榆林市黃家圪嶗水土保持示范園建設(shè)方案探析

白進(jìn)文，申小花

（1.榆林市水利信息與水文勘測(cè)中心，陜西 榆林 719000；2.米脂縣水利局，陜西 米脂 718100）

榆林市榆陽(yáng)區(qū)黃家圪嶗水土保持項(xiàng)目區(qū)位于毛烏素沙漠與黃土高原的交接地帶，由于多年的水土保持治理，項(xiàng)目區(qū)生態(tài)面貌保持良好。為了促使項(xiàng)目區(qū)成為黃土高原的水土保持示范園，需對(duì)其建設(shè)方案進(jìn)行探討。

1 概況

項(xiàng)目區(qū)位于毛烏素沙漠與黃土高原的交接地帶，從西北向東南緩傾，溝壑縱橫，梁峁起伏，屬典型的黃土丘陵溝壑區(qū)[1]。項(xiàng)目區(qū)有4條溝道，溝壑密度1.49 km/km2，溝道斷面多為“V”形，少部分為“U”形或復(fù)“U”形，塬、梁、峁多為農(nóng)耕地，川地多為果園和居民地。項(xiàng)目區(qū)總面積2.74 km2，其中＜5°的土地面積為6.91 hm2，占總面積的2.52%；5°～8°的土地面積為38.94 hm2，占總面積的14.19%；8°～15°的土地面積為43.91 hm2，占總面積的16.00%；15°～25°的土地面積為146.25 hm2，占總面積的53.28%；25°～35°的土地面積為38.46 hm2，占總面積的14.01%。

2 水土流失現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

2.1 水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土壤主要為黃綿土，根據(jù)地形分布于區(qū)內(nèi)的塬、坡、臺(tái)、峁。區(qū)內(nèi)黃綿土由于水熱條件的限制，礦物風(fēng)化較差，黏化作用也很弱，與母質(zhì)比較，土壤中增加的黏粒不多，土體中的石灰在成土過(guò)程中有一定程度的淋溶和淀積，但因黃土層疏松深厚，沒(méi)有形成明顯的鈣積層[2]；局部覆蓋有風(fēng)沙土，有機(jī)質(zhì)含量少，黏結(jié)力差，持水力低，耐蝕力小，在雨滴的打擊下，土壤易板結(jié)，從而形成地表徑流，引發(fā)溝蝕。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)人為開(kāi)發(fā)較大，植被類型為溫帶干旱半干旱草原植被，天然植被呈退化趨勢(shì)；天然植被主要有胡枝子、檸條、沙棘、酸棗、白蒿、沙蒿、沙米、沙柳、沙竹、沙蓬、花棒和踏郎等沙生植被，低洼處分布有旱柳、楊樹(shù)等喬木；人工種植的植物主要有紫穗槐、紫花苜宿、檸條、沙棘、草木樨和油松等。

項(xiàng)目區(qū)屬于國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)（黃河多沙粗沙國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)），水土流失量主要來(lái)自原有地貌河谷階地、坡耕地、荒草地和疏林地區(qū)域，土壤流失強(qiáng)度以中度、強(qiáng)度侵蝕為主，主要有以面蝕為主、面積大、時(shí)空分布集中、潛在危害大等特點(diǎn)[3]。項(xiàng)目區(qū)總土地面積為2.74 km2，水土流失面積為2.71 km2，占總土地面積的98.89 %。其中，輕度流失面積66.74 hm2，占總面積的24.59%；中度流失面積147.32 hm2，占總面積的54.28 %；強(qiáng)烈流失面積46.44 hm2，占總流失面積的17.11%；極強(qiáng)烈流失面積10.94 hm2，占總流失面積的4.03%。項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕模數(shù)為4 623 t（/km2·a），年土壤侵蝕量為1.25萬(wàn)t。

多年來(lái)，項(xiàng)目區(qū)加強(qiáng)水土保持建設(shè)。截至2019年，營(yíng)造水土保持林27.52 hm2，共治理面積27.52 hm2，水土流失治理程度為10.14%。

2.2 存在問(wèn)題

通過(guò)前期的綜合治理，在提高小流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益上有了一定的成果，但尚有一定的坡面水土流失還沒(méi)有得到有效控制。存在問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

（1）水土保持的基礎(chǔ)性工作還非常薄弱，土地利用不合理，管理手段相對(duì)滯后，現(xiàn)代化水平不高。

（2）治理手段單一，沒(méi)有形成溝道工程措施和生物措施相結(jié)合、治坡和治溝相結(jié)合的綜合水土保持治理手段。

（3）水土保持治理定位僅滿足保水保土，沒(méi)有將水土保持生態(tài)治理與旅游觀光、科教宣傳、產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合起來(lái)，使得水土保持治理功能單一。

（4）缺乏治理資金，每年投入的水土保持專項(xiàng)資金有限，致使治理措施標(biāo)準(zhǔn)低、規(guī)模小，不能連區(qū)連片，治理難度逐漸增大，達(dá)不到良好的水土流失治理效果。

3 示范園建設(shè)措施

目前，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件還是從市場(chǎng)需求來(lái)看，榆林市都已經(jīng)具備了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代科技水土保持示范園的建立，不僅為全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念、生產(chǎn)手段和生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型提供了有效的示范載體，也為踐行青山綠水就是金山銀山的理念奠定現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

3.1 措施布局

根據(jù)可研規(guī)劃，本次實(shí)施區(qū)域可分為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)、生態(tài)自然修復(fù)區(qū)、生態(tài)景觀示范區(qū)3個(gè)功能區(qū)。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水土流失特點(diǎn)和示范園建設(shè)目標(biāo)，針對(duì)不同功能區(qū)采取相應(yīng)的防治措施，各功能區(qū)措施具體布局情況如下。

（1）農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。面積16.11 hm2，布置水土保持措施為經(jīng)果林建設(shè)，建設(shè)經(jīng)果林16.11 hm2，栽植大扁杏26 855株。

（2）生態(tài)自然修復(fù)區(qū)。面積194.45 hm2，布置水土保持措施為疏林地封禁、疏林地補(bǔ)植、溝頭防護(hù)，封禁面積166.55 hm2，補(bǔ)植樟子松9 226 株、紫穗槐3 826株，溝頭防護(hù)0.8 km。

（3）生態(tài)景觀示范區(qū)。面積63.91 hm2，布置水土保持措施為水土保持林建設(shè)，建設(shè)水土保持林57.37 hm2、水土保持喬木林20.87 hm2、水土保持灌木林36.50 hm2，栽植樟子松17 406 株、側(cè)柏17 406株、沙棘91 250株。

3.2 工程措施典型設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目主要工程措施為溝頭防護(hù)0.8 km和排水溝建設(shè)。

3.2.1 溝頭防護(hù)

依據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄杲涤昵闆r，按照《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范溝壑治理技術(shù)》（GB/T16453.3-2008），采用10 a一遇6 h最大暴雨設(shè)計(jì)，能攔蓄溝頭以上坡面所產(chǎn)生的地表徑流和泥沙[4]。

根據(jù)該流域的實(shí)際情況，本次治理采用圍埂式蓄水型溝頭防護(hù)工程，就是在溝頭以上一定距離處，圍繞溝頭修筑土埂，攔蓄塬面來(lái)水，制止徑流進(jìn)入溝道。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)溝頭圍埂3處，規(guī)格分別為L(zhǎng)1長(zhǎng)0.25 km、L2長(zhǎng)0.25 km、L3長(zhǎng)0.30 km。

（1）來(lái)水量。其計(jì)算公式為：

式中：W為來(lái)水量（m3）；F為溝頭以上集水面積（hm2）；R為10 a一遇3 h最大降雨量（mm），取48.7 mm；K為徑流系數(shù)，取0.17。

（2）圍埂斷面、位置。根據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范溝壑治理技術(shù)》，圍埂斷面為土質(zhì)梯形斷面，位置距溝頭3～5 m。設(shè)計(jì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)圍埂埂高1.0 m，頂寬0.5 m，內(nèi)外坡比均為1∶1。

（3）圍埂蓄水量。其計(jì)算公式為：

式中：V為圍埂蓄水量（m3）；L為圍埂長(zhǎng)度（m）；B為回水長(zhǎng)度（m）；H為埂內(nèi)蓄水深（m）；i為地面比降（%）。

溝頭圍埂蓄水量示意，如圖1所示。

圖1 溝頭圍埂蓄水量示意

將圍埂設(shè)計(jì)參數(shù)及現(xiàn)狀參數(shù)代入以上公式得出圍埂水文參數(shù)，詳見(jiàn)表1。

表1 圍埂計(jì)算水文參數(shù)

由表1可知，圍埂蓄水量＞來(lái)水量，滿足蓄水要求。

在施工中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定圍埂位置、走向，作好定線。沿埂線上下兩側(cè)各寬0.8 m左右，清除地面和埂基雜草、樹(shù)根、石礫等雜物。開(kāi)溝取土筑埂，分層夯實(shí)，埂體干容量達(dá)1.4 t/m3以上。溝中5～10 m處修一擋土墻，防止水流集中。圍埂后的蓄水溝如有淤泥，應(yīng)及時(shí)清除以保持其蓄水量。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)溝壑密度以及溝壑沖蝕程度，溝頭防護(hù)工程圍堰長(zhǎng)0.8 km，土方夯實(shí)1 200 m3；溝頭、溝邊種植保土性強(qiáng)的灌木或草類，禁止人畜破壞。

3.2.2 排水溝建設(shè)

2015 年，項(xiàng)目區(qū)田間路大多為土質(zhì)，長(zhǎng)2.5 km，寬6.0 m，道路兩邊均未設(shè)置排水溝。道路排水溝采用矩形排水溝，底寬、深度均為30 cm，土方開(kāi)挖1 354.17 m3，水溝邊墻和底厚均為0.3 cm，采用M7.5漿砌石砌筑1 125.00 m3。本次田間路改建在2014年實(shí)施的1.26 km 田間路（土路）基礎(chǔ)上增加路面結(jié)構(gòu)。以2014 年實(shí)施田間路作為路床，路床壓實(shí)4 410 m2，在其上鋪設(shè)5 cm 厚207.9 m3粗砂墊層作為基層，基層上鋪設(shè)10 cm 厚透水磚4 158 m2，路面兩側(cè)設(shè)置C20混凝土路緣石。

3.3 林草措施典型設(shè)計(jì)

林草措施類型有水土保持林、經(jīng)濟(jì)林和道路綠化。

3.3.1 水土保持林

對(duì)項(xiàng)目區(qū)的荒地進(jìn)行水土保持林建設(shè)。結(jié)合項(xiàng)目區(qū)立地條件，喬木應(yīng)當(dāng)選擇耐瘠薄、適生性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)的側(cè)柏、樟子松，灌木選擇沙棘（沙棘分溝坡和溝谷栽植2種），沙棘苗高0.5 m。

水土保持喬木林栽植采用大魚(yú)鱗坑整地，水土保持灌木林采用小魚(yú)鱗坑整地。大魚(yú)鱗坑平面呈半橢圓形，長(zhǎng)徑1.0 m，短徑0.6 m，坑深0.6 m，坑內(nèi)取土在下沿做成弧狀土埂，埂高0.2 m，頂寬0.2 m；小魚(yú)鱗坑平面呈半橢圓形，長(zhǎng)徑0.6 m，短徑0.4 m，坑深0.5 m，坑內(nèi)取土在下沿做成弧狀土埂，埂高0.2 m，頂寬0.2 m。沿等高線布設(shè)，上下兩行坑口呈“品”字形錯(cuò)開(kāi)排列。魚(yú)鱗坑穴距和行距根據(jù)所栽樹(shù)種確定，魚(yú)鱗坑兩端開(kāi)挖寬、深各0.2 m 的倒“八”字形截水溝[5]。根據(jù)造林地類、造林樹(shù)種、造林方式、造林地立地條件，水土保持混交林側(cè)柏、樟子松栽植間距為2.0 m×3.0 m，種植密度為1 667 株/hm2；水土保持灌木林沙棘栽植間距為2.0 m×2.0 m，種植密度為2 500 株/hm2，溝坡栽植沙棘31.35 hm2，溝谷栽植沙棘5.15 hm2。全部采用植苗造林，共栽植57.37 hm2，栽種量126 061 株。造林后3 a 內(nèi)撫育4 次，撫育的主要內(nèi)容是松土、除草、培壟、定株、修枝、施肥、澆水、噴藥等。造林后適時(shí)進(jìn)行松土除草和澆水，成林前每年松土除草2次、澆水3次。

3.3.2 經(jīng)濟(jì)林

對(duì)項(xiàng)目區(qū)的坡耕地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)林建設(shè)。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、市場(chǎng)前景和當(dāng)?shù)厝罕娨庠?，?jīng)濟(jì)果木林的樹(shù)種選用大扁杏，大扁杏品種為“圍選一號(hào)”。

在項(xiàng)目區(qū)坡度較緩、土層較厚、坡面平整的坡地上，進(jìn)行穴狀整地，穴徑0.5 m、深0.5 m。根據(jù)造林地類、造林樹(shù)種、造林方式、造林地立地條件的需要，規(guī)劃在項(xiàng)目區(qū)部分坡耕地上營(yíng)造經(jīng)濟(jì)林，造林方式為純林，栽植間距為2.0 m×3.0 m，造林密度為1 667 株/hm2。采用植苗造林，共栽植16.11 hm2，栽種26 855 株。在造林前開(kāi)挖圓形果樹(shù)坑，造林時(shí)間分春、秋季栽植，春季3 月10 日左右開(kāi)始，4 月底結(jié)束；秋季10 月初開(kāi)始，11 月上旬結(jié)束。造林后3 a 內(nèi)進(jìn)行撫育，造林成活后應(yīng)適時(shí)護(hù)苗培土、補(bǔ)植缺苗。在每年的5月中旬新梢生長(zhǎng)旺盛期及6—7 月果實(shí)生長(zhǎng)期各灌溉1次。

3.3.3 道路綠化

對(duì)項(xiàng)目區(qū)田間路兩側(cè)進(jìn)行綠化，道路綠化2.5 km。依據(jù)適地適樹(shù)原則，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)立地條件和景觀要求，選擇當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)好的五角楓和紅花槐。苗木之間株距為2 m，道路兩側(cè)各植1 行，全部采用植苗造林的方式，共栽植2 500 植，2 種樹(shù)木各占一半。造林時(shí)間為春季栽植，4月10日左右開(kāi)始，4月底結(jié)束，將為當(dāng)?shù)氐缆诽峁┮坏懒聋惖娘L(fēng)景線。

3.4 封育治理措施

封育治理措施主要采用圍欄封禁、補(bǔ)植、撫育、管護(hù)措施，充分利用生態(tài)系統(tǒng)的自然修復(fù)功能恢復(fù)植被。封禁治理面積166.55 hm2，對(duì)郁閉度較低的疏林地進(jìn)行補(bǔ)植，共補(bǔ)植樟子松9 226 株、紫穗槐3 826株。

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)部分高陡山坡、溝道，土層較薄，土壤貧瘠，植被稀少，采用全年封禁方案，嚴(yán)禁人畜進(jìn)入，以利于植被恢復(fù)?，F(xiàn)狀植被覆蓋相對(duì)較好、坡面較緩的區(qū)域，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，采用半封的方式進(jìn)行治理即在保證林木不受破壞的前提下，實(shí)行季節(jié)性封育，在林木生長(zhǎng)季節(jié)封山，在林木休眠季節(jié)開(kāi)山。在封禁范圍的四周架設(shè)混凝土刺鐵絲圍欄，混凝土樁按樁距3 m、樁高2 m、樁埋深0.5 m 栽置，Φ8鐵絲橫向4根，以對(duì)角2根布設(shè)，鐵絲網(wǎng)線間距0.2 m，固定在樁柱預(yù)置鐵絲圈上。共實(shí)施封禁網(wǎng)圍欄長(zhǎng)度0.8 km，設(shè)立封禁告示牌1 個(gè)。同時(shí)，制定護(hù)林護(hù)草的鄉(xiāng)規(guī)民約，其內(nèi)容主要包括封禁制度、開(kāi)放條件、護(hù)林護(hù)草人員和村民的責(zé)權(quán)利、獎(jiǎng)勵(lì)處罰辦法，特別規(guī)定了嚴(yán)禁毀林、毀草、陡坡墾荒等違法行為。

3.5 生態(tài)清潔工程

本項(xiàng)目生態(tài)清潔工程是在2018 年實(shí)施的生活污水處理設(shè)施的基礎(chǔ)上改進(jìn)完善的，在原污水處理池上方增設(shè)保溫措施。保溫棚長(zhǎng)30 m、寬4 m，主體采用鋼結(jié)構(gòu)，屋面采用鋼化玻璃，共需鋼拱16根、鋼化玻璃343.74 m2。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)黃家圪嶗項(xiàng)目區(qū)存在的問(wèn)題，通過(guò)討論，應(yīng)按照示范園的定位進(jìn)行補(bǔ)充完善。通過(guò)采取溝頭防護(hù)和水土保持林、經(jīng)濟(jì)林、道路綠化以及封育、生態(tài)清潔工程等措施，提升項(xiàng)目區(qū)水土保持質(zhì)量和生態(tài)觀光效果、科技示范效應(yīng)以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。項(xiàng)目建成后，不僅可以成為展示當(dāng)?shù)厮亮魇Х乐嗡?、提升水土保持科技含量的有效平臺(tái)，還可改變當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，有力推動(dòng)黃土高原與沙漠區(qū)水土保持與生態(tài)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。