李光錄，柳詩(shī)眾，鄧民興，劉利年，張 波，高 霞，周茂玲

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100;2.陜西省水土保持局，陜西西安710004;3.陜西綠為生態(tài)科技公司，陜西西安710054;4.洋縣水土保持工作站，陜西洋縣723300)

坡改梯是陜南秦巴山區(qū)一項(xiàng)重要的水土保持措施，也是保證當(dāng)?shù)厝罕娚畹臏仫柟こ?。秦巴山區(qū)每年實(shí)施坡改梯1.7萬(wàn)～2.0萬(wàn)hm2，其中70%是土坎梯地，這些梯地在蓄水保土和增加糧食產(chǎn)量方面發(fā)揮了重要作用[1-2]。但是，受土壤黏粒含量高、降雨強(qiáng)度大、土壤遇水膨脹等自然因素以及修筑、開(kāi)發(fā)、利用中不合理的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響，梯田田坎垮塌現(xiàn)象極為嚴(yán)重。調(diào)查顯示，一般當(dāng)年修的梯地，在翌年雨季中就有30% ～40%的土坎發(fā)生崩塌或滑塌，嚴(yán)重者甚至高達(dá)80%[1]。梯田垮坎之嚴(yán)重令人觸目驚心!為解決這個(gè)問(wèn)題，陜西省水保局曾多次組織專家調(diào)研，并采取了一系列預(yù)防梯田垮坎的措施，如建設(shè)塑料編織袋坎梯田、石坎梯田、混凝土預(yù)制件坎梯田等[3]。但是，由于材料易風(fēng)化、建設(shè)成本過(guò)高、石料短缺以及開(kāi)山取石易造成新的水土流失和形成新的安全隱患等，上述措施無(wú)法得到大面積普及和推廣[4-7]。梯田垮坎已成為陜西南部梯田建設(shè)成敗的關(guān)鍵性因素，急需開(kāi)展科技攻關(guān)探索新的筑坎技術(shù)，加快基本農(nóng)田建設(shè)速度。

為了順應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求，積極探索和改進(jìn)坡改梯修筑技術(shù)，提高工程質(zhì)量，加快建設(shè)速度，解決陜南地區(qū)梯田垮坎問(wèn)題，經(jīng)考察論證，將PP織物袋應(yīng)用于坡改梯筑坎。針對(duì)陜南秦巴山區(qū)梯田垮坎問(wèn)題，分析PP織物袋筑坎技術(shù)的可行性和應(yīng)用前景，并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行實(shí)踐論證。

1 試驗(yàn)材料

PP織物袋是由含碳墨和其他抗紫外線(UV)成分與聚丙烯(Polypropylene)復(fù)合而成的新型高分子材料經(jīng)針刺雙面熨燙而成的無(wú)紡布。土工合成材料試驗(yàn)(經(jīng)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心檢驗(yàn))數(shù)據(jù)表明，在270 kPa壓力下，PP織物袋壽命超過(guò)80年，被植被覆蓋后壽命可達(dá)120年以上。

2 PP織物袋筑坎技術(shù)的可行性分析

近年來(lái)，國(guó)家大力提倡將低碳、環(huán)保材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，先后出臺(tái)了一系列政策，鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)低碳、環(huán)保的農(nóng)業(yè)技術(shù)。目前在我國(guó)，PP織物袋已應(yīng)用于公路鐵路邊坡防護(hù)、礦山恢復(fù)、沙漠治理、湖岸河岸砌護(hù)、水庫(kù)迎水坡防沖等多個(gè)領(lǐng)域，但應(yīng)用于梯田建設(shè)還處于探索階段。

PP織物袋筑坎技術(shù)的可行性分析。①材料可行性。PP織物袋使用壽命長(zhǎng)，具有抗老化、抗紫外線的特點(diǎn)，能透水保土，便于綠化。②經(jīng)濟(jì)可行性。采用PP織物袋技術(shù)能夠降低梯田建設(shè)成本。據(jù)初步測(cè)算，PP織物袋筑坎梯田建設(shè)成本為9萬(wàn)元/hm2，較石坎梯田(陜南地區(qū)18萬(wàn)～27萬(wàn)元/hm2)降低50%以上，較預(yù)制件田坎(陜南地區(qū)12萬(wàn)元/hm2)降低25%左右。③施工可行性。PP織物袋筑坎技術(shù)施工簡(jiǎn)單、筑坎速度快，據(jù)測(cè)算每個(gè)勞動(dòng)力每天可以筑坎30 m?？椢锎旧磉€具有很高的抗壓能力，能夠滿足機(jī)械碾壓、人員踩踏等施工要求，同時(shí)能預(yù)防梯田垮坎和石料短缺的問(wèn)題。④生態(tài)、環(huán)保可行性。PP織物袋本身無(wú)毒、無(wú)害，對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)無(wú)副作用，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較小?；谏鲜隹尚行苑治鼋Y(jié)果，采用PP織物袋筑坎技術(shù)能夠降低建設(shè)成本以及解決梯田垮坎和石料短缺、防止開(kāi)山取石易造成新的水土流失和形成新的安全隱患等，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 PP織物袋筑坎技術(shù)的應(yīng)用前景

陜南秦巴山區(qū)包括漢中、安康、商洛3市及寶雞市的鳳縣和太白縣，總?cè)丝?47萬(wàn)人，耕地面積74.46萬(wàn)hm2，占全省土地總面積的34.1%，其中平壩川地14.73萬(wàn) hm2，占耕地的19.78%;坡耕地59.73萬(wàn)hm2，占耕地的80.22%。區(qū)內(nèi)以山丘地為主，河谷縱橫，光、熱、水條件優(yōu)越，土壤適合生物資源的繁育生長(zhǎng)，是陜西省主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)。但是在坡改梯過(guò)程中，由于土坎梯田垮坎嚴(yán)重，加之隨著國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度的不斷加強(qiáng)，開(kāi)山取石受到限制，梯田建設(shè)一直停滯不前。

目前在秦巴山區(qū)，大多數(shù)的平壩地已經(jīng)開(kāi)發(fā)完畢，加之受陡坡耕地退耕等因素影響，人均耕地面積明顯減少，僅為0.088 hm2/人，因此建設(shè)基本農(nóng)田、保證群眾用糧已成為穩(wěn)定社會(huì)秩序，保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)和諧、退耕還林可持續(xù)的頭等大事。作為基本農(nóng)田的主要來(lái)源，坡改梯的重要性得到了社會(huì)的普遍認(rèn)同。在坡改梯任務(wù)艱巨的情況下，為保證梯田建設(shè)質(zhì)量，急需探索新的梯田筑坎技術(shù)。PP織物袋梯田筑坎技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用切合了這一發(fā)展機(jī)遇，具有極大的市場(chǎng)需求和推廣潛力。

4 PP織物袋筑坎技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 示范點(diǎn)PP織物袋筑坎措施配置

示范點(diǎn)位于陜西省商州區(qū)黑山鎮(zhèn)雙廟村，設(shè)計(jì)面積0.95 km2，主要配套措施包括PP織物袋筑坎梯田7.19 hm2，PP織物袋滑坡體植物防護(hù)工程0.12 hm2，河道整治500 m，小型蓄水池和沉沙池各4座，截水溝227 m，田間排水渠7 475 m，坡面PP織物袋排水溝155 m，農(nóng)田道路312 m，坡改經(jīng)果林2.10 hm2，生態(tài)修復(fù)16.99 hm2，砼刺鐵絲網(wǎng)圍欄452 m，封禁標(biāo)牌2個(gè)，基本形成了以PP織物袋為主體的綜合配套技術(shù)體系。圖1為示范點(diǎn)PP織物袋布設(shè)效果圖。

圖1 示范點(diǎn)PP織物袋筑坎技術(shù)措施布設(shè)效果

4.2 PP織物袋筑坎梯田設(shè)計(jì)

PP織物袋筑坎梯田設(shè)計(jì)的基本原則是:①水平梯田布設(shè)于25°以下的坡耕地，在土質(zhì)較好、離村莊近、地塊集中、交通較方便的地塊建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)基本農(nóng)田;②梯田田坎沿等高線布設(shè)，大彎就勢(shì)，小彎取直，熟土蓋面，集中連片，規(guī)模治理;③由于梯田地塊相對(duì)集中，設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮附屬建筑物，田間道路順排洪溝邊墻沿梯田田坎進(jìn)入耕作區(qū)，做到地地有溝、溝溝有池、分臺(tái)攔沉、就地利用，形成田林路渠綜合配套技術(shù)體系。

根據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》，按10年一遇6 h最大暴雨防御標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)梯田[8]。梯田斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)與數(shù)量為:①5°～10°坡面。PP織物袋梯田筑坎3.09 hm2，坎高1 m，田面寬度12 m，坎長(zhǎng)2 575 m，使用織物袋12 786個(gè)，坎埂種植黃花菜12 876株(表1和圖2A)。②10°～15°坡面。PP織物袋梯田筑坎1.72 hm2，坎高1.2 m，田面寬度10 m，坎長(zhǎng)1 720 m，使用織物袋10 320個(gè)，坎埂混凝土蓋板壓頂860 m(隔條壓頂)，坎埂種植黃花菜8 600株(表1和圖2B)。③15°～20°坡面。PP織物袋梯田筑坎1.89 hm2，坎高1.4 m，田面寬度8 m，坎長(zhǎng)2 363 m，使用織物袋16 541個(gè)，坎埂混凝土蓋板壓頂788 m(隔兩條壓頂)，坎埂種植黃花菜11 815株(見(jiàn)表1和圖2C)。④20°～25°坡面。PP織物袋梯田筑坎0.49 hm2，坎高1.6 m，田面寬度6 m，坎長(zhǎng)817 m，使用織物袋6 536個(gè)，坎埂種植黃花菜4 085株(見(jiàn)表1和圖2D)。

表1 PP織物袋筑坎梯田設(shè)計(jì)主要參數(shù)和指標(biāo)

圖2 PP織物袋筑坎梯田典型設(shè)計(jì)(單位:mm)

5 結(jié)語(yǔ)

作為梯田筑坎的新型材料，經(jīng)陜西省商州區(qū)黑山鎮(zhèn)雙廟流域的示范論證，PP織物袋用作梯田筑坎的替代材料，具有成本低、使用壽命長(zhǎng)、易于施工建設(shè)和綠化、不易滑塌等優(yōu)點(diǎn)。初步試驗(yàn)表明PP織物袋不僅可用于陜南秦巴山區(qū)高黏性土壤梯田筑坎，而且可以廣泛應(yīng)用于陜北等梯田建設(shè)石料短缺的地區(qū)，具有推廣價(jià)值和較好的應(yīng)用前景。

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[8]GB/T 16543.1—1996，水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范[S].