宋春雨

(中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，黑龍江 哈爾濱 150081)

0 引 言

地埂既可以是田塊邊界自然形成的土堤或土壩，也可以是一項(xiàng)水土保持工程措施，但只有印度、非洲和中國將其作為一項(xiàng)專門的水土保持技術(shù)而廣泛利用[1]。印度最早應(yīng)用地埂技術(shù)可以追溯到4000年前[2-3]。印度的地埂技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，各地所采用的建造形式、種類、材料和規(guī)格也各有千秋，但總體來說主要有兩種類型，即等高地埂與比降地埂。等高地埂主要用在低降雨的地區(qū)，同時坡度適用區(qū)間在2%～8%，土層宜淺而土質(zhì)宜輕，以利于通過入滲補(bǔ)充地下水，且水可以存于土壤較長時間而不會發(fā)生澇災(zāi)。

在土地易受水侵蝕、土壤滲透性差和有澇漬問題的地區(qū)則會修建比降地埂。比降地埂沿縱向傾斜，通向出口，用來安全處理來自農(nóng)田的過量徑流。比降梯度可以是均一的，也可以是變化的。均一比降地埂適用于長度較短、徑流量較少的地埂地區(qū)。在需要較長的地埂時，則要采用變化比降，因?yàn)槌虺隹诘睦鄯e徑流會增加。在比降地埂中，比降梯度的變化使得徑流速度在地埂的不同的區(qū)段能保持在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，從而避免侵蝕發(fā)生[4]。比降地埂的選擇可分為兩種情況，其一是年降雨量大于700 mm，土地坡度在8 %以下，同樣要求土層淺、土質(zhì)輕，目的不是要留住水而是要安全疏導(dǎo)水；其二是降雨低于700 mm，坡度小于8 %，而土壤是滲透性極低的黏重的土壤，此條件下如果采用等高地埂，水不能入滲，進(jìn)而導(dǎo)致澇災(zāi)，所以要采用比降地埂。

印度的比降地埂廣泛應(yīng)用于如下區(qū)域：年降雨量500～1300 mm且滲透性差，包括拉賈斯坦邦(Rajasthan)西南部，中央邦(Madhya Pradesh)、馬哈拉施特拉邦(Maharashtra)、安得拉邦(Andhra Pradesh)、卡納塔克邦(Karnataka)和泰米爾納德邦(Tamil Nadu)的部分地區(qū)；年降雨量500～2 000 mm、水土流失嚴(yán)重，包括查謨和克什米爾(Jammu 和Kashmir)的山區(qū)、干旱半干旱和半濕潤地區(qū)及喜馬偕爾邦(Himachal Pradesh)大部；年降雨量在1 000～1 500 mm的東部紅壤區(qū)，如西孟加拉邦(West Bengal)的大部分，比哈爾邦(Bihar)，奧里薩邦(Orissa)，中央邦(Madhya Pradesh)東部，恰蒂斯加爾邦(Chattisgarh)，及安得拉邦(Andhra Pradesh)部分地區(qū)[5-6]。

早在2000年的一項(xiàng)調(diào)查顯示，當(dāng)時近80%的農(nóng)民表示更愿意采用等高耕作技術(shù)[7]。而2013年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，有些地區(qū)的地埂技術(shù)整體采用率很低，僅為4%[8]。2017年的一項(xiàng)基于卡納塔克邦50個村500個農(nóng)戶樣本，應(yīng)用采納指數(shù)對農(nóng)民對旱地技術(shù)的采納程度的評估研究結(jié)果表明，等高地埂接受程度最高，為69.4%；其次是寬底地埂，為49%；比降地埂為31.2%[9]。

地埂技術(shù)能相對容易的被農(nóng)戶接受的原因之一是建造成本要遠(yuǎn)低于梯田，而且其成本回收期也短。在印度 Bijapur地區(qū)的一項(xiàng)研究表明，比降地埂成本與收益比為5.62，回報周期為1年，要短于等高地埂的3年(表1)[5,10]。

表1 印度Bijapur的保護(hù)措施比較研究[5,11]Table 1 Comparative study on conservation measures at Bijapur,India

被農(nóng)戶接受的原因之二是與等高地埂相似，比降地埂在減少徑流、減少土壤流失、保持土壤水分和增加作物產(chǎn)量方面都有明顯的效果。研究表明，與順坡壟相比，比降地埂減少徑流15.68%，減少土壤流失7.3%，土壤水分在第46至49周分別增加2.44%、3.74%、0.9%和0.46%，龍爪稷產(chǎn)量增加552 kg·hm-2(表2)[5]。

1 比降地埂及其設(shè)計(jì)原理

比降地埂因有疏水、導(dǎo)水的目的，因而其適應(yīng)范圍及參數(shù)設(shè)計(jì)上均與等高地埂有所不同。

表2 不同水保措施的效果Table 2 Performance of different soil and moisture conservation structures

1.1 比降地埂的特點(diǎn)

1.1.1 沿比降等高線(Graded contour line)修建。比降地埂與等高地埂一樣，都是橫貫于坡耕地上的一些小型的土堤(圖1)[12]。地埂的橫截面也是典型的梯形，地埂的目的是攔截徑流，所以基本都與坡向垂直。與等高地埂的本質(zhì)區(qū)別在于等高地埂是沿著等高線修建，而比降地埂則不用沿著等高線建設(shè)，即地埂的基線與等高線存在一定的縱向梯度(Longitudinal gradient)。

比降地埂根據(jù)排水的方向設(shè)定一定的比降。相應(yīng)的，兩個相鄰地埂間形成的淺渠也就具有了與地埂相同的比降。而且這個比降在一條長地埂的不同區(qū)段可以是均一的也可以是變化的，即整個地埂可以從頭到尾采用一致的比降，也可以不同區(qū)段采用不同的比降(圖2)[13]。

在排水量較少即地塊較小的情況下，通常地埂也較短，宜采用均一比降，即同一個比降值。當(dāng)排水量較多，且處理排水量所需的地埂長度較長時，可采用變化的比降。

圖2 比降地埂的淺渠坡度Fig.2 Channel slope of graded bunds

在地埂的不同區(qū)段設(shè)置不同的比降梯度，可以控制水流速度保持在非侵蝕限度內(nèi)。無論在均一或者變化的比降下，非侵蝕流速都是必須確保的重要參考指標(biāo)，即淺渠內(nèi)不能有侵蝕發(fā)生。水在具有一定比降的淺渠中以非侵蝕流速流過，最終安全的流向排水口或草皮水道。

1.1.2 兩相鄰埂間成為水渠。等高地埂的兩埂之間區(qū)域主要用于保持水分，而在比降地埂系統(tǒng)中，兩個相鄰地埂之間的整個間距作為淺渠道，所設(shè)置的比降坡度能使徑流安全地從淺渠流出。

雖然兩埂之間的區(qū)域可以完全作為淺渠使用，但如果排水量不大或者預(yù)計(jì)排水量不高的時候，比降地埂的淺渠部分也可進(jìn)行耕作(圖3)[13]，即只將靠近埂前坡的狹窄區(qū)域視為淺渠(圖4，虛線部分)，剩余部分正常耕作。在任何情況下，比降地埂的淺渠部分都可以進(jìn)行耕種，而排水通道(Waterways，位于淺渠底部)則常年種草。

圖3 淺渠的耕作部分Fig.3 Cultivated portion of channel

圖4 淺渠狹窄排水區(qū)域Fig.4 Narrow drainage area of the channel

1.1.3 建設(shè)目的在于將水安全導(dǎo)出。與等高地埂試圖把兩埂間的降雨徑流全部保留在兩埂之間的目的不同，比降地埂的功能主要是安全疏導(dǎo)多余的雨水。對于比降地埂來說，與地埂橫截面垂直方向上的長度，即地埂長度是非常重要的因素。因?yàn)樵诖朔较蛏显O(shè)置了一個比降坡度，這樣就可以引導(dǎo)徑流到一個安全的出口。圖5所示為兩埂之間的淺渠部分，設(shè)計(jì)的目標(biāo)是將經(jīng)流水以非侵蝕流速流出該區(qū)域。

圖5 比降地埂淺渠排水示意圖Fig.5 Water drainage in channel of graded bunds

1.2 比降地埂的適應(yīng)性

在容易遭受土壤侵蝕的地方，通常會采取各種水土保持措施。而比降地埂在土地易受水侵蝕、土壤滲透性較差且存在澇災(zāi)問題的地區(qū)是首選。比降地埂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了安全地處理來自農(nóng)田的過量徑流，所以在存在淹水問題或者土壤滲透性差問題的地區(qū)，為避免長期存水，就可以采用比降地埂來將多余的徑流安全排出。通常從以下三個因素來判斷是否適宜采用。

1.2.1 降雨。在多年平均降雨量超過700 mm的高雨量、并須將多余的水安全排出以免積水的地區(qū)，建議采用。超過700 mm的降雨是典型的適應(yīng)性條件，這些地區(qū)多余的水必須安全的導(dǎo)出以避免滯留。

1.2.2 坡度。通常推薦2%～8%的坡度適用于等高地埂和比降地埂。區(qū)別是等高地埂通常在年降雨量少于700 mm的地區(qū)使用，而比降地埂建議在年降雨量多于700 mm的地區(qū)使用。

1.2.3 土壤。比降地埂也可用于年降雨量較少但土壤滲透性極差，如深層黑土的地區(qū)。即如果必須在年降雨量少于700 mm的地區(qū)使用，那么該地區(qū)土壤透水性極差。如印度南部的卡納塔克邦的貝拉里地區(qū)，土壤是深黑色黏土，通常采用比降地埂。

1.3 比降地埂的設(shè)計(jì)參數(shù)

1.3.1 基本考量。比降地埂的設(shè)計(jì)和等高地埂的情況一樣，必須考慮如下信息：

(1)降雨。據(jù)此能了解地埂結(jié)構(gòu)需要容納的水量。

(2)土地坡度。坡度決定地埂類型的選擇，同時此坡度也被用于設(shè)計(jì)地埂結(jié)構(gòu)的不同參數(shù)的計(jì)算。

(3)土壤質(zhì)地和土壤深度。根據(jù)土壤類型及土層深度，從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中選擇合理邊坡坡度(表3)[14]。

表3 土壤類型對應(yīng)坡度經(jīng)驗(yàn)表Table 3 Slopes in different soils

1.3.2 地埂的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

(1)垂直與水平間隔。

(2)地埂(埂體)的橫截面積。包括埂體底部寬度、頂部寬度和埂高。

(3)估算每公頃土地地埂的長度，估算總土方工程量和建設(shè)比降地埂的成本。

(4)任何比降地埂的設(shè)計(jì)都是基于田間設(shè)計(jì)排水量的估算值。將設(shè)計(jì)排水量的已知值與土壤類型、降雨、入滲等變量進(jìn)行數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)，確定不同的設(shè)計(jì)參數(shù)。

1.3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)。比降地埂的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注如下參數(shù)(圖6)[15]：

(1)T=頂部寬度。

(2)H=地埂的總高度。

(3)h=地埂前坡積水的深度。即通常首先計(jì)算的理論水深，H與h之差是預(yù)留空間(Freeboard)。h是計(jì)算出來的，加上預(yù)留空間，得到總高度H。

(4)B=地埂底部寬度。

(5)z=邊坡坡度(通常以水平邊∶垂直邊表示，英文字母以H∶V表示)。

(6)ns=浸潤線斜率[14](浸潤線也有特定的斜率，用ns表示)。

(7)垂直間距(VI)。

確定垂直間距和水平間距的原則和等高地埂相似(圖7)。計(jì)算公式有3個，Cox公式[16-17]用來計(jì)算垂直間距，設(shè)定VI=0.3(XS+Y)，VI單位為m；S是田塊坡度(%)，X代表當(dāng)?shù)氐慕涤?，Y代表入滲率和作物覆蓋條件。X和Y的值可以從經(jīng)驗(yàn)表中獲得(表4和表5)[16-17]。

圖6 地埂橫截面圖Fig.6 Cross section of the bunds

圖7 比降地埂垂直與水平間距示意圖Fig.7 Vertical and horizontal spacing of graded bunds

(8)比降。100 m至150 m的短地埂采用均一的比降。對于超過150 m較長的地埂，推薦采用變化的比降。一般來說，大多數(shù)土壤的比降在0.2%～0.4%之間。在不透水的土壤且采用長地埂的情況下，則變化比降可以從最初的0%，逐漸增加到最后的最大值0.5%。

(9)邊坡坡度。邊坡取決于土壤的性質(zhì)，邊坡可以從表3中得出，與等高地埂的建議相同，因?yàn)樗鼈兪峭寥佬誀畹暮瘮?shù)。

表4 降雨因子系數(shù)(X)Table 4 Values of rainfall factor(X)

表5 入滲率與作物覆蓋因子系數(shù)(Y)Table 5 Values of Y based on intake rate and crop cover

2 比降地埂參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 比降地埂高度設(shè)計(jì)

在比降地埂設(shè)計(jì)的眾多參數(shù)中，埂高最重要。實(shí)踐中地埂的高度通常采用從50到80 cm不等，但地埂的高度可通過總的橫截面面積計(jì)算出[14,18]。

淺渠可視為由兩個三角形組成，即abc和bcd組成(圖8)。h是淺渠的高度；z表示邊坡斜率。斜率是z，高度為h，則cd邊就為zh。地塊坡度為s(百分?jǐn)?shù))，所以ac寬為100 h·s-1。

淺渠的總橫截面積為三角形abc(a1)和bcd(a2)的面積之和(圖8)，即：

總橫截面積A(abd)由下面公式計(jì)算：

式中：R=水力半徑=A/P。P為濕潤周長，濕潤周長是與水接觸的區(qū)域，即P1、P2兩段(圖8)。

從三角公式畢達(dá)哥拉斯定理中得到，總浸潤參數(shù)P為P1和P2之和：

再將R的值代入流速方程(V)，再代入流量方程(Q)，得到淺渠水位高度(也就是理論水深)h與Q的關(guān)系：

將已經(jīng)在連續(xù)性方程中計(jì)算出面積A和R值代入后，最終可以通過如下公式獲得水位高度h值：

式中：Q為排水量(m3·s-1)；z為邊坡坡度；s為土地坡度(計(jì)算時經(jīng)常采用)；S為淺渠坡度(比降)；n為曼寧糙度系數(shù)。

比降地埂的總高度(建設(shè)高度H)由增加20%或25%的預(yù)留空間來決定，即H=1.2 h(或1.25 h)。

2.2 比降地埂埂體橫截面設(shè)計(jì)

2.2.1 設(shè)計(jì)分析。獲得埂高后，即可計(jì)算埂體橫截面等參數(shù)，設(shè)計(jì)橫截面需考慮如下因素：

(1)地埂的橫截面應(yīng)該足夠穩(wěn)定。

(2)最高洪水水位應(yīng)該在地埂頂部以下。計(jì)算出的理論水深，再加上預(yù)留空間，則可避免溢流發(fā)生。

(3)浸潤線應(yīng)位于地埂背面底部以下(圖6)。

圖8 比降地埂橫截面設(shè)計(jì)參數(shù)Fig.8 Design parameters of cross section of graded bunds

浸潤線是指發(fā)生滲透的飽和土體的最高水流線(Top flow line)[1]。流體靜壓在浸潤線以下起作用，而大氣壓力在浸潤線以上起作用。積水之后埂體即開始發(fā)生滲水，整個過程緩慢，土體變濕。因此，設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要防止地埂背面(下游側(cè))也變濕。因?yàn)橐坏┳儩?，地埂的背坡地腳將被破壞，進(jìn)而地埂結(jié)構(gòu)將被破壞。如果浸潤線超過地埂背坡地腳，會將埂體一分為二，使整個地埂結(jié)構(gòu)瓦解。所以，設(shè)計(jì)上一定要確保浸潤線在背坡地腳之下，也就是穿過地埂底部。

表6 不同土壤推薦的浸潤線斜率Table 6 Recommended seepage line slope

2.2.2 底寬的計(jì)算[18]。浸潤線在不同的土壤類型是不同的，這與等高地埂相同。在計(jì)算埂體底部寬度時，必須予以考慮。

要計(jì)算地埂的基底寬度，需要通過選取推薦的地埂邊坡和地埂中浸潤線的經(jīng)驗(yàn)斜率值(表3和表6)[14]。

底寬可以通過圖中浸潤線、邊前坡和底部形成的三角形關(guān)系中獲得(圖6)?？蓪⒋巳切我暈槿缦聝蓚€三角形組成：第一個三角形即浸潤線、水位高(浸潤線高)和底邊nsh組成的；第二個三角形是邊前坡、水位高和底邊zh組成。

左側(cè)的三角形斜率是z，高度是h，底邊是zh，右側(cè)三角形的斜率是ns，高度是h，底邊是nsh，所以整個地埂埂體的底寬是：

B=(ns×h)+(z×h)

式中：ns為浸潤線的斜率，z是邊坡的坡度(斜率)。

2.2.3 頂寬的計(jì)算。與等高地埂相似，在印度，頂部寬度的經(jīng)驗(yàn)值通常介于30至90 cm，視地埂高度而定，一般為50 cm。但也需經(jīng)過理論計(jì)算加以驗(yàn)證。

頂部寬度是根據(jù)邊坡及之前已經(jīng)計(jì)算出來的總高來計(jì)算獲得。

頂部寬度為底部寬度減去2倍的邊坡(斜率z)與總高(H)形成的三角形的底部寬度(圖6)。即：

頂部寬度：

T=B-2×z×H

式中：B是底寬，單位m；z是邊坡斜率；H為地埂總高，單位m。

至此，我們即獲得了地埂埂體的橫斷面面積，即：

2.3 比降地埂土方工程計(jì)算

土方工程計(jì)算與等高地埂的情況相似[13]。

Ew=Ac×L

式中：Ew是土方量，m3；Ac是地埂的橫截面積，m2；L是地埂長度，m；T是頂寬，m；B是基寬，m；H為地埂總高，m。這是基于每公頃計(jì)算的。

2.4 成本計(jì)算[18]

單位長度比降地埂的施工成本可以通過將單位長度比降地埂施工所包含的土方量乘以土方量的單位長度成本得到：

式中：CC是單位長度的建造成本；Ew是土方量，m3；L是地埂長度，m；UCEW是土方工程的單位長度成本。

2.5 比降地埂面積占地面積的計(jì)算[4]

地埂占地面積按每公頃土地地埂的長度乘以地埂底邊寬度計(jì)算：

AL=10000/HI×b=100S/VI×b

b是地埂底寬。該方程只計(jì)算了主地埂損失的面積，而沒有計(jì)算兩側(cè)邊埂損失的面積。通常情況下，兩側(cè)邊埂損失面積占主地埂損失面積的30%。因此，等高地埂損失的總面積為：

也可表達(dá)為：AL%=1.3×S×b/VI

比降地埂的占地面積通常在3%～5%[19]。

3 比降地埂設(shè)計(jì)應(yīng)用案例

3.1 問題

擬在坡度為3%的土地上建造一個350 m長的比降地埂。土壤為沙質(zhì)土，降雨強(qiáng)度記錄為18 cm·h-1，且降雨持續(xù)時間等同于匯流時間(Time of concentration：水從分水嶺中最偏遠(yuǎn)的點(diǎn)流向分水嶺出口所需的時間)。沿地埂的比降坡度(淺渠坡度)為均一的0.18%。設(shè)定垂直間距VI為1.25 m，徑流系數(shù)C為0.35。利用上述數(shù)據(jù)，確定地埂的尺寸[20]。

3.2 分析

比降地埂的目的就是安全導(dǎo)出水，兩埂之間產(chǎn)生的任何排水量都要通過地埂尺寸的設(shè)計(jì)來排出。因此，必須設(shè)計(jì)出頂部寬度、底部寬度、高度及地埂側(cè)邊坡度等參數(shù)。

首要問題是計(jì)算徑流的峰值流量，即需要地埂系統(tǒng)處理的徑流水的排出量。

確定一個流域的峰值徑流量計(jì)算公式為：

式中：Q是峰值徑流量，單位是m3·s-1；C是徑流系數(shù)；I是降雨強(qiáng)度，單位是cm·h-1；A是排水區(qū)域面積，單位hm2。公式中C和I已知，只有排水區(qū)域面積A未知，需要計(jì)算出來。

比降地埂兩埂間的區(qū)域就是排水渠道(淺渠)，橫截面積是A。

3.3 設(shè)計(jì)

已知地埂長度(L)=350 m；土地坡度(s)=3 %，匯流時間內(nèi)降雨強(qiáng)度(I)=18 cm·h-1；比降坡度(S)：0.18 %；垂直間距(VI)=1.25 m；徑流系數(shù)(C)=0.35。

3.3.1 步驟1：峰值徑流率的計(jì)算。要計(jì)算出峰值徑流量，首先要確定水平間距，其次是地埂的長度。由此計(jì)算出地埂需要處理降水的面積A=HI× 地埂長度。

通過水平間距計(jì)算在兩個相鄰的地埂之間形成的區(qū)域面積(排水面積)(圖7)：

A=HI×地埂長度=42×350 m2=14700 m2=1.47 hm2

此數(shù)值即為設(shè)計(jì)的比降地埂系統(tǒng)(1.47 hm2集水區(qū))需要排放出去的峰值徑流量。

3.3.2 步驟2：比降地埂埂體規(guī)格計(jì)算。在獲取峰值徑流量的基礎(chǔ)上，計(jì)算地埂積水區(qū)(淺渠)的橫截面參數(shù)。

積水區(qū)水位高度是可以直接計(jì)算獲得的。但通常采用驗(yàn)證法，即先假定一個水位高度值，然后計(jì)算出淺渠容量，來判斷所假定的高度是否滿足要求，具體計(jì)算如下：

地埂的邊坡坡度及浸潤線斜率兩個參數(shù)從經(jīng)驗(yàn)表中查取。由于土壤類型為砂質(zhì)，因此選取地埂邊坡坡度為1.5∶1，浸潤線斜率為5∶1(表3和表6)。

首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，假定積水水位深度h(DB)是0.3 m(圖9)，由于邊坡坡度為1.5∶1，則DC長度為1.5 × h。

由于土地坡度(s)為3%，所以可以計(jì)算出AD為10 m，DC為0.45 m。至此，我們所有的參數(shù)都已經(jīng)獲得(圖9)。現(xiàn)在需要計(jì)算埂高、底寬、頂寬，并確保埂體尺寸的設(shè)計(jì)能滿足排出所有徑流要求。

具體計(jì)算步驟如下：

三角形ABC的面積=ADB面積+BDC面積。

設(shè)ADB的面積為a1，a1=0.5×BD×AD，這里BD=0.30 m；AD=100×0.3/3=10 m。

因此，a1=0.5×0.3×10=1.5 m2。

設(shè)BDC的面積為a2，a2=0.5×BD×DC，這里BD=0.30 m；DC=0.45 m。

因此，a2=0.5×0.3×0.45=0.0675 m2。

ABC總面積A=a1+a2=1.5+0.0675≈1.57 m2。這也就是積水區(qū)域的橫截面積。

濕潤周長(p)就是持續(xù)與水接觸的AB和BC兩`邊的長度之和。

非侵蝕流速由曼寧公式計(jì)算(通常采用n=0.04)：

S是淺渠的坡度，即比降(坡度)。已知流速和面積之后，即可計(jì)算淺渠容量Q。

淺渠容量Q=A×V=1.57×0.30=0.47 m3·s-1

計(jì)算出的淺渠容量0.47 m3·s-1高于要求的峰值徑流量0.26 m3·s-1，即根據(jù)假定的水位高度設(shè)計(jì)的地埂，可以滿足排出峰值流量0.26 m3·s-1的徑流?？梢赃x擇接受這個數(shù)值，或者降低積水深度h(<0.3 m)的假定值重新進(jìn)行計(jì)算。如接受這個數(shù)值，即決定了h值，則可通過浸潤線、邊坡坡度和積水深度計(jì)算底部寬度：

B=(ns+z)×h=(5+1.5)×0.3=1.95 m

H=地埂后積水深度(h)+預(yù)留空間(通常25%，這里假設(shè)是15 cm)=0.30+0.15=0.45 m

頂寬=底寬-2×0.45×1.5=[1.95-(2×0.45×1.5)]=0.60 m

地埂尺寸參數(shù)如下：

高度=0.45 m；底寬=1.95 m；頂部寬度=0.60 m；邊坡坡度=1.5∶1。

以上就是設(shè)計(jì)一個安全排水的比降地埂的完整過程。

4 比降地埂田間施工實(shí)踐

比降地埂與等高地埂建設(shè)過程中最本質(zhì)的區(qū)別在于比降地埂的建立是沿著一定的比降等高線建立的，而非等高線，而此比降等高線的規(guī)劃也是在等高線的基礎(chǔ)上完成的[12]，具體操作如下：

第一步，測繪等高線。

地塊具有雙向坡度。第一個坡降從上向下，第二個坡降從左向右(黃色箭頭為坡向，圖10-a)。在兩個方向的坡度地塊上，首先確定較長的邊界線(圖中為左側(cè))，地埂從這一側(cè)橫穿地塊建起。

地埂的數(shù)量如下方法確定。從左上角開始用石灰在距離左邊界限1 m的地方標(biāo)記一個點(diǎn)(圖10-a)，接下來是以特定的垂直距離標(biāo)注2、3等其他點(diǎn)。不包括第一點(diǎn)，即從第二個點(diǎn)開始的點(diǎn)的數(shù)量通常即是等高地埂的數(shù)量。垂直距離的多少取決于土地的坡度。從第二點(diǎn)開始，選擇一個點(diǎn)(如點(diǎn)2)，采用簡易高程儀(圖10-b)，通過移動其中一個標(biāo)尺的位置來測定等高點(diǎn)，繪制多條等高線(圖10-c)[21]。

圖10 等高線測繪Fig.10 The marking of a contour line

第二步，給等高線賦予比降坡度。

從田塊的右到左(圖11-a)，將此等高線上的最右點(diǎn)記為點(diǎn)0。從這個點(diǎn)0開始，在線上每10 m處標(biāo)記一點(diǎn)，最后一點(diǎn)不足10 m也直至終點(diǎn)。我們將這些點(diǎn)記為0、1、2、3、4，依此類推。接下來從第1點(diǎn)向坡下走，用簡易高程儀測量，找到一個點(diǎn)使之與等高線上的點(diǎn)垂直間距相差2 cm，這是由于設(shè)計(jì)的比降坡度為0.2 %，如果設(shè)計(jì)比降坡度是0.3%，則垂直間距差就為3 cm。繼續(xù)標(biāo)記點(diǎn)2對應(yīng)的點(diǎn)，這個點(diǎn)與點(diǎn)2的垂直間距應(yīng)為2+2=4 cm。依次類推。連接這些新的點(diǎn)即形成了比降等高線。等高線與比降等高線的對比見圖11-b。同樣的方法標(biāo)記出其它比降等高線(圖12)。

圖11 比降地埂比降等高線田間標(biāo)記與示意圖Fig.11 The marking of a graded contour line and its schematic diagram

比降地埂的建造方法也和等高地埂一樣有兩種，即機(jī)械方法和挖溝方法[1]。由于剛建好的地埂土壤難免松散，所以如果目標(biāo)埂高是65 cm，則可以建成75 cm高。

圖12 比降地埂比降等高線與排水溝Fig.12 Graded contour line and drainage ditch

圖13 排水邊溝挖掘 Fig.13 Drainage ditch excavation

地埂截獲的水最終要通過排水邊溝等通道排出匯水區(qū)(小流域)或進(jìn)入農(nóng)場的下部或池塘(圖12，圖13)。比降地埂的最佳修建時間是雨季到來之前，在經(jīng)歷的第一個季風(fēng)過后要對地埂進(jìn)行維護(hù)。

此外，如果地形起伏過大，需要在適當(dāng)?shù)钠秸笤傩藿ǖ毓　?/p>