲积和坡积双重影响，形成了土层深厚的坡耕地和沟台地，主要分布在河沟两岸。土壤多为棕壤、黄棕壤土，山顶、半山以粗骨性黄棕壤为主，透气性好，有机质含量中等。耕地土层深厚，平均在10 m 左右，便于农业生产和实施坡改梯工程。坡耕地占耕地面积的91.83%，面积相对集中成片，地面坡度多在5°～15°之间，易于实施。

2.2 存在问题

略阳县坡耕地主要存在以下问题：一是梯田面积较少。项目区内山高坡陡，坡耕地占总耕地比重较大，治理难度大；二是梯田建设标准偏低。梯田配套水系工程、道路措施不到位，未充分发挥治理效益。已有梯田大多为老旧梯田，梯田田面不平整，地块窄小，田坎单薄，损毁严重，不利于抗旱增产与农业机械化；三是现有梯田的综合经营及开发利用程度不够。坡耕地水土流失综合治理措施科技含量不高，缺乏有效的治理坡耕地水土流失的新方法和新模式。治理缺乏综合性，重建设，轻管护，经营开发效益有待进一步提高。

3 梯田方案确定

3.1 建设任务及目标

根据项目区水土特点及梯田存在问题，按照坡耕地水土流失综合治理和治理水土流失，恢复生态环境的目标及要求，综合布设坡耕地水土流失综合治理各项水土保持措施，实施坡耕地水土流失治理总面积166.67 hm2，其中石坎梯田90.83 hm2，预制L 型薄板护坎梯田4.45 hm2，木桩护坎梯田1.08 hm2，铅丝石笼护坎梯田1.68 hm2，土工格室护坎梯田2.23 hm2，土坎梯田66.4 hm2。

通过治理使得项目区坡耕地综合治理程度达到73%，保水能力增加75180 m3，保土能力增加9055 t；农业生产能力进一步提高，粮食增产能力达60 万kg，人均年纯收入增加714 元以上。

3.2 梯田方案确定

本次梯田工程建设任务为166.67 hm2，根据地面坡度、当地的石料来源和坡耕地治理经验，选取石坎梯田和土坎梯田三种方式较为合适。项目区距城区远，但交通便利。铁佛寺村、林家山村和梁家湾村附近有石料来源，距离约5 km。为贯彻“柔性水保”理念，在权力示范点采取适当的柔性护坎措施，示范预制L 型薄板护坎梯田、木桩护坎梯田、铅丝石笼护坎梯田和土工格室护坎梯田。

对5°～15°的坡耕地集中建设石坎梯田、预制L 型薄板护坎梯田、木桩护坎梯田、铅丝石笼护坎梯田、土工格室护坎梯田，其余建设为土坎梯田。在治理过程中，与灌溉渠道、田间道路、植物护埂等工程配套，并同步施工，达到水土保持综合治理的要求，使梯田耕作区能增产、增收，提高经济效益。

4 梯田设计

根据《陕西省坡耕地水土流失综合治理工程实施方案编制大纲》，结合当地工程实际情况及工程投资，确定项目区坡改梯治理措施分别采用石坎梯田、L 型预制薄板筑坎梯田和土坎梯田等形式。

4.1 石坎水平梯田

根据不同的地面坡度，其石坎坎高，地面宽度也不同。地面坡度5°～10°时田面宽度14 m，石坎高度1.3 m；地面坡度10°～15°时田面宽度11 m，石坎高度2.54 m；石坎埋深0.3 m。以上石坎梯地还必须保证地面水平，熟土覆盖0.2 m～0.4 m，石坎走向大弯就势，小弯取直，符合地形实际。

（1）石坎梯田断面设计见图1。

图1 5°～15°石坎水平梯田典型设计图

图中，石坎高度H=L·Sinα

原坡面斜宽：L=H/Sinα

石坎占地宽：b=H cotβ（β 为梯地石坎坡度，根据当地经验取79°）

地面毛宽：Bm=H cotα

石坎高度：H=Bmtanβ

梯地面净宽：B=Bm-b=H（cotα-cotβ）

（2）梯地土石方量的计算

地面土方量计算，按地面内挖填方相等计算，其挖、填方断面面积为S，石坎断面面积S石坎，每条石坎长度L：

每1 hm2土方量：V=SL=1/8HB×10000/B=1250H

每1 hm2石方量：V石=S石坎L=S石坎10000/B

经计算，地面坡度7°修建1 hm2梯地所需土方量和石方量分别为2150 m3和461 m3；地面坡度11°修建1 hm2梯地需土方量和石方量分别为2675 m3和892 m3。

（3）石坎外边坡的确定

石坎外边坡的取值，直接关系到地坎的稳定性，主要受梯地地坎坡度、地坎高度、土壤的内聚力、土壤的内摩擦角、土壤的湿容重、地面的外部荷载等因素的影响，根据经验，石坎梯地的外边坡一般控制在1∶0.2。

该项目区共新建石坎梯田90.83 hm2，其中原地面坡度5°～10°修建梯田48.69 hm2，原地面坡度10°～15°修建梯田42.14 hm2；共计需土方量238485.2 m3，石方量63281.3 m3。

4.2 预制L 薄板护坎梯田

在预制L 薄板护坎梯田内容建设中，权力村权力圈综合治理点最为典型，所以以此项目点进行分析。权力村权力圈综合治理点区域内无石场，外购石料距离长，运费高，经济效益低。结合该区域多年建设经验，在面积较大、坡度较缓、石料来源不易，但沙料、石子（河滩分布广、储量大）丰富的地区，造价相对石坎低。并且通过略阳县采用混凝土预制件筑坎的多年运行情况来看，效果较好，故本次设计在项目区内采用一定数量的预制L 薄板护坎梯田。

预制L 薄板护坎主要采用断面两翼宽30 cm，长度50 cm，厚度5 cm 左右，内侧倒圆角，采用C20 混凝土预制；为保证稳定形，预制件不宜超过6 层，一般限制高度3 层（坡耕地5°～10°）至4 层（坡耕地10°～15°），田坎高可为1.0 m～1.3 m。砌筑时每层的预制板平行咬合紧密排列，每2 层之间预制板错缝排列，每层错后10 cm，回填土后栽植单排黄花菜护埂，埂坎顶部栽植双排黄花菜护埂。设计典型见图2。

项目区权力圈综合治理点规划新修5°～10°预制L 薄板护坎梯田4.45 hm2，需土方量10714.05 m3，预制混凝土构建砼方量381.4 m3，植物护埂16 km。

图2 5°～10°预制L 薄板护坎梯田典型设计图

4.3 木桩护坎梯田设计及工程量计算

权力村权力圈综合治理点周边林地面积大，青冈、油松、侧柏、杨树、红椿、栎类等树木丰富。故本次设计在项目区内采用一定数量的木桩护坎梯田作为新型护坎技术示范。木桩直径10 cm 左右，长度150 cm，间距20 cm。木桩埋深50 cm，坡度控制在80°。田坎上种植1 行黄花进行护埂，株距0.2 m，种植密度为5000 株/km。设计典型见图3。项目区权力圈综合治理点规划新修5°～10°木桩护坎梯田1.08 hm2，需土方量1349.9 m3，护坎木桩6626 根，植物护埂1.3 km。设计情况见图3。

图3 5°～10°木桩护坎梯田典型设计图

4.4 铅丝石笼护坎梯田设计及工程量计算

权力村权力圈综合治理点紧邻青泥河，河滩分布广，沙料、石子储量丰富。故本次设计在项目区内采用一定数量的铅丝石笼护坎梯田作为新型护坎技术示范。铅丝石笼采用镀锌钢丝，按设计尺寸由厂家编织，单体规格宽40 cm，高50 cm，长度1.0 m。铅丝笼面丝直径2.7 mm，边丝直径3.4 mm，网孔尺寸6 cm×8 cm。笼内采用块石和卵石填充，石料尺寸不小于6 cm。单个铅丝笼展开面积2.2 m2，砌筑石笼时埋深0.2 m。坡耕地5°～15°时限制高度3 层。砌筑时每层的铅丝笼平行咬合紧密排列，每2 层之间预制板错缝排列，每层错后15 cm。项目区权力圈综合治理点规划新修10°～15°铅丝石笼梯田1.68 hm2，需土方量2729.9 m3，铅丝石笼1507.2 m3。

4.5 土工格室护坎梯田设计及工程量计算

权力村权力圈综合治理点坡耕地坡度较缓，当地降水、气候适合于草本植物的快速生长。故本次设计在项目区内采用一定数量的土工格室护坎梯田作为新型护坎技术示范。土工格室是由强化的HDPE(高密度聚乙烯)片材料，经高强力焊接而形成的一种三维网状格室结构，设计网格规格20 cm×20 cm×10 cm，片材厚度1.1 mm。土工格室顶网格用木桩固定，木桩直径5 cm～8 cm, 长度50 cm，间距60 cm。田坎边坡一般控制60°～70°。田坎上种植1 行黄花护埂，株距0.2 m，种植密度为5000 株/km。土工格室内填土，撒播早熟禾，种植密度为20 kg/hm2。项目区权力圈综合治理点规划新修5°～10°土工格室梯田2.23 hm2，需土方量3975.6 m3，土工格室3573.8 m2，锚固木桩3507 根，植物护埂2 km。

4.6 土坎梯田设计

土坎梯田设计如石坎水平梯田一样，具体不细述，但需对其稳定性进行验证。本次验证采用整体圆弧滑动法土坡稳定性分析进行验证，该项目区坡耕地土层多为棕壤、黄棕壤土，根据试验，土壤内摩擦角Ψ=16°，土壤粘聚力c=10 kPa～12 kPa，土壤容重r=18 kN/m3。该项目区以田坎最大高度H＝2.32 m，田坎侧坡α=75°（1∶0.25）来进行稳定性验证，根据稳定性Ns 计算图，查得当田坎侧坡α=75°，土壤内摩擦角Ψ=16°时，稳定数Ns=0.15，所以土坡最大高度：

因此，土坡最大高度大于设计最大高度2.32 m，该梯田的边坡是稳定的。为了增加埂坎的稳定性，同时发展地坎经济，在土坎梯田埂坎顶部栽植双排黄花菜护埂。项目区新修土坎梯田66.39 hm2，其中5°～10°土坎梯田30.77 hm2，10°～15°土坎梯田35.62 hm2，需土方量2196104.7 m3。

5 结语

秦巴山区，山高坡徒，水土流失严重，人林争地矛盾突出。文章以略阳县白水江坡耕地水土流失治理项目为例，提出采用六种梯田建设方式，促进区内坡耕地建设，扩大梯田面积，既有利于保水、保土，改善生态环境，又有利于增加当地群众收入，扩大耕地面积，便于劳作，可谓是一举双赢的好事，为秦巴山区的水保治理探索出了一条新路子。