PP織物袋梯田筑坎示范工程初探

劉平印

(商洛市商州區(qū)水利隊(duì) 陜西 商洛 726000)

為了解決梯田垮坎和石坎梯田石料短缺的問題，提高梯田使用壽命，改變坡耕地水土流失現(xiàn)狀，商洛市商州區(qū)水務(wù)局在商州區(qū)黑山鎮(zhèn)雙廟村的石嘴溝流域進(jìn)行了筑坎應(yīng)用示范研究。本文在對(duì)土坎、石坎坡改梯過程中存在問題的分析基礎(chǔ)上，對(duì)PP織物袋材料的優(yōu)點(diǎn)和工程優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)，介紹了PP織物袋坡改梯的施工方法，通過觀測(cè)示范工程的效益，具有顯著的保土增產(chǎn)效益。

1 傳統(tǒng)筑坎方法存在的問題

坡改梯是水土流失區(qū)治理水土流失的一項(xiàng)重要措施，是治理坡耕地水土流失最有效、最根本的措施，也是解決群眾吃飯的溫飽工程，深受廣大群眾的歡迎。但在生產(chǎn)中修筑的土坎梯田垮坎現(xiàn)象十分普遍，群眾流傳有“一年修，二年跨，三年變成平鋪塌”的說法。用石料修筑的石坎梯田，需開采大量石料，易造成新的水土流失，且因?qū)ζ鲋夹g(shù)要求較高，石坎占地比率大、穩(wěn)定性差、坎埂不易生長植物等原因，修筑面積逐年在減少。近幾年來，新型材料筑坎不斷涌現(xiàn)，如混凝土預(yù)制件梯田等，均因成本高，壽命短，維護(hù)難等不被群眾所接受。

2 PP織物袋新型筑坎材料特征

2.1 PP織物袋材料

PP織物袋材質(zhì)是由抗紫外線長絲熱軋聚丙烯復(fù)合材料做成，簡稱PP織物袋。PP織物袋具有諸多優(yōu)點(diǎn)。①抗?jié)裥浴P織物袋原材料不吸收水分，水分的出現(xiàn)不會(huì)破壞袋子，袋子也不會(huì)變形，不溶于水，不造成污染液體。②抗化學(xué)腐蝕。PP織物袋對(duì)一定濃度的酸堿化學(xué)物品有很強(qiáng)的抵抗力，可應(yīng)用于絕大多數(shù)固體和嚴(yán)重污染地點(diǎn)。③抗生物降解和動(dòng)物破壞。采用特殊配方材料，不支持、不吸收、不幫助菌類生長，不腐爛、不發(fā)霉、不變質(zhì)。PP織物袋不會(huì)被昆蟲和動(dòng)物消化，不會(huì)成為啃齒動(dòng)物（如老鼠、白蟻等）的食物。④抗高溫、低溫。PP織物袋可以承受150℃的高溫，而不熔化，可以承受最低溫度為-40℃。⑤抗紫外線、試用期長。PP織物袋含碳墨和其他抗紫外線成分。土工合成材料實(shí)驗(yàn)（經(jīng)“國家建筑材料測(cè)試中心”檢驗(yàn)）數(shù)據(jù)表明，施加270kPa壓力，軟體系統(tǒng)工程強(qiáng)度壽命超過80年，當(dāng)被綠化完全覆蓋后壽命可達(dá)120年以上。⑥環(huán)保性好。無毒、具有裂口不延伸的特點(diǎn)，永不降解，百分百全回收，真正實(shí)現(xiàn)了零污染。⑦對(duì)植物友善。植物根系能在袋與袋之間自由生長，根系把每個(gè)PP織物袋牢固的聯(lián)成一體，形成穩(wěn)定永久的生態(tài)邊坡。

2.2 PP織物袋的工程優(yōu)勢(shì)

在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，PP織物袋在坡改梯中具有以下鮮明的施工優(yōu)勢(shì)。①施工簡單。在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，經(jīng)過簡單培訓(xùn)后，普通勞動(dòng)力均可參加施工，施工難度小，便于大規(guī)模推廣。②適應(yīng)性強(qiáng)。一般不需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行特殊處理，對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性是軟體護(hù)坡的優(yōu)點(diǎn)之一，同時(shí)結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，無需設(shè)置沉降縫、伸縮縫。③施工快捷、方便。施工時(shí)不需要“三通一平”，材料搬運(yùn)輕便簡單，沒有剛性物致傷的可能，施工安全性大大提高。④對(duì)工程坡度沒有具體要求，占地少?？稍?°～90°之間建造任何坡角的邊坡，節(jié)約工程建設(shè)占地。⑤穩(wěn)定性好，解決了傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)無法解決的工程難題。⑥持久性強(qiáng)，工程材料壽命長達(dá)百年。⑦裝填物豐富，便于就地取材，成本低廉。⑧綜合效益好。節(jié)省長期成本，減少排放，吸收CO2，符合低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)的要求。

3 PP織物袋筑坎示范應(yīng)用

3.1 石嘴灣溝流域基本概況

示范流域選址于距離商洛市30 km，地處商州區(qū)黑山鎮(zhèn)雙廟村的石嘴灣溝流域，總面積0.96 km2，該流域土壤以石渣土、山地棕壤為主，土壤pH值6.5，呈微酸性，有機(jī)質(zhì)含量較低，土層薄、石礫多。多年平均氣溫12.9℃，極端最高氣溫38.9℃，最低氣溫-14.8℃，年均年降雨量715.3mm，年均暴雨天數(shù)7天，多集中在7、8、9三個(gè)月，汛期降雨量占全年的60%以上，10年一遇6h最大降雨量為85.8mm，20年一遇 6h最大降雨量為103.9mm。水土流失嚴(yán)重。

3.2 PP織物袋梯田斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)石嘴灣溝流域的實(shí)際情況，規(guī)劃PP織物袋筑砍梯田3.0 hm2，對(duì)原地面坡度5°～25°分別進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)斷面詳見表1。

4 PP織物袋梯田筑坎施工方法

根據(jù)地面坡度、梯田坎高、田面寬度，自上而下確定坎高的基點(diǎn)，放出坎埂線，清基0.5m深度。進(jìn)行清基時(shí)，基礎(chǔ)要求建立在原土層上面，回填土必須夯實(shí)，如遇到局部凹陷，采取不同級(jí)配石墊砌找平。PP織物袋筑坎土料裝填均勻，強(qiáng)度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，坎埂厚度不小于設(shè)計(jì)厚度，田面平整后坡度小于3°，同時(shí)布設(shè)排水系統(tǒng)，保證暴雨和連陰雨后梯坎安全穩(wěn)固。

4.1 織物袋裝填與碼放

織物袋裝填與碼放的主要步驟有：①施工掛線。做到工程整體美觀、平整、整齊。②裝袋。裝袋的土質(zhì)，達(dá)到透水性要求為準(zhǔn)，土壤顆?？刂圃?cm以內(nèi)，盡量選擇含水率較佳的土料。③縫袋?？p制之前，必須將縫制線在溫水中浸泡2h，提高縫線的韌性；縫袋時(shí)使用手提縫紉機(jī)封口，盡量在袋口旁預(yù)留2cm～3cm的線頭，以防止跑線，不允許出現(xiàn)松動(dòng)或漏土，如果有斷線，應(yīng)拆掉重新縫制。④整形。把縫制好的織物袋反提，使袋子上下表面均勻一致。待織物袋碼放完成后，對(duì)袋子外側(cè)進(jìn)行拍實(shí)整形。⑤搬運(yùn)。裝填好的袋子不能拖動(dòng)或滾動(dòng)搬運(yùn)，需離地搬運(yùn)，放置時(shí)要輕放。⑥碼袋。在基礎(chǔ)上放置第一層時(shí)，首先在地面上放置一層聯(lián)結(jié)扣（聯(lián)結(jié)扣全部采用三釘朝上），再放置織物袋。聯(lián)結(jié)扣位于上層織物袋的正中底部，其他層的聯(lián)結(jié)扣均要騎縫放置，以便每一個(gè)聯(lián)結(jié)扣橫跨兩個(gè)袋子?？椢锎鼘訉渝e(cuò)縫擺砌，在袋子上行走，壓實(shí)達(dá)到互鎖性，聯(lián)結(jié)扣增加了袋子之間的連接力，使袋子之間緊密相連，與結(jié)構(gòu)力學(xué)的分配和位置的分布相匹配，形成穩(wěn)定的三角內(nèi)加固緊縮結(jié)構(gòu)。鋪設(shè)織物袋時(shí)，注意把織物袋縫線的一側(cè)向內(nèi)擺放并盡量隱藏，外側(cè)拍平，使田坎平整美觀。

表1 P P織物袋梯田筑坎面積及斷面設(shè)計(jì)表

4.2 回填方的處理

織物袋碼放完成后，要對(duì)其后部進(jìn)行回填，確保與梯田銜接密實(shí)，以保證田坎邊坡的穩(wěn)定。回填時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：①改良回填的土質(zhì)?；靥畹耐临|(zhì)要符合要求，如遇膨脹土，按30%摻沙改良后再進(jìn)行回填。最底層袋中裝填的土料以高含沙量土壤為好，以便達(dá)到良好的排水性。②夯實(shí)。每碼放一層織物袋，必須分兩層夯實(shí)，夯實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每條坎的回填土必須統(tǒng)一夯實(shí)，不得分段夯實(shí)。③澆水沉降。每碼放三層織物袋，必須進(jìn)行澆水，讓其自然沉降，澆水區(qū)域最好達(dá)到整個(gè)回填區(qū)域，水量以袋中有水滲出為準(zhǔn)，待自然沉降達(dá)到最佳含水率后再次進(jìn)行夯實(shí)。

4.3 阻水膜和頂層施工

鋪設(shè)阻水膜：阻水膜在頂層織物袋下面，鋪設(shè)阻水膜前應(yīng)完成當(dāng)前層的夯實(shí)，當(dāng)前層在澆水沉降后回填、夯實(shí)、找平。在鋪設(shè)阻水膜時(shí)，一定要清除表面雜物，以防扎破阻水膜。阻水膜的位置應(yīng)隱藏，并向內(nèi)延伸至少80cm。頂層織物袋安放好后，一次性完成回填、夯實(shí)，其他各層進(jìn)行兩次回填和夯實(shí)。

頂層施工：頂層織物袋上設(shè)置50cm高的土坎，如果田坎兼做耕作道路，采用混凝土預(yù)制件壓頂，如不做耕作道路，田埂進(jìn)行固埂、綠化處理。在示范點(diǎn)采用黃花護(hù)埂，每5株一簇，間距50cm，行距50cm。

5 PP織物袋筑坎梯田水土保持效益

5.1 保土蓄水效益

調(diào)查表明，當(dāng)坡度為25°的坡地修成1°～2°的梯田后，在同樣的降雨強(qiáng)度下，其徑流速度減小2～3倍，可攔蓄92%以上的地表徑流，梯田相對(duì)于坡耕地基本上不發(fā)生水土流失現(xiàn)象，具有良好的蓄水保土作用。陜西水土保持局實(shí)測(cè)資料顯示:坡地改為3°以下的梯田，一次可以攔蓄降雨70mm～100mm，平均可以攔蓄70%～95%的地表徑流，90%～100%的泥沙。在對(duì)幾種整地工程攔蓄徑流能力的對(duì)比研究中，以水平梯田的攔蓄徑流能力最大。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

單位面積PP織物袋梯田(0.07hm2)在農(nóng)藥化肥使用量相當(dāng)?shù)那闆r下，糧食產(chǎn)量達(dá)430 kg以上（秋糧），是坡耕地產(chǎn)量的2倍多，而由于水平梯田較易耕作，勞動(dòng)力投入較坡耕地減少30%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。梯田與坡地相比坡度越大，增產(chǎn)幅度越大，治理區(qū)坡地改梯田后，增產(chǎn)幅度分別為:12°耕地為53.3%，17°耕地為58.1%，22°耕地為86.6%。

（1）增加基本農(nóng)田數(shù)量,減少坡耕地開墾。

梯田建設(shè)不僅可以直接起到涵養(yǎng)水源、減少水土流失、增加糧食產(chǎn)量的作用，在農(nóng)民收入提高的同時(shí)，也提高了當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)文化水平。水平梯田建設(shè)可以滿足當(dāng)?shù)鼗巨r(nóng)田需求，有效減少坡耕地的開墾，實(shí)現(xiàn)了自我發(fā)展和控制坡面水土流失的雙重目的。

（2）減少坡面水土流失,保護(hù)水源。

坡面水土流失是造成河流非點(diǎn)源污染的主要途徑，坡耕地又是坡面水土流失的主要源頭，所以水平梯田的建設(shè)，可以有效遏制坡耕地水土流失造成的河流污染，保護(hù)河流水質(zhì)潔凈。

5.3 間接效益

由于石嘴灣溝流域項(xiàng)目區(qū)大部分耕地坡陡，土層薄，土地貧瘠，肥力不高，不利于農(nóng)作物的生長。對(duì)示范區(qū)的水平梯田和坡地土樣進(jìn)行了調(diào)查分析表明，梯田土壤有機(jī)質(zhì)含量為16.69%，比坡地高2.15%；土壤全氮含量梯田平均為21.4%，較坡地高0.24%；土壤全磷含量梯田平均為1.6%，比坡地低0.06%；土壤全鉀含量梯田為9.3%，較坡地高1.71%。隨著有機(jī)質(zhì)含量的提高，土壤結(jié)構(gòu)也得到了改善，趨于良性，進(jìn)一步提高了土壤通氣、透水、保肥的能力，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供了根本保證。

6 結(jié)語

PP織物袋是一種抗紫外線、耐風(fēng)化、無化學(xué)污染的新型材料，具有施工簡便易行、群眾易掌握、壽命長、易維護(hù)、易綠化以及與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有顯著的保水、保土和經(jīng)濟(jì)效益，也符合目前低碳經(jīng)濟(jì)的需求，是一種具有良好發(fā)展前景的坡改梯筑坎材料。目前，PP織物袋筑坎才開始示范，從使用來看當(dāng)?shù)厝罕妼?duì)這種新材料的低價(jià)格、使用簡便、占地少和可生長植物的軟地坎非常喜歡，經(jīng)過示范和研究后，對(duì)其施工方法加以優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化，可以將PP織物袋筑坎技術(shù)逐步大面積推廣和使用，相信其必將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為山區(qū)群眾脫貧致富、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮更大的作用。陜西水利