黑龍江墾區(qū)水土流失預(yù)防措施的研究

孫家國(guó)，谷艷玲，母成波

（1．武夷學(xué)院 土木工程與建筑系，福建 武夷山 354300；2．黑龍江農(nóng)墾總局 水務(wù)局，哈爾濱 150030）

0 引 言

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，耕地總面積為1．22×108hm2，由于近幾年水土流失日益嚴(yán)重，造成全國(guó)年均有6．67×104hm2耕地喪失利用價(jià)值，耕地面積迅速減少，土地質(zhì)量不斷下降，對(duì)我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，直接動(dòng)搖著農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)地位［1］。黑龍江墾區(qū)遍及黑龍江省56個(gè)市縣，地處三江平原、松嫩平原和小興安嶺山麓交匯處，幅員遼闊，地形復(fù)雜多樣。有莽莽的山地，蜿蜒起伏的丘陵、漫崗，更多的是一望無(wú)際的廣闊平原，構(gòu)成了東低北高的地勢(shì)。土地總面積5．44×104km2，占全省總面積的11．9%，其中耕地面積達(dá)233．65×104hm2。墾區(qū)下轄寶泉嶺、紅興隆、建三江、牡丹江、北安、九三、齊齊哈爾、綏化、哈爾濱9個(gè)管理局、115個(gè)農(nóng) （牧）場(chǎng)、623個(gè)管理區(qū)，總?cè)丝?60萬(wàn)人，從業(yè)人員78．1萬(wàn)人。經(jīng)過(guò)50a的艱苦奮斗和開(kāi)發(fā)建設(shè)，墾區(qū)己建成了我國(guó)規(guī)模最大、農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度最高的國(guó)有農(nóng)場(chǎng)群，成為國(guó)家重要的商品糧生產(chǎn)基地，農(nóng)副產(chǎn)品精深加工基地［2］。2010年墾區(qū)的糧豆總產(chǎn)已突破150×108kg，為保障國(guó)家糧食安全做出了重要貢獻(xiàn)。

1 黑龍江墾區(qū)水土流失基本情況

1．1 水土流失狀況

當(dāng)前，黑龍江墾區(qū)面臨著水土流失的困擾，以水蝕、風(fēng)蝕為水土流失主要侵蝕類型。其中，水蝕主要分布在東部山地、北部林區(qū)和中部漫川漫崗黑土區(qū)；風(fēng)蝕多集中在春、秋兩季，凡是遇到8級(jí)大風(fēng)就能形成沙塵暴，平均每次刮走表土5mm，主要分布在西部干旱半干旱風(fēng)沙區(qū)和三江平原局部地區(qū)。據(jù)調(diào)查，黑龍江墾區(qū)有85個(gè)農(nóng) （牧）場(chǎng)存在水土流失問(wèn)題，水土流失面積90．8×104hm2，占?jí)▍^(qū)土地總面積的16．7%，其中水蝕面積82．5×104hm2，風(fēng)蝕面積8．3×104hm2。具體表現(xiàn)在地表水流失量超過(guò)攔蓄量，從而帶來(lái)了嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象。土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量明顯降低，其表層有機(jī)質(zhì)含量從開(kāi)墾前的8%～10%下降到如今的3%左右，以0．05%／a～0．08%／a的速度下降。與此同時(shí)，黑土層厚度明顯變薄，坡耕地流失厚度＞1cm／a，土壤養(yǎng)分也隨之下降［3］。

1．2 土壤侵蝕情況

由于水土流失，導(dǎo)致土地生產(chǎn)力下降、糧食減產(chǎn)。土壤侵蝕削弱了生態(tài)系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害的能力，自然災(zāi)害又破壞了生態(tài)環(huán)境，加速了土壤侵蝕的發(fā)展。黑龍江墾區(qū)30個(gè)農(nóng)場(chǎng)的土壤侵蝕強(qiáng)度級(jí)別為微度—輕度，土壤侵蝕模數(shù)＜2 000t／（km2·a），視為非水土流失農(nóng)場(chǎng)。其余農(nóng) （牧）場(chǎng)，土壤侵蝕強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到中度 （含中度）以上，土壤侵蝕模數(shù)≥2 500t／（km2·a），視為水土流失農(nóng)場(chǎng)，應(yīng)開(kāi)展水土保持工作。

黑龍江墾區(qū)嚴(yán)重的水土流失，不僅破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，而且引發(fā)了一系列的自然災(zāi)害，因此，要對(duì)墾區(qū)水土流失進(jìn)行綜合治理。筆者通過(guò)對(duì)墾區(qū)水土流失的研究，提出了要根據(jù)各農(nóng)場(chǎng)水土流失特點(diǎn)，因地制宜研究水土流失的預(yù)防措施，達(dá)到保護(hù)珍貴的土地資源，改善生態(tài)環(huán)境的目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

2 研究的方法

根據(jù)墾區(qū)水土流失基本情況，對(duì)85個(gè)農(nóng)場(chǎng)的水土流失相關(guān)資料進(jìn)行搜集、分析、歸納、總結(jié)，選取對(duì)水土流失治理有代表性的農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行典型調(diào)查，找出該地不同分區(qū)治理模式下水土流失防治的主攻方向，從而確定其各項(xiàng)具體的防治措施。要合理安排農(nóng)、林、牧用地比例和位置，運(yùn)用綜合治理手段：實(shí)行崗、坡、溝、洼兼治，工程措施與林草措施、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施相結(jié)合的防治方法，達(dá)到單純治理轉(zhuǎn)向防治并重、預(yù)防為主，從防護(hù)性治理轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)性治理的目標(biāo)，以此推動(dòng)墾區(qū)農(nóng)業(yè)的良性發(fā)展。

3 水土流失預(yù)防措施研究

3．1 重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)域

在境內(nèi)尚未發(fā)生水土流失，卻存在水土流失的潛在危險(xiǎn)，當(dāng)P≥30（表1），如果某個(gè)自然因子一旦遭到破壞，水土流失隨之發(fā)生，這種區(qū)域?qū)儆谒亮魇е攸c(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)。黑龍江墾區(qū)水土流失重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)面積43．66×104hm2，針對(duì)這種區(qū)域主要采取封禁治理措施。

表1 水土流失潛在危險(xiǎn)度的分級(jí)表Table 1 Soil erosion potential danger the ratings watch of the degree

表1中P為因子評(píng)分總分值，由下式計(jì)算：

式中fi（f1～f7）為各因子的計(jì)分值，見(jiàn)表2；Wi（w1～w7）為各因子權(quán)重值：0．2、0．15、0．14、0．13、0．12、0．18、0．08。f1為人口環(huán)境容量失衡度 （%）；f2為年降水量 （mm）；f3為植被覆蓋度 （%）；f4為地表松散物質(zhì)厚度 （m）。墾區(qū)耕地表層土壤為松散物質(zhì)，厚度普遍＜1m，一律計(jì)10分；f5為坡度百分比 （%）；f6為土壤可蝕性，墾區(qū)自然土壤可蝕性歸屬黑土類，一律計(jì)10分；f7為坡耕地占坡地面積百分比 （%）。

表2 水土流失潛在危險(xiǎn)度因子計(jì)分表Table 2 Soil erosion potential danger degree the factor account the watch of cent

1）封山育林：禁止任何人入山砍柴、放牧。

2）林地?fù)嵊呵辶?、清雜、防病蟲(chóng)害等。

3）造林：通過(guò)清理后，在空地及時(shí)補(bǔ)栽速生喬木，主要有楊樹(shù)、落葉松、樟子松和云杉等，使森林郁閉度≥80%，土壤持水能力≥30mm。

4）苗圃：主要針對(duì)墾區(qū)林場(chǎng)，把以伐木為生，變成育苗、營(yíng)林為生。

5）護(hù)林防火：開(kāi)挖防火道，巡山防火，封山防火，要專職、定點(diǎn)監(jiān)督。

3．2 重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)域

境內(nèi)的開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目或資源綜合開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目，征地＞100km2；破土動(dòng)工產(chǎn)生棄土、石、渣量＞100×104m3的工程項(xiàng)目；項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中或建成后的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)周邊和下游地區(qū)可能帶來(lái)水土流失。這些項(xiàng)目所在地區(qū)屬于水土流失重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)，對(duì)這類區(qū)域主要采取如下預(yù)防措施。

3．2．1 水庫(kù) “二防、二治”

“二防”指防止水庫(kù)淤積和污染。目前普遍采用在庫(kù)塘周邊，沿庫(kù)塘設(shè)計(jì)水位線營(yíng)造20～100m寬的水源涵養(yǎng)林林帶，林下種草，就能有效地?cái)r截泥沙，水庫(kù)壽命可延長(zhǎng)1／2；“二治”是治淤和治污，對(duì)現(xiàn)有的水庫(kù)治污辦法是小型水庫(kù)采取放水，推土機(jī)清淤，中型水庫(kù)采用挖泥船水面吸 （清）淤。

采取清淤措施，可以采用放水用推土機(jī)清淤或用挖泥船清淤；其次是種植水源涵養(yǎng)林，沿水庫(kù)水面線外50～100m寬，圍繞水庫(kù)周邊營(yíng)造水源涵養(yǎng)林，墾區(qū)水庫(kù) “二防、二治”工程見(jiàn)表3。

表3 “二防、二治”工程量Table 3 Two prevention and rule engineering quantities

3．2．2 灌區(qū)監(jiān)督

墾區(qū)境內(nèi)大、中型的水田灌區(qū)18處，灌區(qū)的干、支渠屬于水土流失重點(diǎn)監(jiān)督之列。灌區(qū)面積不斷擴(kuò)大，干、支渠超負(fù)荷運(yùn)行，更應(yīng)加大監(jiān)督力度，落實(shí)防止渠系水土沖刷的治理措施［4］。

3．2．2．1 工程措施

1）漿石襯砌護(hù)坡。主要針對(duì)支渠渠首、支溝末端的瓶頸狀沖刷，進(jìn)行漿石襯砌護(hù)坡，襯砌厚度40cm，坡長(zhǎng)1．5m，1m （延長(zhǎng)）土 （石）方量0．6m3，襯砌總土 （石）方量3 876m3，由此使支渠渠首和支溝末端保持瓶狀，對(duì)流速有緩沖作用。

2）支渠、支溝擴(kuò)建。對(duì)現(xiàn)有的支渠和支溝，根據(jù)現(xiàn)在水田的地邊寬度的可行性將過(guò)水橫斷面擴(kuò)大到1．5m2。

3）對(duì)現(xiàn)有造成沖刷的進(jìn)水閘和泄水閘進(jìn)行續(xù)建，使閘口達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，即使閘口過(guò)水?dāng)嗝鎸?duì)渠（溝）產(chǎn)生的流速＞1．0m／s，也可達(dá)到不沖不淤。

3．2．2．2 生物措施

對(duì)支渠進(jìn)行插柳護(hù)坡：在支渠迎水坡面上插2行柳條，行距0．3～0．5m，株距為1．0m，從而使支渠坡面變成草、灌、林帶。排水支溝不必插柳，以現(xiàn)有野生雜草即可。

3．2．3 煤礦監(jiān)督

3．2．3．1 外排水和沖刷溝治理

在雙鴨山農(nóng)場(chǎng)6隊(duì)，為了治理寶山、七星、四方臺(tái)、東保衛(wèi)4個(gè)煤礦的外排水，修建漿砌石谷坊5座，用煤矸石回填，土 （石）方量約1．9×104m3，沖刷溝的邊坡用塊石護(hù)砌，塊石0．4×104m3，既治理沖刷溝，又保障今后安全放水，工程投資估算99．5萬(wàn)元。

3．2．3．2 塌陷治理

為了治理寶山礦太平井造成的塌陷，在雙鴨山農(nóng)場(chǎng)6隊(duì)，采取堤防加高培厚的措施，加高0．8 m，土 （石）量方0．34×104m3；耕地采用回填，土 （石）方量2．5×104m3，工程投資估算28．4萬(wàn)元。

3．2．4 境內(nèi)河流的監(jiān)督

坐落在低山丘陵區(qū)的農(nóng)場(chǎng)，境內(nèi)有山前丘陵、山坡、山前平原等地貌單元。境內(nèi)的河流發(fā)源于山區(qū)，流經(jīng)農(nóng)場(chǎng)到平原，從平原流入大江大河，在平原區(qū)的河段往往發(fā)生槽蝕。

1）工程措施：設(shè)石籠丁壩擋水，石籠丁壩之間回填沁灘淤積物，每個(gè)槽蝕處設(shè)2～3座石籠丁壩，平均長(zhǎng)4m／座，塊石72m3／處，回填土 （石）方100m3／處，投資估算計(jì)0．82萬(wàn)元／處。

2）生物措施：平原地區(qū)的河流兩岸都應(yīng)營(yíng)造護(hù)岸林，防止槽蝕［5］，1m （延長(zhǎng)）造林50m2，每個(gè)槽蝕處平均長(zhǎng)50m，投資估算計(jì)0．25萬(wàn)元。

3．2．5 國(guó)境界河國(guó)土流失監(jiān)督

黑龍江墾區(qū)有169．5km的河岸線，其中黑龍江河岸125km，烏蘇里江河岸44．5km，河岸狀態(tài)類型：陡坎岸、灘地岸、緩坡岸、山坡陡岸。不同類型的河岸，水土流失現(xiàn)狀及治理措施不同。

1）陡坎岸，長(zhǎng)41．5km，以1．5m／a速度后退，陡岸共有沖刷溝25條，沖刷溝平均間距1．66 km。治理措施：塊石護(hù)砌，沖刷溝漿石襯砌，在江河出口處護(hù)坡塊石改為胸墻，臨河岸50m營(yíng)造護(hù)岸林?？偼顿Y估算820．00萬(wàn)元。

2）灘地岸和山坡陡岸，植被完好，河岸完整，目前只需要加以保護(hù)即可。

3）緩坡岸，目前普遍存在水浪沖淘表土，平均侵蝕強(qiáng)度為中度，表土流失厚度2～5mm／a，主要是以營(yíng)造防浪林和護(hù)岸林的生物措施加以治理，河岸平均營(yíng)造護(hù)岸林50m2／m，防浪林15 m2／m，工程總投資估算65．00萬(wàn)元。

4）島嶼保護(hù)，目前18個(gè)島嶼，基本都長(zhǎng)有柳條，覆蓋率≥80%，每年應(yīng)加以清林、間伐，對(duì)柳條加以復(fù)壯即可。

3．2．6 境內(nèi)、外水電樞紐工程的監(jiān)督

3．2．6．1 山口水電樞紐

在長(zhǎng)水河農(nóng)場(chǎng)11隊(duì)、7隊(duì)、17隊(duì)，海拔高程313m的耕地，水面線總長(zhǎng)21．75km，為防止水浪沖淘耕地，需要營(yíng)造10m寬的防浪林，海拔高程306～316m （水庫(kù)死水位至洪水位），喬灌雙層，緊密型林帶［6］，造林面積21．75km2，1．00萬(wàn)元／km2，總投資約21．75萬(wàn)元。

3．2．6．2 龍頭橋水電樞紐

在8511農(nóng)場(chǎng)17隊(duì)、15隊(duì)、13隊(duì)、14隊(duì)、19隊(duì)，海拔高程125m的耕地水面線約28．00km，防止耕地土壤水浪沖淘，需要營(yíng)造防浪林，寬7 m，即死水位 （海拔高程122m）到洪水位 （海拔高程129m），造林面積73．7km2，喬灌雙層，緊密型林帶［6］，投資55．28萬(wàn)元。

4 水土流失綜合防治措施研究

4．1 “縮壟改向、建設(shè)條田綜合治理”措施

在坡耕地與山坡之間建截流溝，防止山水沖地；建設(shè)農(nóng)田防護(hù)林；提高農(nóng)路標(biāo)準(zhǔn)；配套相應(yīng)的水利工程；實(shí)施山、水、林、田、路綜合治理。對(duì)不成形的田塊進(jìn)行縮壟改向、建設(shè)條田綜合治理，最終建成農(nóng)田基本建設(shè)工程設(shè)施配套的網(wǎng)絡(luò)式的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)地號(hào)。

4．2 “梯級(jí)蓄水”工程治理措施

在長(zhǎng)度≥1km，寬度100～1 000m不等的溝塘草甸整體下挖，每隔一段橫向留一個(gè)土擋，構(gòu)筑成小塘壩。利用 “梯級(jí)蓄水”，既抗旱，又可以防止水土流失，避免行洪淹地，調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候，小塘壩兩側(cè)棄土堆構(gòu)筑成防護(hù)林帶，能有效地防治兩側(cè)崗坡地風(fēng)蝕，達(dá)到水土資源綜合開(kāi)發(fā)利用的目的。

4．3 “分級(jí)截流泄洪”治理措施

在低山丘陵與耕地交界處建截流溝，截住山水防止侵入地號(hào)；在坡地中間建截流溝防止坡面水土沖刷；在臨低洼水線處建截流溝，防止水土流失和洪水倒灌；營(yíng)造農(nóng)田防護(hù)林；利用自然低洼水線泄洪、排澇。

在低山區(qū)繞山丘開(kāi)挖截流溝，也可不建泄洪支溝，由截流溝中間向兩側(cè)延伸，比降1／500～1／800，遇高地形部位深挖，能過(guò)水，遇低地形部位寬挖，取土擋水防止山洪侵入地號(hào)，截流溝兩側(cè)分別延伸到自然林草泄洪帶為止，使山洪漫流散淌入谷。

4．4 “分隔水勢(shì)，高低水分排”治理措施

山前截流溝的泄洪支溝與平地或山前臺(tái)地的內(nèi)澇排水溝分開(kāi)，由原來(lái)的排內(nèi)澇和泄洪合二為一，改為一分為三。形成了相互平行的3條支干。從而避免了原來(lái)的排內(nèi)澇和泄洪合二為一所造成的洪水倒灌、內(nèi)澇加重和水土沖刷的現(xiàn)象。

4．5 “二退二還”治理措施

即退耕還林和退耕還草。對(duì)已無(wú)耕種價(jià)值的裸露黃土、砂、石的耕地或沙化、潛在沙化耕地；次生林地小開(kāi)荒；＞5°的崗坡、陡坎耕地的小開(kāi)荒，都應(yīng)退耕還林。西部半干旱沙土地區(qū)的農(nóng) （牧）場(chǎng)，沙土、次生鹽堿土耕地及遠(yuǎn)離村屯的小開(kāi)荒，都應(yīng)退耕還草。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施預(yù)防為主、分區(qū)治理措施，將工程、生物、農(nóng)業(yè)等單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)組裝，對(duì)墾區(qū)發(fā)生水土流失的85個(gè)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行了水土流失綜合治理，使墾區(qū)水土流失基本得到遏制，土壤侵蝕模數(shù)由7．28mm／a下降到＜2mm／a。保護(hù)了珍貴的土地資源，改善生態(tài)環(huán)境，從而使墾區(qū)農(nóng)業(yè)步入可持續(xù)發(fā)展的軌道，為黑龍江農(nóng)墾率先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)。

［1］王禮先．我國(guó)水土保持的理論與方法 ［J］．中國(guó)水利，2006，（12）：17．

［2］孫家國(guó)，谷艷玲，母成波．黑龍江墾區(qū)水土保持分區(qū)模式研究 ［J］．中國(guó)西部科技，2010，（1）：4－5．

［3］母成波．黑龍江墾區(qū)水土保持工作的探索與實(shí)踐 ［J］．中國(guó)水土保持，2007，（10）：46－48．

［4］于 明．黑龍江省平原漫崗區(qū)侵蝕溝治理新措施 ［J］．中國(guó)水土保持，2004，（4）：36－37．

［5］孫發(fā)政．關(guān)于水土生態(tài)與水土生態(tài)保持幾個(gè)問(wèn)題的探討 ［J］．水土保持學(xué)報(bào)，2011，（2）：62－64．

［6］程龍飛，李林燕．庫(kù)區(qū)坡面植被水土保持生態(tài)建設(shè)模式 ［J］．水土保持研究，2010，（5）：52－54．