工程实务:大青山地区水土保持措施分析

　　摘要：本文根据大青山地区的自然条件，科学地分析了该地区水土流失的原因，总结了近年来保护与治理的经验，指出了本区今后水土保持工作的发展方向和战略措施。

　　关键词：水土保持;水土流失; 横条间栽; 沉淀泥沙

　　1 基本情况

　　1.1 地形

　　大青山地处内蒙古高原，属阴山山脉中段，东西长约 220km ，南北宽约50 km ，总面积大约1.1×104 km2 ，该区南部为土石质山区，沟壑纵横，北部为丘陵区，延绵起伏。

　　1.2 河流与水系

　　区内的主要河流、水系有大黑河、小黑河、什拉乌素河、昆都仑河、哈素海平原水库、美岱东西滞洪区以及沿山各山沟。大黑河、小黑河的洪水直接注入黄河，什拉乌素河、昆都仑河及沿山各主要山沟都建有水库，洪水经水库调水调沙有控制的下泄后进入哈素海平原水库与美岱东西滞洪区，再进行调节控制泄水流量，最后缓慢地流入黄河。

　　1.3 气候

　　本区属大陆性半干旱气候，特点是光照充沛，降水较小，蒸发剧烈。冬季漫长严寒，夏季炎热短促，年月温差大，春秋季温度变化剧烈，冬春风大。多年平均气温为5.3℃，多年平均风速2.04m/s，大风一般集中在春季4～5月，风速可达3m/s以上，大风一般为西北风。

　　1.4 水文

　　本区多年平均降水量为368.5mm，降水量多集中于夏季6～8月份，为237.7mm，占全年降水量的64.5%，且多暴雨。多年平均蒸发量为1870mm，是多年平均降水量的5.07倍。

　　1.5 植被

　　本区主要植被有：山杨、白桦、油松、杜松、云杉、山杏、黄柳、山榆、三角枫等乔木，虎榛子、绣线菊、山刺玫、珍珠梅、水?子、辽宁山楂、山荆子等灌木，唐松草、萎陵菜、白芍药、黄花菜、铁杆蒿、羊草、地榆、野豌豆、胡枝子等草本植物。

　　2 水土流失的危害

　　生态系统的不平衡，主要是过度放牧的结果，引起了山区水土的严重流失，大量的泥沙被洪水带到平原区，淤塞了水库，使水域面积缩小，冲毁了农田、道路、水利工程和居民住房，同时也进入了黄河。

　　3 环境现状及成因分析

　　3.1 环境现状

　　本区四季气候分明，春季干旱少雨多大风，夏季炎热，秋季凉爽，冬季漫长寒冷。本区水土流失比较严重，水土流失面积占总面积的34.1%.

　　3.2 成因分析

　　3.2.1 自然因素

　　由于自然降水少，植被稀疏，沙尘暴逐年增多，致使地表土壤母质发生磨损，同时暴雨强度大且集中，产生洪水后，大量泥沙被带走。水力侵蚀为本区水土流失的主要形式，侵蚀模数为2000～5000t/(km2?a)。

　　降水量的分布，一般来说年降水量分布不均匀，发生水土流失的危险性就大。若年降水量大且分布均匀，不下暴雨，就不易产生水土流失。

　　暴雨是造成水土流失的主要原因。一般来说暴雨强度越大，雨滴也越大，再加上暴风雨使空中气流紊乱，使雨滴降落速度往往超过自由落体的速度，加大了雨滴的冲击力。

　　每次大的降雨，一般都造成严重的水土流失。

　　若前期雨量大，土壤中的水分基本饱和，则连续降雨会产生强烈的地表径流，从而造成严重的水土流失。

　　坡度越陡，地表径流流速越大，水土流失也越严重。坡度增大4倍，水流速度增大1倍，其侵蚀力增大4倍，冲失物质的数量增多32倍，冲失物质的体积增大64倍。

　　坡面越长，水土流失越严重。土壤流失量的增加与坡长的1.5或1.6次方成正比(据美国和前苏联)。

　　自然坡面的形状大致可分为五种：直线形坡面，其下半部因受水流冲击，土壤流失最严重;凸形坡面，其下部也是土壤流失最严重的;凹形坡面，其上部受冲刷，下部被淤积;凸凹形坡面，又冲又淤;台阶形坡面，既可以增强土壤的渗透性，减少地表径流，又能减低径流速度。

　　阳坡光照充足，蒸发量大，土壤水分少，植物生长不好，水土流失严重;阴坡光照不足，蒸发量小，土壤含水量大，植物生长好，水土流失不严重。

　　3.2.2 人为因素

　　由于人口增加，牲畜增多，草场严重超载，过度放牧，致使植物不能结籽，草场被轮番践踏，植被逐年稀疏，土壤沙化。

　　滥砍滥伐，毁林毁草，开垦荒地，挖药材，农村掏矿、开采料石、挖土。

　　不合理耕作。

　　全垦整地和烧山整地造林。

　　4 水土保持工程建设的指导思想

　　以生态、经济效益为目标，对症施治，宜林则林，宜灌则灌，宜草则草，宜农则农，宜牧则牧，进行科学合理的水土保持措施配置，促进退耕还林，退牧还草，封山绿化，实现社会、生态、经济的协调发展。

　　5 水土保持工程建设的基本原则

　　5.1 生物多样性原则

　　生物多样性是生态系统维持平衡，资源持续发展的关键。水土保持建设必须坚持更多的引进和推广新的树、灌、草品种，增加生物种类，坚持多种乔木、灌木和草的混交配置。

　　5.2 预防为主、治理为辅的原则

　　健全机构，加强宣传，提高全民的素质。

　　5.3 保护、治理、开发统一的原则

　　水土保持工程建设应实行保护性治理与开发性治理相结合的原则，实现生态、生产、生活的统一。

　　5.4 因地制宜分区治理的原则

　　本区内水土流失面积较大，成因复杂，应按照不同区域进行治理，因地制宜，全面推进。分区原则：南部为土石质山区、北部为丘陵区、中部为过渡带。

　　5.5 可持续发展的原则

　　合理安排生产要素，调整土地利用结构和产业结构，发挥当地优势，培养再生资源，注意近、中、远期利益相结合，生态、社会、经济三大效益并重，实现可持续发展。

　　5.6 统一规划、综合治理的原则

　　坚持以大流域为骨干，以小流域为单元的统一规划，综合治理，综合开发，形成多功能、高效率的防治体系。

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　　6 植被与水土流失的关系

　　植被覆盖率越高，水土流失越轻微。植被可以减少雨滴的动能，从而消弱雨滴对地表的直接冲力，减少土壤的侵蚀，保持了水土。植被可延缓径流的产生，由于树冠截留降雨，林下枯枝落叶层吸收水分，延缓了产生径流的过程，减少了径流量。植被增强了渗透力，林草下层的枯枝落叶覆盖地表，保护表土不被雨水打击或冲刷，同时还能吸收大量的雨水。植被可改良土壤性质，林草有庞大的根系，不仅能固结土壤，同时大量的枯朽根条残留在土壤里，增加了土壤有机质，能改良土壤的物理化学性质，从而增强土壤的渗透能力，减少地表径流。

　　森林具有良好的保持水土的作用，因为树林覆盖，地表径流状况有了很大的变化：15―30%的降雨被树冠截留，5―10%从林内蒸发掉，50―80%被吸收和渗入土壤，只有10%以下的降雨形成径流。

　　7 主要措施

　　在综合规划治理基础上，坚持管理措施、生物措施与工程措施相结合，生态建设与经济建设相结合，建立小流域生态农牧业系统综合防治开发体系。

　　7.1 水土保持坡面工程

　　在南部土石质山区进行整地，挖水平沟和鱼鳞坑，水平沟规格为200×80×60cm3，每1650个/hm2;鱼鳞坑规格为80×80×60 cm3，每3300个/ hm2.整好地后，栽植乔灌木，增加降雨拦蓄能力，可抵御十年一遇的洪水冲刷。

　　有条件的地方，可以修筑梯田，以增加拦截径流的能力。

　　7.2 改变农业种植结构和牧业经营方式

　　7.2.1 等高横条间栽

　　在北部丘陵区，农业区田间应实行等高横条间栽技术，以净耕作物与密生作物交叉成条带种在同一田区内。田区横条间栽的条带平行田间边缘，或以其它基线规划，而一般的横条间栽均沿等高线种植，又有些区域将休间地与谷类作物交叉成条带栽培。横条间栽主要优点为：(1)植物本身自我抗风;(2)土壤风蚀的距离限于两条林带之间;(3)保持水分的能力较大，尤其是降雪;(4)收获期可能提早。而主要缺点为：(1)如果带太窄，机械耕犁发生问题;(2)发生害虫时需保护的边缘增多。条带的宽度应足使机械耕种方便，但又不能宽到容许过多的土壤损失，故其宽度应根据土壤的耐冲度、植畦方法、作物种类等而决定。

　　7.2.2 等高耕、横条间栽及耕作法

　　水土保持耕作法中基本工程技术之一为将上下坡的耕作方法及作物经营方式调整至等高耕作和横条间栽，以提高土壤的抗冲蚀能力。

　　各种不同的耕作法所造成的土壤表面，对微水文方面的反应将有重大的影响，如地表的粗糙度、畦垄、低洼、贮蓄雨水的特性、积雪以及影响地面径流速度等。上述每一项影响均直接与水分渗入及土壤层中水分贮存有直接的关系。

　　当犁沟、播种沟及中耕沟为上下坡时，形成一天然沟，径流水必然集中于沟内，其坡度增加，水的流速也增加，结果造成土壤冲蚀。

　　等高耕的耕作方向与等高线近于平行。平缓的土地，等高耕可减低地面水流速度。如在畦或沟内种植，畦沟将增加蓄水量。

　　横条间栽包括一连串不同作物的横条，各项田间操作均横跨坡向或沿等高线。此项栽培法并非单纯横条栽培而已，其办法包括若干优良的农耕技术在内，如良好的作物轮作制度、等高耕作、适当耕作方法、覆盖作物等。三条常用的横条间栽方式：(1)等高横条间栽：横条完全沿等高线并配合以明显的作物轮作制度;(2)田区横条间栽 横条为相等宽度并横跨主坡方向栽培，在地形太复杂而不能作等高条带时，应配合适当的水路(如为防风而施行横条间栽，则应设立平行的条带并与风向垂直);(3)防冲横条间栽：利用若干草类或豆种作物条带种???于不规则轮作的作物条带之间，此项防冲条带的宽度不一定相等，也许设在田区中某些有关键性的坡地内，其主要目的为加强防冲作用。防冲条带的种类依作物栽培制度、地形及冲蚀种类的不同而异。

　　以永久草地及豆科作物与谷类及行栽作物横条轮作的效果最佳。

　　经过适当设计的轮作可使作物生长更加茂盛，覆盖土地的面积比率增加，更加强了等高横条间栽的效果。等高横条间栽再配合以等高耕，有效地截短了坡度。天然沟应留作草水路之用，以发挥水土保持的最高效能。

　　7.2.3 横条间栽的定线

　　横条间栽的定线方法有三种：(1)条带的方向应与等高线平行;(2)条带设计为均匀宽度，以关键等高线设定之;(3)同样宽度与不同宽度的横条间栽相间排列，并以防冲带予以调节。

　　条带宽度以各地情况而异，旱地农作或风蚀严重地区，条带宽度不宜太宽，但各条带宽度应便利耕作，至少应一倍或数倍于耕作农机具宽度，条带宽度一般应在10～15m之间。

　　7.2.4 草场及农田的经营模式

　　本区应建立轮流休牧制度、推广免耕种植技术或农作物收割后留高茬，以达到预防水土流失的目的。土壤流失除考虑水蚀外，还应考虑风蚀，所以在种植条带之间应留有一定宽度的复合防风林(乔、灌、草混栽)。在坡度大于15度的坡地及丘陵部不宜种植农作物，应栽植灌木与草，交通和管护条件允许时，尽可能栽植经济林。

　　7.3 地面覆盖

　　覆盖的材料有树叶、草、秸杆及其它有机质材料。覆盖物的作用：(1)覆盖物破裂雨滴，减小其冲击力及飞溅土壤;(2)覆盖物阻挡地面水流而控制土壤表层冲蚀;(3)维护土壤构造，增加水分的渗入量。

　　7.4 加大宣传与执法力度

　　健全机构与制度，完善水保监督管理法规体系，大力宣传教育，增强全民的水保意识，同时严格执法，违者必究。

　　7.5 自然修复

　　根据气候条件，采取人工降雨措施，增加降水量，靠大自然的力量恢复植被。

　　7.6 兴建工程，拦截、沉淀泥沙，减少泥沙入黄量

　　在山区主要山沟修建水库，利用水库的调洪调沙功能，将高泥沙含量的洪水引入盐碱地和荒地，使泥沙沉淀下来，同时改造盐碱地和荒地。在小山沟修建谷坊，拦截部分泥沙，保持水土。在山前平原区修建滞洪区，沉淀泥沙，改造土地，减少泥沙进入黄河的总量。

　　7.7 移民

　　根据本区的承载能力，有计划地实施移民工程，以减少对本区环境的破坏，同时对牲畜实行圈养。

　　8 效果分析

　　通过几年的保护与治理，47%山羊由原来的牧养转变为圈养，山地植被破坏减轻，恢复较为明显。植被盖度由原来的21.4%提高到了现在的56.7%.

　　9 结论

　　9.1 通过围封禁牧，植被不致被重复践踏，能使其正常生长，结籽繁殖。

　　9.2 通过挖水平沟和鱼鳞坑，抵御了十年一遇的洪水，泥沙不致被水带走，造成水土流失。

　　9.3 植被盖度由原来的21.4%提高到56.7%.

　　9.4 通过修建水库、谷坊、滞洪区，有效地阻止了泥沙流入黄河。

　　10 建议

　　10.1 坚决贯彻《水土保持法》，以人为本，预防为主，依法防治水土流失。

　　10.2 大力推行牲畜圈养，加大退耕还林，退牧还草的力度，促进传统畜牧业向现代畜牧业的转变。

　　10.3 保护性治理与开发性治理相结合。

　　10.4 切实搞好农村荒山荒坡产权制度改革。

　　10.5 根据气候条件，飞播或人工播种耐寒耐旱的优质牧草，增加植物品种，改善植被结构。

　　10.6 以种植需水量小的作物(如莜麦、荞麦、谷子、豆类等)为主。

　　10.7 大力推广复合农业生态工程技术，走以林果业为主、兼顾农牧业的农牧林经草复合生态工程建设的路子。

　　10.8 乔、灌、草立体优化配置，综合治理。

　　10.9 引进高新科学技术，坚持发展生物多样性原则，使新的优良品种植物得以生存发展。