秸秆生态复合式谷坊结构及其施工技术

［关键词］秸秆；谷坊；生态复合式；施工技术；侵蚀沟治理

［摘要］秸秆生态复合式谷坊是利用秸秆填埋侵蚀沟的治理方法，该方法的优点是：在生态袋谷坊的上游填埋秸秆，可以直接将侵蚀基准面提高2m左右；在填埋秸秆后，沟坡上部再按照1∶1.5的坡比削坡，侵蚀沟两侧在垂直水流方向可减少占地；施工期相对灵活，无须在秋收后冰冻前进行；秸秆具有很好的保水性能，灌木柳的成活率和长势高于在实土上；迎水面布设大量秸秆变相加厚了谷坊的厚度，利用混凝土柱拦挡和锚固加大了生态袋谷坊和填沟秸秆捆的稳定性、牢固性。具体介绍了秸秆生态复合式谷坊的结构和施工技术。

［中图分类号］S157［文献标识码］B［文章编号］1000－0941（2023）04－0014－03

东北黑土区水土流失是制约黑土地保护的重要因素。沟道侵蚀是水土流失最严重的表现形式，也是东北黑土区主要水土流失类型之一。沟道侵蚀速度极快，沟头溯源侵蚀使得沟道长度不断延伸，沟底下切，伴随沟岸崩塌，导致沟深和沟宽迅速发展。沟道侵蚀不仅产生泥沙，淤积下游水库、河流，还不断吞噬耕地，降低土地利用率，限制农业机械化生产，威胁村庄、道路等安全。

目前侵蚀沟治理主要采取沟头防护工程，如浆砌石、石笼、柳编等不同材质类型的谷坊，结合林草措施，达到巩固、抬高沟床，制止沟底下切和沟岸扩张，恢复生态的治理效果，但存在削坡占地、原材料贵、工程量大、工时费高、施工期受季节影响等弊端。东北黑土区是我国粮食主产区，主要粮食作物有玉米、大豆、水稻等，秸秆量十分充足。讷河市水土保持技术人员在实践中不断总结，发明出了讷河独有的“秸秆生态复合式谷坊”，利用秸秆填埋侵蚀沟而达到复垦治理的效果，已取得国家知识产权局颁发的实用新型专利证书。

1秸秆生态复合式谷坊的结构

秸秆生态复合式谷坊，其材料主要由生态袋（图1）、秸秆捆（图2）、拦挡混凝土柱、土壤、灌木柳组成（具体结构见图3，建成效果见图4）。生态袋谷坊设置在原沟底中，谷坊的迎水面为竖直结构，背水面坡比为1∶1.5。在谷坊的上端中心处设置溢流口，溢流口占谷坊坝体长度的1/3。生态袋谷坊的上游竖直设置2排以上的秸秆捆，每个秸秆捆均为圆柱形结构，秸秆捆紧密相邻，且与生态袋谷坊的迎水面紧密相接，秸秆捆两侧的沟坡均为竖直结构。两根锚固混凝土柱竖直且均匀设置在生态袋谷坊的背水侧上，与谷坊坝体紧密结合，锚固混凝土柱的底部插入原沟底；多根拦挡混凝土柱横向设置在生态袋谷坊的背水侧和两根锚固混凝土柱之间，拦挡混凝土柱的两端分别插入两侧的坡面中，两侧的坡面上均设置生态袋护坡，且生态袋护坡的坡面均布设植被（扦插灌木柳或沙棘）。生态袋谷坊的下游设置消力池，消力池的下游设置消力坎，消力坎的背水面与下游谷坊前的秸秆捆相邻，消力坎的上表面为水平结构，与秸秆捆表面铺设的土壤齐平，土壤上均匀扦插灌木柳。

2秸秆生态复合式谷坊的施工

（1）沟道整形。预先按照顶底相照的原理设计好要布设谷坊的位置，在每个谷坊的上游，利用挖掘机从两侧坡面距沟底垂直高度1.4～1.5m处竖直向下挖掘至沟底，与下一个谷坊溢水口在一个水平面上，使得经过挖掘后两侧坡面的坡度为90°，挖掘处以上的两侧坡面保持坡度不变；然后将相邻两个谷坊之间的沟底向下挖成两层水平台阶的结构。

（2）秸秆填充。将多个直径和高均为1.4～1.5m的圆柱形秸秆捆竖直且紧密地放置于每个谷坊上游侧挖好的平面沟底上。

（3）修建生态袋谷坊。在预先设计好的位置布设生态袋谷坊，生态袋谷坊的高度为2.0～2.1m，顶部沿着水流方向的宽度为0.8～1.0m，迎水面竖直设置，与秸秆捆紧密相连，背水坡坡比为1∶1.5；生态袋谷坊的顶部伸入两侧沟道坡面的深度均为1.0～1.5m；在生态袋谷坊的顶部中心处设置溢流口，溢流口长度占谷坊坝体长度的1/3，沿水流方向寬度为1m（在实践中生态袋规格为0.4m×0.8m较合理，装土后一横排一竖排摆平宽度基本为1m）；在每个生态袋谷坊的下游依次设置消力池和消力坎，消力池平行水流方向的宽度为2～3m，消力坎的高度为0.5～0.6m，平行水流方向的宽度为0.5～0.6m；在每个生态袋谷坊的下游两侧布设竖直高度为2.0～2.5m的护坡；消力坎设置在沟底挖好的台阶结构中较高的沟底平面上，消力坎与其下游谷坊前的秸秆捆紧密相邻，消力坎和消力池均由生态袋组成。

（4）混凝土柱拦挡、锚固。在堆砌坝体溢流口时，背水侧水平横向设置2根以上直径为0.25m的拦挡混凝土柱（在实际应用中建议使用水泥电线杆为佳，其较大的质量对个体较小的生态袋组成的谷坊能起到很好的支撑、拦挡作用），拦挡混凝土柱的两侧分别插入两侧坡面中；在拦挡混凝土柱背水一侧紧挨着竖直设置两根以上（视谷坊坝体长度而定）直径为0.25m的锚固混凝土柱，锚固混凝土柱的下端插入沟底土层中1m深，高度以超出谷坊高度为宜；锚固混凝土柱与拦挡混凝土柱用铁丝捆绑，拦挡混凝土柱与谷坊结合为一体。

（5）覆土。在填充的秸秆捆上方覆0.3～0.5m厚的土壤，土壤来自沟道整形余出的土方，覆土后表面与上游的消力坎上沿齐平，然后利用机械平整覆土。

（6）削坡及平整。以秸秆填埋覆土后的平面为侵蚀基准面，在侵蚀基准面以上的沟两侧坡面按照1∶1.5的坡比削坡，再次覆土并平整秸秆捆的表面。

（7）插柳。在秸秆覆土上插柳。若上述施工在春季或秋季，则当季在覆土上插柳；若在其他季节施工，则等到春季或秋季再在覆土上插柳。

（8）边坡植被恢复。选用当地优势草种和灌木树种，对沟道两侧坡面进行植被恢复。

3秸秆生态复合式谷坊的优点

（1）就地取材，节约资金。讷河市是玉米的主产区，每年产生的大量秸秆，除少部分还田外，仍有部分被焚烧，污染环境。将秸秆用于侵蚀沟治理，一方面原材料价格低，秸秆量充足，能满足侵蚀沟填埋治理需求；另一方面可消耗部分秸秆，减少焚烧量，增加秸秆利用率。

（2）坝体牢固，抗冲性强。在生态袋谷坊的上游填埋秸秆，可消减大量水能，减弱水流对生态袋谷坊的直接冲刷；迎水面布设大量秸秆，变相加厚了谷坊的厚度，利用混凝土柱拦挡和锚固加大了生态袋谷坊和填沟秸秆捆的稳定性。

（3）减少占地，利于建设。填埋秸秆+覆土直接将侵蚀基准面提高2m左右，再按照直角的坡比削坡，侵蚀沟两侧在垂直水流方向均可减少削坡占地，缓解了侵蚀沟治理工程建设与削坡征占地的突出矛盾。

（4）施工期相对灵活。秸秆填埋和生态袋谷坊建设无须在秋收后冰冻前进行，施工期相对自由，解决了施工期短的问题。

（5）利于植被恢复。由于秸秆具有很好的保水性能，因此灌木柳的成活率和长势高于在实土上。（6）挖方重复利用。沟底整形剩余的土方可用于秸秆表面覆土和装填生态袋。

［作者简介］崔润利（1969—），男（满族），黑龙江讷河人，高级工程师，从事水土保持工作。［收稿日期］2022-03-21

（责任编辑徐素霞）