渭北旱塬區(qū)坡改梯建設(shè)方案探析

李占閣

（合陽縣水土保持和移民工作中心，陜西 合陽 715399）

1 工程概況

渭北旱塬區(qū)為黃土高原與關(guān)中平原過渡帶，丘陵溝壑縱橫，地高水低，農(nóng)業(yè)灌溉生產(chǎn)較為困難，當(dāng)?shù)厝罕姸酁榭刻斐燥?，田地的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)豐收具有重要作用。合陽縣地處陜西省渭北旱塬東部，總面積1341.46 km2，人口45.73萬人，其中農(nóng)業(yè)人口38.71萬人，占全縣總?cè)丝诘?4.7%，全縣耕地面積97.0萬畝，基本農(nóng)田面積60.30萬畝，人均占有基本農(nóng)田1.32畝。區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，溝壑縱橫，溝壑密度0.83 km/km2，溝壑面積373.03 km2，占總面積的27.8%，素有“一灘二溝七分塬”之稱。

2 工程地質(zhì)

合陽縣坡改梯區(qū)廣泛覆蓋第四系風(fēng)積黃土，厚100 m～200 m，主要為粘土、亞粘土及多層粉細(xì)砂，濕陷等級Ⅲ級，經(jīng)工程類比黃土地基承載力取150 kPa。項目區(qū)土壤主要以黃土性土為主，約占總面積的60.08%，土壤全氮含量0.80 g/kg，有效磷含量16.4 mg/kg，鉀含量豐富，土壤為堿性，pH值在7.5～8.1之間。工程區(qū)地下水按埋藏條件和成因類型可分為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水。其中第四系孔隙潛水埋藏于第四系黃土地層中，主要受大氣降水補給，埋藏大于80 m，水量受大氣降水影響較大，黃土狀壤土滲透系數(shù)K=1.72×10-5cm/s。

3 基本農(nóng)田存在問題

3.1 田地質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)低

區(qū)內(nèi)為多溝壑區(qū)，地勢北部高而南部低，海拔最高點1543.8 m，最低點342 m，高差1201.8 m，呈階梯形地形自東南向西北逐漸升高。主要包括河臺階地，黃土臺塬（一級、二級、三級）和低中山三種地貌類型。在總面積中，原面占65.7%，溝壑（包括山地、灘地）27.8%，水面占6.5%。原高溝深，原面胡同縱橫，地形復(fù)雜，山、塬、溝、灘兼有。因地勢不平，使得田地保水保土能力差，田地質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)低。由于全縣的耕地標(biāo)準(zhǔn)不高，經(jīng)營粗放，加之灌溉條件差，廣種薄收，人畜糧食短缺。

3.2 自然災(zāi)害頻繁

合陽縣是一個自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)，惡劣的自然條件和嚴(yán)重的水土流失造成自然災(zāi)害種類多，出現(xiàn)頻率高，嚴(yán)重影響了縣域社會經(jīng)濟的發(fā)展。暴發(fā)頻率比較高的自然災(zāi)害依次是旱災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、暴雨洪災(zāi)、冰雹災(zāi)害、霜凍災(zāi)害和水土流失災(zāi)害等。特別是干旱，一年四季均出現(xiàn)，年平均2.1次。

3.3 收種困難

合陽縣農(nóng)業(yè)人口多，坡耕地多為順坡耕作，耕作粗放，廣種薄收，人均糧食產(chǎn)量較低，難以解決當(dāng)?shù)厝丝诘募Z食安全。因為地勢不平，田間道路多為不足1 m寬的田間小徑，使得機械車輛無法通過，加之道路曲折，坡度較大，使得農(nóng)業(yè)機械化耕作無法實現(xiàn)，加大了農(nóng)民負(fù)擔(dān)和耕種困難。

3.4 當(dāng)?shù)厝罕妼μ锏馗脑旖ㄔO(shè)呼聲較高

從合陽縣土地利用情況看，坡耕地面積大，基本農(nóng)田面積相對較小，土地資源有很大的發(fā)揮利用潛力，通過新修基本農(nóng)田，可以合理保護(hù)和利用土地資源，提高土地產(chǎn)出率，提高土地資源的經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益，當(dāng)?shù)厝罕妼Υ撕袈曒^高，急需進(jìn)行坡改梯建設(shè)，以滿足當(dāng)?shù)匦枨蟆?/p>

4 坡改梯建設(shè)方案

坡耕地改造工程一般包括坡改梯、小型水保工程、植物護(hù)埂及生產(chǎn)道路配套措施。坡改梯工程布設(shè)地面坡度不得大于25°，一般提倡在5°～20°坡面上修筑，本次規(guī)劃在5°～15°的坡耕地上實施。通過對項目區(qū)實地踏勘、調(diào)研和資料的內(nèi)業(yè)分析，合陽縣治理區(qū)坡耕地總面積1227 hm2，5°以下坡耕地面積 787.55 hm2，其中 5°～10°坡耕地面積 126 hm2，10°～15°坡耕地面積47.8 hm2，15°～25°坡耕地面積36.81 hm2。根據(jù)土地適宜性分析在近村交通方便,重點在5°～15°坡耕地建設(shè)水平梯田，梯田布設(shè)按照集中連片，盡可能擴大梯田面積。地表坡度組成見表1。

表1 地表坡度組成

4.1 設(shè)計依據(jù)

按照《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》以及陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的《機修梯田技術(shù)規(guī)范》。根據(jù)項目區(qū)實際情況，對不同代表坡度的梯田做出標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)設(shè)計，田面縱坡比小于1/200，田面不均勻高差小于0.3 m，田面寬度根據(jù)地面坡度、土層厚度等因素，按照坡度緩田面寬，坡度陡田面窄的原則確定；田塊長度隨地形而定，為防止徑流集中沖刷，沿縱向每隔30 m～50 m修橫向軟埝，埝頂?shù)陀诘毓№敻?；地埂采用梯形斷面，人工筑成，?.3 m～0.5 m，頂寬0.3 m～0.5 m，內(nèi)外坡比1∶1，其具體尺寸根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤?、土質(zhì)、地表徑流情況，以安全攔蓄集水區(qū)設(shè)計暴雨徑流為標(biāo)準(zhǔn)，所需土方量根據(jù)斷面尺寸量算。

4.2 水平梯田的斷面要素的確定

根據(jù)項目區(qū)的坡度實際情況，水平梯田按照10年一遇6小時最大暴雨量85 mm設(shè)計，采取5°、7°、8°、9°不同的地面坡度進(jìn)行設(shè)計，田坎坡度統(tǒng)一按75°，田面寬按照14 m，地埂頂寬為0.3 m，地埂高為0.35 m，內(nèi)坡比為1∶1.5，外坡與田坎同，田坎高度根據(jù)需要確定，一般控制在2.0 m～2.5 m左右。

式中：Bn為梯田田坎占地寬，m；H為梯田田坎高度，m；α為原地面坡度，°；β為梯田田坎坡度，°,當(dāng)?shù)孛嫫露葹?°～10°時，β取75°；Bm為梯田田面毛寬，m；B為梯田田面凈寬，m；b為梯田耕作田面寬，m；d為梯田地埂頂寬，m,取0.3 m；D為梯田地埂底寬，m；K為梯田地埂內(nèi)坡坡比。梯田地埂內(nèi)坡比取1∶1.5；h為梯田地埂高度，取0.35 m；V為單位面積梯田土方，m3。

4.3 不同坡度下的梯田建設(shè)方案

本方案對坡耕地的 5°～10°、10°～15°、15°～25°不同坡度做出了各自的典型設(shè)計。從調(diào)查結(jié)果看，路井鎮(zhèn)位于黃土高原溝壑區(qū)，地質(zhì)特征、地貌類型、地面坡度組成、水熱條件等自然條件和人口密度、人均耕地、糧食與經(jīng)濟收入、土地利用結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平等社會經(jīng)濟條件方面，與項目區(qū)有很強的相似性，在水土流失類型、特點、強度、成因等方面，完全可以代表項目區(qū)。確定對具有代表性的路井鎮(zhèn)的西吳和郭家坡兩個村進(jìn)行本項目區(qū)的水平梯田建設(shè)典型設(shè)計。

（1）5°～10°土坎水平梯田。項目區(qū)坡度5°～10°范圍內(nèi)適宜修筑土坎水平梯田面積126 hm2。坡度為6°～9°的坡耕地，取其平均地面坡度為θ=7°，由以上標(biāo)準(zhǔn)初步確定梯田田坎坡度α=75°，田面凈寬B=14 m。求得H=1.62 m，由公式計算得每公頃土方量V=2025 m3。地埂頂寬為0.4 m，地埂高為0.3 m，內(nèi)坡比為 1∶1，外坡比為 1∶0.4，經(jīng)計算 5°～10°土坎梯田每公頃地埂土方量V=112.5 m3。

（2）10°～15°土坎水平梯田。項目區(qū)坡度10°～15°范圍內(nèi)適宜修筑土坎水平梯田面積47.8 hm2。坡度為11°～13°的坡耕地，取其平均地面坡度為θ=12°，由以上標(biāo)準(zhǔn)初步確定梯田田坎坡度α=70°，田面凈寬B=11 m。求得H=2.33 m，由公式計算得每公頃土方量V=2912.5 m3。地埂頂寬為0.4 m，地埂高為0.3 m，內(nèi)坡比為1∶1，外坡比為 1∶0.5，經(jīng)計算 10°～15°土坎梯田每公頃地埂土方量V=167.5 m3。

（3）15°～25°土坎水平梯田。項目區(qū)坡度15°～25°范圍內(nèi)適宜修筑土坎水平梯田面積坡耕地面積36.81 hm2。坡度為15°～23°的坡耕地，取其平均地面坡度為θ=19°，由以上標(biāo)準(zhǔn)初步確定梯田田坎坡度α=73°，田面凈寬B=11 m。求得H=2 m，由公式計算得每公頃土方量V=2125 m3。地埂頂寬為0.4 m，地埂高為0.3 m，內(nèi)坡比為1∶1，外坡比為1∶0.5，經(jīng)計算15°～25°土坎梯田每公頃地埂土方量V=166.6 m3。

根據(jù)典型設(shè)計結(jié)果，項目區(qū)梯田建設(shè)工程面積為1760 hm2，見梯田圖班登記表2。

表2 梯田設(shè)計圖班登記表

4.4 水平梯田施工

水平梯田修筑采用機械與人工結(jié)合的辦法修筑，施工時要注意保留表土，用生土填筑，最后用表土覆蓋田面。水平梯田埂坎沿等高線布設(shè)，大彎就勢，小彎取直，并做到田、林、路、渠、相結(jié)合，統(tǒng)籌規(guī)劃。施工按照定線、清基、筑埂、保留表土、修平田面等五道工序進(jìn)行，田面外高內(nèi)低，沉陷高度為填土高度的10%。田面縱坡比不大于1/100，田面寬度根據(jù)地面坡度、土層厚度等因素確定；田塊長度隨地形而定；地埂采用梯形斷面，用人工修筑，埂高以安全攔蓄集水區(qū)設(shè)計暴雨徑流為標(biāo)準(zhǔn)，外坡比與地坎坡比相同。

對于坡度較緩，田面較寬的梯田，保留表土?xí)r，采用中間堆土法。方法步驟如下：

①將擬修田面的厚25 cm范圍內(nèi)表土全部取起，堆置在田面中心線位置，堆寬約2 m左右。

②將中心線上方田面生土，填于下方田面，把整個田面修平。

③將堆置在中心線的表土，均勻鋪運到整個田面上。

在修平田面中，將田面分成下挖上填與上挖下填兩部分。在田坎上下各1.5 m范圍內(nèi)，采取下挖上填法。從田坎下方取土，填到田坎上方，其余田面采取上挖下填法。從田面中心線以上取土，填到中心線以下。田面挖填任務(wù)基本完成后，應(yīng)用手水準(zhǔn)檢查是否達(dá)到水平（或按設(shè)計要求的縱向比降），要求誤差不超過1%。田邊1 m左右保留10°左右反坡，地中原有淺溝的部位，填方應(yīng)比水平面高出10 cm左右，以備填土最深部位沉陷后田面仍保持水平。

同時，對改造好的梯田，在耕作前，每畝用土壤改良液20 kg兌水180 kg進(jìn)行地面噴灑。畝施優(yōu)質(zhì)農(nóng)家有機肥料900 kg，撒施在地面。每畝再施用氮肥20 kg，磷肥40 kg，鉀肥5 kg用作基肥，撒施均勻。用機械深翻18 cm～25 cm,達(dá)到地面平整，土塊細(xì)碎，土肥相融。提高土地生產(chǎn)力，以達(dá)到改良土壤，提高地力，促進(jìn)糧食生產(chǎn)的目的。

5 結(jié)語

合陽縣坡改梯工程的探索實施，對改善渭北旱塬區(qū)田地質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境具有重要意義，對促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增產(chǎn)增收具有重要作用。通過對不同坡度下的梯田進(jìn)行設(shè)計，有利于提高坡地利用率和水土保持率，值得大力推廣。