以橫山區(qū)殿市項目為例探析黃土高原梯田建設(shè)

李欣卓

（榆林市水利工程建設(shè)中心，陜西 榆林 719000）

黃土高原區(qū)土地貧瘠，坡耕地較多，水土流失嚴重，而梯田具有很好的保水保土作用。根據(jù)調(diào)查，坡耕地平均單產(chǎn)為2500 kg/hm2～3500 kg/hm2，梯 田 平 均 單 產(chǎn) 為4000 kg/hm2～6000 kg/hm2，梯田產(chǎn)量明顯高于坡耕地。為了提高農(nóng)田質(zhì)量，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)民增收，現(xiàn)以橫山區(qū)殿市鎮(zhèn)坡耕地項目為例，對黃土高原區(qū)梯田建設(shè)進行探討。

1 概況

橫山區(qū)殿市項目區(qū)位于黃土高原北部，涉及殿市鎮(zhèn)12 個行政村6667 人。項目區(qū)現(xiàn)有耕地1351.16 hm2，其中坡耕地790.87 hm2，占耕地總面積的58.5%，其中5°～10°有376.84 hm2，占坡耕地面積的47.65%，10°～15°有320.49 hm2，占坡耕地面積的40.52%，15°～20°有80.83 hm2，占坡耕地面積的10.22%。項目區(qū)水土流失面積64.41 km2，平均土壤侵蝕模數(shù)0.9 萬t/（km2·a），年水土流失57.97 萬t，水土流失嚴重。

2 存在問題

殿市項目區(qū)主要農(nóng)作物有玉米、土豆、豆類和小雜糧等，農(nóng)作物生長周期慢，由于區(qū)內(nèi)地形地貌差異性大，基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展不平衡。特別是項目區(qū)內(nèi)坡耕地所占比重大，收益水平低，急需改造，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）土地貧瘠，抵御自然災(zāi)害能力差，項目區(qū)商品率和土地的產(chǎn)出率低下，不能滿足日益增長的人民群眾生活要求；

（2）坡耕地治理投資不足，由于國家補助資金標準低，而項目區(qū)地方財政拮據(jù)，配套資金壓力過大；

（3）坡耕地比例較大，對水土流失難以有效遏制，直接影響土地生產(chǎn)力和當?shù)厝罕娚钏降奶岣摺?/p>

3 示范梯田設(shè)計

為了促進黃土高原區(qū)梯田建設(shè)，現(xiàn)以殿市項目區(qū)朱家溝村為例進行梯田設(shè)計分析。朱家溝村總耕地面積259.55 hm2，其中壩溝地6.37 hm2，梯田124.71 hm2，坡耕地128.47 hm2。項目區(qū)梯田設(shè)計標準取10 a 一遇6 h 最大暴雨量81.8 mm，設(shè)計減少徑流90%、減少泥沙95%以上。

3.1 設(shè)計相關(guān)參數(shù)確定

田面不均勻高差應(yīng)小于0.3 m，田面寬度一般10 m 以上，應(yīng)根據(jù)地面坡度、土層厚度等因素，按照坡度緩田面寬，坡度陡田面窄的原則確定；田塊長度應(yīng)隨地形而定，為防止田塊長度過長，徑流集中沖刷，沿縱向每隔30 m～50 m 應(yīng)修橫向軟埝，埝頂應(yīng)低于地??；根據(jù)工程量大小、埂坎占地等因素，確定在5°～10°坡面上修筑田面寬度為20 m～30 m，10°～15°坡面上修筑田面寬度為10 m～15 m。機修梯田斷面要素及含義、斷面標準圖見圖1。

水平梯田斷面要素:α 為原地面坡度，（°）；β 為梯田田坎坡度，（°）；H為梯田田坎高度，m；BL為原坡面斜寬，m；Bm為梯田田面毛寬，m；B為梯田田面凈寬，m；Bn為梯田田坎占地寬，m；b為田埂頂寬，m；b′為田埂底寬，m；h為田埂高度，m。

田坎高度：H=BLsinα=Bmtanα

原坡面斜寬：BL=Hcscα

田坎占地寬：Bn=Hcotβ

田面毛寬：Bm=BLcosα

田面凈寬：B=H（cotα-cotβ）

田坎高度：H=BLsinα=Bmtanα

根據(jù)規(guī)范，梯田田坎為單式，田坎坡度65°，田坎高度根據(jù)公式：H=B/（ctgα-ctgβ）。式中相關(guān)參數(shù)取值見表1。

根據(jù)規(guī)范，采取標準設(shè)計，地埂為梯形斷面，高度取0.5 m，頂寬為0.5 m，內(nèi)坡1∶1，外坡1∶0.5。

單位面積（按公頃）土方量按下式計算：

式中：V為單位面積梯田土方量，m3；H為田坎高度，m。

3.2 典型圖斑設(shè)計

在朱家溝選擇具有代表性的20 號和28 號圖斑作為典型地塊進行梯田設(shè)計。20 號小斑位于朱家溝示范點內(nèi)，面積52.1 hm2，其中：地面坡度為6°的面積11 hm2，地面坡度為7°的面積21.65 hm2，地面坡度為9°的面積9.75 hm2，地面坡度為10°的面積9.7 hm2。共劃分6 個田塊，田坎高在1.8 m～4.12 m 之間，田坎平均高2.85 m，田面寬在13 m～37 m 之間，田面平均寬23.1 m，挖、填方12190 m3，修筑生產(chǎn)道路182 m，植物護埂1.33 km。

28 號小斑位于朱家溝示范點內(nèi)，面積62.5 hm2，地面坡度為5°的面積為5.4 hm2, 地面坡度為13°的面積為51.5 hm2, 地面坡度為15°的面積為5.6 hm2。共劃分10個田塊，田坎高在1.5 m～4.4 m 之間，田坎平均高3.4 m，田面寬在11 m～30 m 之間，田面平均寬14.2 m，挖、填方17788 m3。修筑生產(chǎn)道路285.6 m，植物護埂3.06 km。具體設(shè)計成果見表2、表3。

表2 20 號典型圖斑設(shè)計成果表

表3 28 號圖斑典型設(shè)計成果表

3.3 水平梯田施工方法

水平梯田施工采用機械修筑田面、人工修筑埂坎相結(jié)合的方式進行，主要工序有定線、清基、筑埂、保留表土、修平田面、表土回填等。具體為：根據(jù)梯田斷面設(shè)計的田面斜寬，在中軸線上劃出各臺鹼的基點作為施工線。以各臺梯田的施工線為中心，上下各劃出50 cm～60 cm 寬，作為清基線，清除表土厚約20 cm，暫堆于清基線下方，施工中與整個田面保留表土結(jié)合處理。將清基線內(nèi)的地面翻松約10 cm，清除石礫等雜物，整平，夯實。連臺梯田表土逐臺下移，隔坡梯田將表土取起堆放，待整平后均勻鋪好。采用表土中間堆置法（見圖2），將擬修田面的表土全部取起，堆置在田面中心線位置，寬2 m 左右；將中心線上方田面生土取起，填于下方田面；將堆置在中心線的表土均勻鋪運到整個田面上。

圖2 表土中間堆置法

田坎必須用生土填筑，土中不能夾有石礫、樹根、草皮等雜物。填筑地埂時應(yīng)分層夯實，每層厚25 cm，壓實度不小于90%。在地塊土方挖運工作完成，田面達到基本水平后，采用平田整地推土法，進行表土回鋪工作。用推土鏟推運表土，根據(jù)機頭起伏情況，判斷地面高低進行高鏟低填，倒退拖刀，往返多次，將表土鋪平。在完成表土回鋪后，隨即進行田面耕翻和耙耱，疏松表土，以提高新修梯田蓄水保墑能力，利于作物增產(chǎn)。

3.4 植物護埂工程設(shè)計

為了護坡固埂，減少雨水沖刷，防止垮塌，選擇根系發(fā)達、適應(yīng)性強、栽培技術(shù)簡單、易成活、生長快、好管理的紫花苜蓿為護埂植物，增加裸露田坎的穩(wěn)定性，抵抗雨水沖刷，又可為當?shù)卮迕裎桂B(yǎng)的牲畜提供充足優(yōu)良的飼草，提高經(jīng)濟效益。根據(jù)20 號和28 號圖斑的典型設(shè)計，新修地埂分別為1328.55 m 和3062.5 m，推算項目區(qū)示范點內(nèi)14、30 號等17個圖斑梯田植物護埂長度38.74 km，折合面積6.97 hm2，需苜蓿種子209.2 kg。項目實施后，示范點內(nèi)梯田埂坎植物保護率達100%。

3.5 配套措施設(shè)計

（1）生產(chǎn)道路

為了便于梯田耕作，在建設(shè)梯田工程的同時應(yīng)配套相應(yīng)的生產(chǎn)道路、排水溝、植物護埂等措施。生產(chǎn)道路布設(shè)因地制宜，在低緩的坡上呈斜線形，在陡坡上呈“S”型，采取通梁聯(lián)峁，跨彎連咀，沿溝走邊等方法布設(shè)，統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局，從而滿足生產(chǎn)需要。為了減少耕地占用量，盡量將原道路加以改造修建成生產(chǎn)道路，確定生產(chǎn)道路寬度4.0 m，坡度小于9%，轉(zhuǎn)彎半徑R≥15 m。路基按原土整平夯實，路面采用素土夯實路面，道路鋪筑厚度15 cm，壓路機碾壓。對示范點周邊朱家溝等村的生產(chǎn)道路繼續(xù)綠化，沿新修田塊間生產(chǎn)道路外側(cè)，單行栽植樟子松，穴狀整地，株距3 m。樟子松樹桿高大于1.5 m，樹冠大于0.6 m。項目區(qū)內(nèi)共修生產(chǎn)道路38.74 m，開挖土方量3.48 萬m3；道路綠化2.31 km，栽植樟子松769 株。

（2）排水溝設(shè)計

為進一步完善項目區(qū)排水系統(tǒng)，保障生產(chǎn)道路安全，在示范點重點地路段內(nèi)側(cè)筑漿砌磚排水溝，比降大于5%的路段排水溝底部每隔20 m 修減速隔擋。設(shè)計采用10 a 一遇1 h 最大降強度39.5 mm/h。徑流系數(shù)0.42，集水面積0.035 km2，設(shè)計流量0.16 m3/s。

排水溝斷面尺寸按以下公式計算。

式中：Q為設(shè)計最大流量，0.16 m3/s；A為排水溝斷面面積，排水溝為倒梯型斷面，0.235 m2；C為謝才系數(shù)；R為水力半徑，cm；i為排水溝比降，根據(jù)實際地形條件，計算取7%；χ 為排水溝斷面濕周，m；n為粗糙系數(shù)，砌磚排水溝取0.025。

排水溝斷面采用倒梯型，結(jié)構(gòu)為M7.5 砂漿砌磚，根據(jù)試算法，得到滿足排洪要求的排水溝斷面為：開口0.8 m，深度0.3 m。項目區(qū)共布設(shè)磚砌排水溝3.6 km，開挖土方2028 m3，砂漿砌磚846 m3。

3.6 設(shè)計成果

按照朱家溝20、28 號典型圖斑梯田設(shè)計建設(shè)方法，依次對殿市項目區(qū)147 個圖斑進行設(shè)計建設(shè)。項目區(qū)地面坡度在5°～15°之間，與所選定的典型設(shè)計梯田圖斑地形地貌、地面坡度基本一致，可采用其典型設(shè)計進行項目區(qū)梯田設(shè)計成果推算。根據(jù)梯田設(shè)計計算成果，項目區(qū)共新修梯田面積556.07 hm2；新修生產(chǎn)道路33.78 km；排水溝3.6 km；道路綠化12.4 km；植物護埂38.74 km。機修梯田工程量為219.39 萬m3，投工28.28 萬工日。

4 結(jié)語

特殊的土質(zhì)地貌環(huán)境，使得黃土高原區(qū)坡耕地較多，人地矛盾突出，水土流失嚴重。而梯田既能減少水土流失又能有效改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，攔蓄坡面徑流，保護耕地資源，提高抗災(zāi)能力，為調(diào)整農(nóng)林產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)民生活水平奠定基礎(chǔ)，深受群眾喜愛。文章通過殿市項目朱家溝村地塊探討分析可知，在黃土高原區(qū)進行梯田建設(shè)，要田林路結(jié)合，包括排水溝、護埂綠化等配套設(shè)計要完善，一次建設(shè)整體提高。在施工中要注意工序方法，盡量減少大開大挖亂堆亂放，注重水保措施。項目實施后，年可保水9.98 萬m3，保土7.07 萬t，可新增基本農(nóng)田556.07 hm2，人均基本農(nóng)田達到0.17 hm2，年新增直接經(jīng)濟效益205.8 萬元，可在黃土高原區(qū)進行推廣建設(shè)。