陵川縣坡耕地改梯田工程設(shè)計探討

范鴻磊

（山西省水土保持科學(xué)研究所，山西 太原 030045）

1 項目區(qū)概況

陵川縣位于山西省晉城市的東北部，太行山南端的最高峰。該縣全境輪廓呈不規(guī)則形狀，東西長53.2 km，南北寬52.8 km，土地總面積1701.79 km2。項目區(qū)土壤類型主要有褐土和草甸土兩個土類。褐土包括四個亞類既山地淋溶褐土、山地褐土、粗骨性褐土、碳酸鹽褐土性褐土和碳酸鹽褐土。經(jīng)人為耕作熟化而成的農(nóng)業(yè)土壤，質(zhì)地為以中壤為主，黃褐色中壤質(zhì)土壤和輕壤質(zhì)土壤次之，土質(zhì)較粘重，保水侏肥能力強(qiáng)，肥力偏低，其主要特點(diǎn)是宜耕性較強(qiáng)，土體中粘化層較明顯而鈣積程度差，侵蝕嚴(yán)重。紅黏土，土壤較肥沃。多沙質(zhì)土壤，肥力較低。

項目區(qū)水土流失面積為24.52 km2，屬北方土石山區(qū)，主要為水力侵蝕，年平均土壤侵蝕模數(shù)為2500 t/（km2·a）。水土流失導(dǎo)致地表破壞，大量的水分、養(yǎng)分和表土流失，土壤肥力降低。糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)，造成當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)落后，群眾生活貧困。同時，由于大量的水土流失，使項目區(qū)下游河道淤積，河床抬高，泥沙直接入河，加劇了河道的泥沙淤積，產(chǎn)生很大泥沙負(fù)擔(dān)。項目區(qū)水土流失較嚴(yán)重，直接制約全縣農(nóng)業(yè)及整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于水土流失，人口增加與生態(tài)環(huán)境的矛盾越來越突出，同時以旱為主的自然災(zāi)害發(fā)生頻繁，嚴(yán)重影響到農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

結(jié)合陵川縣實際情況和發(fā)展規(guī)劃，牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念，緊緊圍繞“生態(tài)建設(shè)示范縣”目標(biāo)，采取有力措施。

2 坡耕地改梯田工程設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

實施坡耕地改梯田工程6.60 hm2，根據(jù)實地調(diào)查，結(jié)合當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)產(chǎn)業(yè)，本實施方案在設(shè)計中，根據(jù)相關(guān)文件精神，充分征求當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷囊庖娊ㄗh，尊重群眾意愿，按照“近村、近水、就緩、就低”的治理思路，待治理坡耕地嚴(yán)格選擇尚處于耕種狀態(tài)的坡度25°以下的現(xiàn)狀坡耕地，禁止對退耕還林地、其他草地以及坡度大于25°的坡耕地和現(xiàn)狀梯田實施任何開發(fā)措施。不同坡耕地因其地塊地理位置和立地條件不同，水平梯田應(yīng)沿等高線布設(shè)，大彎順勢，小彎裁直，保證線型平順美觀。生產(chǎn)道路的布設(shè)按照節(jié)省用地和投資的原則并充分利用工程區(qū)已有道路基礎(chǔ)，按“S”形路線從坡腳至山頂環(huán)繞而上。為實現(xiàn)不同坡度斷面的優(yōu)化，本工程梯田設(shè)計寬度14.5 m，按與田坎坡度相適應(yīng)的原則確定田坎高度，以保證梯田堅實穩(wěn)固，提升地埂的開發(fā)利用程度。

2.2 設(shè)計依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范坡耕地治理技術(shù)》（GB/T 16453.1-2008）以及相關(guān)的坡耕地綜合治理成果[1]；設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為10 a 一遇6 h 最大暴雨，攔蓄徑流80%以上，攔沙90%以上。通過與當(dāng)?shù)卮迕駞f(xié)商能夠落實和外業(yè)調(diào)查及小斑勾繪，項目區(qū)坡耕地改梯田工程涉及附近城鎮(zhèn)王教村1 個行政村，一個小班（92 號），現(xiàn)狀為坡耕地，坡度8.5°。坡耕地改梯田設(shè)計總面積6.60 hm2（7501.95 畝）。地面坡度按照5°～10°一個坡度級劃分為1 個小斑（地塊），面積6.60 hm2。

2.3 水平梯田斷面設(shè)計

2.3.1 梯田斷面設(shè)計

陵川縣坡耕地改水平梯田斷面設(shè)計主要涉及原坡耕地地面坡度θ（°）、原地面斜寬Bx（m）、梯田田坎坡度α（°）、田面毛寬Bm（m）、田面凈寬B（m）、田坎高度H（m），各要素之間的變量關(guān)系如下：

根據(jù)實地調(diào)繪的陵川縣坡耕地改梯田工程中小斑坡耕地實際地形，根據(jù)《坡耕地治理技術(shù)規(guī)范》（GB/T 16453.1-2008）附錄A 表A.1 水平梯田斷面尺寸參考值[2]和《水土保持工程概算定額》所規(guī)定的水平梯田改良填筑定額進(jìn)行地面坡度確定，以及田寬步距的劃分，在充分考慮項目區(qū)土壤類型及質(zhì)地疏松實際的基礎(chǔ)上，進(jìn)行坡耕地改水平梯田斷面尺寸的確定（見表1）。斷面設(shè)計見圖1，其中b 為田坎占地寬（m）；b’為邊埂頂寬（m），取b’=0.3 m；H’為邊埂高（m），取H’=0.3 m。據(jù)圖1 計算出梯田斷面各要素見表2。

表1 水平梯田斷面尺寸表

圖1 水平梯田斷面要素圖

表2 水平梯田斷面設(shè)計表

根據(jù)圖1 和表2，地面坡度在5°～10°的田面凈寬15 m，田坎坡度70°～75°，本工程取75°；田坎高度在2.73 m～2.77 m，取2.77 m。針對本工程坡耕地倒坡狀田面邊緣，應(yīng)沿田坎邊緣培修邊埂，確保田埂高30 cm，埂頂寬30 cm，內(nèi)側(cè)坡比與外側(cè)坡比均為1∶1。

終于，老婦人開心地接受了施泰特的建議，買下了那兩瓶黃桃罐頭。本來，這件事情過去也就過去了，讓施泰特沒有想到的是，從那以后，這個老婦人就經(jīng)常來到這里買東西。

2.3.2 防御標(biāo)準(zhǔn)校核

《山西省水文計算手冊》規(guī)定，項目區(qū)10 a 一遇6 h 最大暴雨量達(dá)47.40 mm，降雨在田面所形成的徑流深最大可達(dá)48 mm，考慮到水平梯田邊埂高度，完全可以起到攔蓄的作用，斷面設(shè)計安全合理。

2.3.3 水平梯田工程量計算

根據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范坡耕地治理技術(shù)》（GB/T 16453.1-2008），工程量計算方法如下。

（1）單位面積土方量計算

當(dāng)梯田面積按畝計算時，單位面積土方量按下式計算：

（2）單位面積土方移運(yùn)量

式中：W 為單位面積土方移運(yùn)量，m3·m。

當(dāng)梯田面積按公頃計算時，單位面積土方移運(yùn)量按下式計算：

本項目坡耕地修成水平梯田工程量計算見表3。

表3 水平梯田工程量表

3 坡耕地改梯田工程施工設(shè)計

陵川縣坡耕地改梯田工程施工包括定線、清基、田坎修筑、保留表土、修平田面等工序，其中表土保留施工設(shè)計和田面修整是質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。

3.1 表土保留設(shè)計

修筑梯田前先進(jìn)行表土剝離，剝離表土厚度為0.3 m。開挖的表層熟土通過表土逐臺下移法、表土逐行置換法、表土中間堆置法等，最終將均勻鋪運(yùn)到整個田面上用于耕作。本工程設(shè)計機(jī)修梯田6.60 hm2，保土剝離共計19800 m3。

（1）表土逐臺下移法

逐臺下移表土的保留設(shè)計對于坡度較陡，田面狹窄（寬度＜10 m）的坡耕地改梯田較為適用。將整個坡面梯田由下至上逐臺培修，最下一臺梯田培修平整后，將表土棄置；再取起第二臺擬培修梯田的田面表土，傾倒至最下臺田面，并平鋪齊整；待第二臺梯田培修完畢，按照同樣方法進(jìn)行第三臺梯田培修與平整；逐臺進(jìn)行，直至最終培修平整。具體見圖2。

圖2 表土逐臺下移法

（2）表土逐行置換法

逐行置換表土的保留設(shè)計對于坡度緩，田面寬（寬度12 m～15 m）的坡耕地改梯田更適用。先在田面中部劃出約2 m 寬的范圍并培修平整，再在其上下兩側(cè)約1 m 寬的范圍內(nèi)取出表土填鋪；直至田面平臺寬度擴(kuò)展為4 m；再通過類似過程向上下兩端各拓展1 m 的寬度，田面平臺寬度擴(kuò)展為6 m；如此繼續(xù)置換，直至整個田面培修平整。見圖3。

3.2 修平田面

將田面分成下挖上填與上挖下填兩部分：田坎線上下各1.5 m 范圍，采取下挖上填法，從田坎下方取土，填到田坎上方。其余田面采取上挖下填法，從田面中心線以上取土，填到中心線以下。這樣可以提高工效，節(jié)省勞工，見圖4。

圖3 表土逐行置換法

圖4 上挖下填與下挖上填

田面挖、填任務(wù)基本完成后，應(yīng)檢查是否達(dá)到水平（或設(shè)計要求的縱向比降），要求誤差不超過1%。田邊1 m 左右，保留10°左右反坡，地中原有淺溝部位，填方應(yīng)比水平面高出10 cm 左右，以備填土最深部位沉陷后田面仍能保持水平。

4 結(jié)論

項目區(qū)擬實施的坡耕地改梯田工程新修梯田6.60 hm2，投資23.90 萬元，使水土流失得到有效控制。工程實施完工后，項目區(qū)水土流失治理度達(dá)到75.44%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件改善、自然災(zāi)害減輕，對于項目區(qū)貧困農(nóng)民增收意義重大。