臨時(shí)性水土保持技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物保護(hù)的探討

李明寶 于司杭 閻夢(mèng)請(qǐng) 鄭憲

摘要 公路工程建設(shè)的不斷增多導(dǎo)致公路周邊的水土流失問(wèn)題嚴(yán)重，并將影響到公路旁的農(nóng)作物生長(zhǎng)。針對(duì)水土流失這一問(wèn)題，提出全新的工程措施進(jìn)行防治，從而達(dá)到保護(hù)水土，防止農(nóng)作物被破壞的目的。

關(guān)鍵詞 水土流失;臨時(shí)性水土保持;農(nóng)作物保護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào) S181.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A ?文章編號(hào) 0517-6611（2014）34-12232-03

Application of Temporary Water and Soil Conservation Technology in Crop Protection

LI Mingbao， YU Sihang*， YAN Mengqing et al ?（School of Civil Engineering， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040）

Abstract ?The increasing of highway engineering construction makes the soil and water loss surrounding the highway and also influences the crops growth around.Aiming at the problem of soil and water loss， a new engineering measure was put forward， so as to conserve water and soil， avoid crops to be damaged.

Key words ?Water and soil loss; Temporary water and soil conservation; Crop protection

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，隨之而來(lái)的是各類(lèi)工程項(xiàng)目的不斷增多[1]。由于公路是連接各個(gè)地區(qū)的基礎(chǔ)，所以其在各類(lèi)工程建設(shè)中占有重要地位。但隨著大量的公路工程的修建，使得公路周邊的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，因而，工程施工人員不僅面臨著修建公路的工程施工問(wèn)題，還要面臨著生態(tài)修復(fù)的環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)，水土流失作為生態(tài)破壞的典型，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。水土流失，顧名思義，水和土由于自然因素和人為的干擾，從原始的位置流向較低的地方，經(jīng)過(guò)坡面、溝壑，最后匯集到河道內(nèi)，更為嚴(yán)重的水土流失將會(huì)導(dǎo)致土地退化、耕地和森林面積減少，增加洪澇災(zāi)害的發(fā)生幾率甚至將給人類(lèi)的生命、財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)無(wú)法估量的損失。同樣，水土流失問(wèn)題嚴(yán)重影響了我們這個(gè)以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的大國(guó)，植物的耕作、畜牧的養(yǎng)殖等等一系列農(nóng)耕問(wèn)題，為此，采用何種技術(shù)才能減少水土流失，成為施工人員一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

影響水土流失的原因有很多，其中分為自然因素和人為因素。自然因素中又主要以氣候、地質(zhì)、地形及土壤的構(gòu)成和植被的組成為主要因素[2]，而人為因素的主要影響就是人類(lèi)的各種活動(dòng)對(duì)土壤的侵蝕和促進(jìn)兩方面的作用。該研究將采用仿照自然環(huán)境下的滲透系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合的方法，增加地表的滲透系數(shù)，從而減少水土的流失，為水土保持提出了切實(shí)可行的技術(shù)方案，為公路周邊地區(qū)的生態(tài)修復(fù)、水土資源的合理利用、農(nóng)業(yè)耕作的治理規(guī)劃及工程建設(shè)提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。

1 我國(guó)水土流失的現(xiàn)狀

全球范圍內(nèi)，無(wú)論哪個(gè)地區(qū)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的水土流失問(wèn)題，所以水土流失的問(wèn)題是全球性的。從宏觀角度出發(fā)，全世界的水土流失問(wèn)題正在加劇，并不斷向惡化的方向發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料顯示，全球每年流失的水土約為2.6×1013kg。在我國(guó)，水土流失現(xiàn)象尤其嚴(yán)重（圖1），每年平均流失土壤5.0×1012kg，占全球土壤流失量的19.23%[1]。第一次全國(guó)水利普查水土保持普查成果中報(bào)告，我國(guó)現(xiàn)有土壤侵蝕總面積294.91萬(wàn)km2，占國(guó)土面積的30.72%。其中，水力侵蝕129.32萬(wàn)km2，風(fēng)力侵蝕165.59萬(wàn)km2。由以上觸目驚心的數(shù)據(jù)得知，全國(guó)水土流失不僅覆蓋面積廣泛而且數(shù)量巨大，不論山區(qū)、丘陵區(qū)、風(fēng)沙區(qū)還是農(nóng)村、城市、沿海地區(qū)都存在著水土流失的問(wèn)題。我國(guó)水土流失以水蝕和風(fēng)蝕為主，其中水蝕最為嚴(yán)重，主要分布在西北黃土高原、西南云貴高原、北方土石山區(qū)、南方丘陵山區(qū)和東北黑土地區(qū)五大水土流失區(qū)。風(fēng)蝕最為嚴(yán)重的地區(qū)主要集中在西北地區(qū)的新疆、內(nèi)蒙古、青海、西藏、甘肅等省（區(qū)）[3]。

2 我國(guó)水土保持的現(xiàn)狀

我國(guó)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持源于公路、鐵路的防護(hù)，并且我國(guó)水土保持法律法規(guī)規(guī)定，開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目在取得生產(chǎn)建設(shè)權(quán)利的同時(shí)，必須承擔(dān)保護(hù)水土資源，防止水土流失的義務(wù)[4]。早在1940年初，國(guó)民黨政府交通部西北公路工程局和農(nóng)業(yè)部天水水土保持試驗(yàn)站就首次聯(lián)合擬定了《合作保土護(hù)路計(jì)劃》。新中國(guó)建立后，公路交通管理部門(mén)建立健全了養(yǎng)路機(jī)構(gòu)，各地對(duì)所轄路段的路基、路面釆取了一系列防護(hù)措施，如邊坡防護(hù)林、護(hù)路林、排水渠、護(hù)坡工程、過(guò)水涵洞等，在滑坡、坍塌防治方面取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。20世紀(jì)70年代后期，水利工程建設(shè)的水土保持也做了一些工作，80年代，公路、鐵路部門(mén)防治風(fēng)沙危害的成績(jī)也十分突出。1991年6月29日頒布了《中華人民共和國(guó)水土保持法》，1993年8月1日又出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)水土保持實(shí)施辦法》，之后各省相繼頒布相應(yīng)的地方法規(guī)，從中央到地方健全了水土保持監(jiān)督機(jī)構(gòu)， 建設(shè)項(xiàng)目水土保持進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。近幾年，在吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，針對(duì)我國(guó)實(shí)際情況進(jìn)行探索，在水土保持方面也取得了顯著成效（圖2），每年的水土保持面積都在穩(wěn)步增多[5]。

圖1 我國(guó)水土流失類(lèi)型分布

圖2 我國(guó)2003～2012年水土流失治理面積

3 臨時(shí)性水土保持方案

道路兩旁經(jīng)常會(huì)種植大量的農(nóng)作物，道路兩旁的水土流失問(wèn)題就會(huì)直接影響到農(nóng)作物的生長(zhǎng)，因此，要實(shí)施切實(shí)可行的方案防止道路兩旁的水土流失問(wèn)題[6]。為此，該研究仿照自然界的循環(huán)模式人工提高土壤的滲透性，從而達(dá)到水土保持的目的。臨時(shí)性水土保持的目的在于如何減少雨水流失，穩(wěn)固裸土， 保護(hù)陡坡， 保護(hù)排水口，鞏固排水溝渠， 控制污染等等。為了達(dá)到以上目的，保護(hù)農(nóng)作物，將采用以下方法。

3.1 可吸收性園林景觀

首先，最大限度地保持原有的植被和土地，減少多層建筑或是道路這種覆蓋土地不可透水的建筑，增大風(fēng)景區(qū)、綠化和滲透能力強(qiáng)的路面面積。其次，將不透水區(qū)的水排放到可滲透性區(qū)域而非傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)中，從而將水更好地還原到大自然中去，并且遇到暴雨天氣時(shí)，還可以減輕傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的壓力。再次，要盡量種植郁閉度大的植被，多層次的植被可以減緩雨水對(duì)地面土壤的直接沖刷，從而有效減少水土的流失。同時(shí)，高大樹(shù)木的種植還可以增強(qiáng)農(nóng)作物抗風(fēng)能力。還應(yīng)在土壤表面進(jìn)行堆肥和微生物培養(yǎng)，防止冬季土壤表面硬結(jié)影響滲透性，增強(qiáng)了土壤的肥力，為第二年的耕作打下基礎(chǔ)。最后，要對(duì)上游水庫(kù)和堤壩做好防腐蝕保護(hù)措施，防止上游的水大量流入可吸收?qǐng)@林景觀中。種植的園林景觀中可以加入果樹(shù)，這樣既可以達(dá)到美觀、防止水土流失的效果，又可以帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 滲透性明渠系統(tǒng)

公路周邊修筑明渠可有效地防止道路上的水直接沖刷到農(nóng)作物的土壤中。明渠周?chē)ヅ涞桶牟萜ゎ?lèi)植物，這樣經(jīng)過(guò)明渠的水穿過(guò)水渠邊的可滲透性草地，就可以直接流入土壤中，水渠邊的草地還可以防止地表的沉降。明渠內(nèi)的水還可用于澆灌農(nóng)作物，達(dá)到了事半功倍的效果。水渠周?chē)耐寥篮穸纫_(dá)到25 mm，以滿足排水及道路砂光與有機(jī)材料的結(jié)合。并且水渠周?chē)闹脖粸榈湫偷牟萜じ采w，小型的水渠可以將草地、灌木、樹(shù)木等結(jié)合起來(lái)。水渠的橫截面為600～2 400 mm寬，邊坡的坡度為3∶1，最佳值為4∶1。應(yīng)用曼寧公式或圍堰方程對(duì)暴雨水流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便保證排水通道的穩(wěn)定性。滲透性明渠的優(yōu)點(diǎn)在于，它既起到了減少雨水直接沖刷農(nóng)作物的危害，又可以有效地將雨水集中起來(lái)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行澆灌，這在干旱地區(qū)是非常有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的。

3.3 滲透性花園

與上面兩個(gè)方法相同，建立一個(gè)排水系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合的設(shè)施，比單獨(dú)建立要好的多，因此，滲透性花園也是應(yīng)用的該種方法。草皮的種植主要是防止公園土壤的沉降，也可以防止混凝土設(shè)施的腐蝕。相匹配的植物首選樹(shù)木，其次是灌木及草皮，但還要根據(jù)花園中土壤水分含量的不同選擇植物。同時(shí)，在土壤表面覆蓋50～75 mm厚的有機(jī)質(zhì)，可以有效增加土壤的滲透能力。滲透性花園還應(yīng)配有具有防腐蝕性的泄洪口，以應(yīng)對(duì)雨季的大量降雨?；▓@中應(yīng)避免大型的公共設(shè)施或十字交叉路口，明顯的排水口應(yīng)修建在花園的下游。為了防止降水直接從排水溝流走，在排水溝處要修建小型的攔水壩，這樣，水就可以自然地回歸到土壤中去[7]。測(cè)試結(jié)果表明，地下土的滲透速率要高于入流量，所以地下的排水管就應(yīng)避免使用石頭或是帶孔的排水管。滲透性花園的引入不僅可以保持水土，并且其土壤表面覆蓋的有機(jī)質(zhì)還能對(duì)土壤起到保肥的作用。

3.4 滲透性鋪裝

滲透性能力強(qiáng)的路面適合交通流量小的區(qū)域或停車(chē)場(chǎng)、步行路或干路旁的輔助道路以及防火通道。施工中和施工后期都應(yīng)保證道路表面的通透性，可以防止?jié)B透路面后期的沉陷。如果在商業(yè)區(qū)或工業(yè)區(qū)，要提前確定該處的污染源，提前做好預(yù)防工作。設(shè)計(jì)完全依靠地下土壤的滲透率，最小值應(yīng)為12.5 mm/h。對(duì)地基土的研究應(yīng)包括土壤的結(jié)構(gòu)層級(jí)、水分含量等等。鋪設(shè)的滲透性路面的坡度應(yīng)<1%，可以避免水洼的產(chǎn)生和沉降的發(fā)生，并且要限制路面的邊緣與材料，以便更接近正常路面鋪設(shè)技術(shù)。滲透性路面選擇的目的就是為了讓路面的水直接滲入到底層土壤中，節(jié)省了排水溝和滲水溝的設(shè)計(jì)，做到了節(jié)省資源并且更好地還原了大自然的循環(huán)系統(tǒng)。滲透性路面的表面可以選擇多孔混凝土或多孔瀝青，或是塑料型網(wǎng)格，同樣，草皮類(lèi)的植被也可被應(yīng)用其中。滲透型路面可以分為部分滲透和全部滲透，這都要根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境以及土壤的情況所決定。

3.5 滲透性暗渠

建筑物附近的暗渠應(yīng)至少在3 m以外，離建筑界限1.5 m，并且離附近的排水設(shè)施6 m遠(yuǎn)。為了避免影響環(huán)境，暗渠的上方應(yīng)加上蓋子并定期地進(jìn)行清潔，入口處應(yīng)配置一個(gè)可以截住油污、塊狀垃圾及沉積物的裝置。修筑暗渠時(shí)，排水管應(yīng)與排水溝底部的石頭在同一水平線上。暗渠修建時(shí)應(yīng)避免周?chē)寥赖臄D壓，以免遭到破壞。每個(gè)暗渠都要配備一個(gè)觀察井：內(nèi)部垂直的塑料管，一側(cè)有孔，方便觀察內(nèi)部水的深度。暗渠的好處在于其中的水不會(huì)暴露在空氣中蒸發(fā)掉，這樣就又可以節(jié)約一部分水，并且暗渠中由于在入口處就已經(jīng)將水質(zhì)進(jìn)行了初步的處理，完全達(dá)到可以直接澆灌農(nóng)作物的標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)于就地取水來(lái)說(shuō)，暗渠不失為一個(gè)理想的保護(hù)水土流失的工程設(shè)施。

4 結(jié)論

水土流失已經(jīng)成為威脅農(nóng)業(yè)的重大隱患，如何保護(hù)公路周邊的農(nóng)作物不受水土流失的侵害，是研究的重點(diǎn)。該研究將工程措施引入到水土流失治理中，并結(jié)合土壤本身的特質(zhì)和農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還將觀賞價(jià)值也引入到其中，讓人們從公路通過(guò)時(shí)，周邊的景色更加有特點(diǎn)，而不單單是從前傳統(tǒng)的農(nóng)作物，讓人容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。筆者將公路工程施工排水設(shè)施及防治水土流失設(shè)施與公路旁農(nóng)作物的水土保持問(wèn)題相結(jié)合，模擬自然生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，人工修筑既美觀又有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的設(shè)施，一方面可以減少水土流失，保護(hù)環(huán)境，另一方面又能更好地服務(wù)于農(nóng)作物的耕作中，達(dá)到保水、保土和保肥的目的。同時(shí)，在多雨季節(jié)，能很好地防止洪水的暴發(fā)，同樣又對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行了保護(hù)，防止經(jīng)濟(jì)損失的發(fā)生。臨時(shí)性水土保持方案的研究與實(shí)施不僅是對(duì)環(huán)境保護(hù)的又一具有實(shí)踐價(jià)值的科學(xué)研究，并且也是對(duì)我國(guó)新型農(nóng)業(yè)耕作地的創(chuàng)新規(guī)劃，不再單純的是從前傳統(tǒng)的農(nóng)田模樣，而是既有美觀又有實(shí)用價(jià)值的工程[8]。

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