黑龍江省侵蝕溝連續(xù)式柳編跌水治理模式分析

楊慶楠　徐金忠　殷哲　李博　高士軍

［關(guān)鍵詞］侵蝕溝；連續(xù)式柳編跌水；東北黑土區(qū)；黑龍江省

［摘要］連續(xù)式柳編跌水是利用柳條從溝頭至溝尾連續(xù)編制柳跌水的一種成熟的侵蝕溝治理模式，具有施工工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低、植被恢復(fù)快、抗沖刷、防護(hù)效果好、后期養(yǎng)護(hù)要求低等優(yōu)勢(shì)。以拜泉縣建國(guó)小流域侵蝕溝治理為例，介紹了連續(xù)式柳編跌水治理模式的適用范圍與對(duì)象、模式組成及措施布設(shè)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并進(jìn)行了效益分析。

［中圖分類號(hào)］ S157.1［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1000－0941（2023）08－0014－03

黑龍江省是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地和生態(tài)安全屏障區(qū)，其黑土資源關(guān)系國(guó)家糧食安全與生態(tài)安全[1]。根據(jù)《東北黑土地保護(hù)規(guī)劃綱要（2017—2030年）》，東北典型黑土區(qū)耕地面積約0.185億hm2，其中黑龍江省為0.104億hm2，占比56%。由于重用輕養(yǎng)和土壤侵蝕，黑土區(qū)土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量不斷退化[2]，因此黑土地保護(hù)已迫在眉睫。水土流失是制約黑土地保護(hù)的重要因素之一，而溝道侵蝕是水土流失最嚴(yán)重的表現(xiàn)形式[3]。侵蝕溝持續(xù)發(fā)展不僅吞噬黑土資源，而且降低機(jī)械化作業(yè)效率，阻礙了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。根據(jù)2011年全國(guó)水利普查數(shù)據(jù)，黑龍江省共有侵蝕溝11.55萬(wàn)條，其中發(fā)展溝9.80萬(wàn)條，侵蝕溝數(shù)量眾多，且80%以上發(fā)生在耕地上。侵蝕溝在長(zhǎng)、寬、深三個(gè)維度上發(fā)展迅速，對(duì)黑土地保護(hù)和黑土糧倉(cāng)造成嚴(yán)重威脅。2022年，黑龍江省以總河湖長(zhǎng)第6號(hào)令印發(fā)《黑龍江省侵蝕溝治理專項(xiàng)行動(dòng)方案》，“十四五”期間需完成侵蝕溝治理2.53萬(wàn)條，是“十三五”期間治理數(shù)量的24倍，僅2022年侵蝕溝治理總投資就達(dá)22億元，投資龐大，治理任務(wù)艱巨。

面對(duì)加快推進(jìn)黑土耕地侵蝕溝綜合治理、切實(shí)保護(hù)好黑土耕地寶貴資源的迫切需求，基于黑龍江省水土流失防治“兩帶三片”空間格局，黑龍江省遵循分區(qū)實(shí)施、因溝施策、一溝一策、綜合布設(shè)的原則，工程措施和植物措施相結(jié)合，遏制侵蝕溝持續(xù)發(fā)展，使其變成穩(wěn)定且生態(tài)良好的徑流導(dǎo)排通道。根據(jù)《水利部2020年成熟適用水利科技成果推廣清單》，侵蝕溝綜合治理要遵從生態(tài)恢復(fù)理念，尋求治理效果好、植被恢復(fù)快、成本造價(jià)低的治理措施，因此連續(xù)式柳編跌水作為一種能夠充分利用區(qū)域水土資源、生物資源，集工程技術(shù)與生態(tài)修復(fù)為一體的柔性侵蝕溝治理技術(shù)，具有明顯的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。連續(xù)式柳編跌水是為防止溝頭前進(jìn)、溝底下切和溝岸擴(kuò)張，以柳條為主要材料，在侵蝕溝溝頭修建的排水式、斜坡式消能建筑物[4]。它避免了蓄水式溝頭防護(hù)清淤費(fèi)時(shí)費(fèi)工的缺點(diǎn)，又因當(dāng)?shù)厥a(chǎn)柳條，可就地取材，經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng)，加之柳條成活率、年生物產(chǎn)量高，可快速形成植物封溝的良好狀態(tài)，在黑龍江省拜泉縣等地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的治理效果。

1連續(xù)式柳編跌水治理模式

連續(xù)式柳編跌水治理模式是以連續(xù)式柳編跌水措施為主的侵蝕溝綜合防治措施體系，有助于形成溝底綠色過(guò)水通道。

1.1適用范圍與對(duì)象

連續(xù)式柳編跌水治理模式主要適用于松嫩平原東部水蝕綜合治理片及三江平原水蝕綜合治理片中溝道落差大于2 m、土質(zhì)條件良好、溝緣外側(cè)有一定延展空間且正在發(fā)育的中小型侵蝕溝的綜合防治，主要適用區(qū)域包括齊齊哈爾市、綏化市、哈爾濱市、佳木斯市、雙鴨山市等。

1.2模式組成及措施布設(shè)

連續(xù)式柳編跌水治理模式由溝道整形、修建溝邊埂、修筑連續(xù)式柳編跌水、造林植草等措施組成。首先，對(duì)溝頭、溝坡和溝底削坡整形，為連續(xù)式柳編跌水施工和造林植草做好立地準(zhǔn)備；其次，溝岸修建溝邊埂，在溝坡、溝底植被建設(shè)前有效控制坡面和上游地表徑流從兩側(cè)溝岸進(jìn)入溝道，減少溝坡沖刷造成水土流失和對(duì)未穩(wěn)固柳編跌水段建植的影響；再次，溝道全面（溝頭至溝尾）修筑連續(xù)式柳編跌水；最后，溝坡造林植草，達(dá)到穩(wěn)定溝道、恢復(fù)生態(tài)的目的。拜泉縣某侵蝕溝連續(xù)式柳編跌水治理模式布局示意見(jiàn)圖1。

1.3設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）削坡整形。在溝頭和溝坡坍塌或較陡處，以及溝底處進(jìn)行系統(tǒng)整形，溝頭落差較大時(shí)應(yīng)先將溝頭削坡至穩(wěn)定坡度，溝坡削坡坡比宜為1∶2或1∶3，注意削坡段和未削坡段的連接處要自然順接、平整，不能出現(xiàn)明顯凸凹。

2）修建溝邊埂。在侵蝕溝溝邊布設(shè)溝邊埂，將坡面徑流沿溝邊埂引導(dǎo)至溝邊低洼處或已修筑跌水的支溝溝頭處，由此進(jìn)入侵蝕溝或下游流水通道。

3）修筑連續(xù)式柳編跌水。在溝槽內(nèi)自溝尾至溝頭沿溝道縱坡向上逐級(jí)鋪設(shè)柳條，修筑連續(xù)式柳編跌水，對(duì)溝內(nèi)徑流進(jìn)行消能排導(dǎo)。在各支溝溝頭和溝邊低洼處，結(jié)合溝邊埂或地形鋪設(shè)多個(gè)跌水通道，以分散疏導(dǎo)匯水區(qū)來(lái)水。

4）造林植草。在溝坡實(shí)施工程整地，栽植溝坡防護(hù)林和植草。為保障柳條成活率，在鋪設(shè)連續(xù)式柳編跌水前，宜在整形后的溝槽內(nèi)填鋪一層廄糞或熟化土。柳條鋪設(shè)完成后，應(yīng)在柳條上方覆蓋表土并壓實(shí)，覆土后上凍前澆一遍透水。

2應(yīng)用實(shí)例

2.1基本情況

拜泉縣2011年開(kāi)始在建國(guó)小流域?qū)嵤┮赃B續(xù)式柳編跌水為主的侵蝕溝綜合防治體系建設(shè)。建國(guó)小流域位于黑龍江省中部黑土核心區(qū)，地處小興安嶺余脈向松嫩平原過(guò)渡地帶，地形以丘陵漫崗為主，年均降水量490 mm。以2016年建國(guó)小流域內(nèi)實(shí)施連續(xù)式柳編跌水治理的某侵蝕溝為例，實(shí)例溝道長(zhǎng)度240 m，平均溝寬15 m，平均溝深2.0 m，溝頭落差2.2 m，溝底比降6%，溝道面積0.32 hm2。

2.2措施布設(shè)

主要治理措施有溝道削坡、修筑連續(xù)式柳編跌水、造林等。溝道削坡：對(duì)溝道兩側(cè)溝坡采取全面削坡整形，削坡土方量0.41萬(wàn)m3。修筑連續(xù)式柳編跌水：在削坡整形后的溝底修筑連續(xù)式柳編跌水240 m，消減進(jìn)入溝道的徑流勢(shì)能，形成植物防沖通道。造林：在溝坡栽植小黑楊，采取穴狀整地，尺寸0.5 m×0.5 m，株行距1.5 m×2.0 m，實(shí)施造林面積0.32 hm2。

2.3施工工藝

1）溝槽開(kāi)挖。利用鉤機(jī)沿原溝道流水線位置挖成水平寬2.2 m（或4.4 m，根據(jù)溝道寬度確定）、深0.5 m的溝槽，并將挖出土方放至溝槽兩側(cè)，以備后用。

2）定樁。從垂直鋪柳溝槽中心線方向距鋪柳溝槽末端（下游）10 cm處開(kāi)始打樁，在鋪柳溝槽兩邊預(yù)留50 cm，用于后期鋪設(shè)柳條龍，樁間距50 cm，均勻布設(shè)木樁，行間距宜為150 cm，見(jiàn)圖2。

3）鋪柳條枕、柳條。從溝道下游向上游布設(shè)，在鋪柳溝槽末端（下游）沿垂直水流方向鋪柳條枕，柳條枕長(zhǎng)度與鋪柳溝槽寬度相等，用鐵絲將柳條枕固定于木樁上，覆蓋土；在柳條枕上鋪設(shè)一層柳條，柳條根部順?biāo)鞣较虿⒕o靠鋪柳溝槽末端（下游）；在柳條上對(duì)應(yīng)的木樁位置再鋪柳條枕，用鐵絲將柳條枕固定于木樁上。依此類推，逐級(jí)鋪設(shè)到鋪柳溝槽封頭處，見(jiàn)圖3。

4）封頭。在鋪柳末端（溝頭處）進(jìn)行封頭處理，在鋪柳溝槽內(nèi)距溝槽頂端10 cm、垂直水流中心線方向開(kāi)挖寬20 cm、深20 cm的凹槽，長(zhǎng)度與鋪柳溝槽寬度相等；在凹槽內(nèi)放入直徑20 cm的柳條捆，用木樁固定，樁距同上級(jí)；在上面鋪一層厚10 cm的柳條，鋪柳根部緊靠鋪柳溝槽頂端，在相應(yīng)位置再鋪直徑20 cm的柳條捆，用鐵絲固定；最末兩級(jí)間柳條做切梢處理，長(zhǎng)度應(yīng)為最末兩級(jí)樁距加20 cm。

5）鋪設(shè)柳條龍。封頭后，在鋪柳溝槽內(nèi)兩側(cè)預(yù)留處鋪設(shè)柳條龍，長(zhǎng)度同鋪柳溝槽長(zhǎng)度；打樁釘牢柳條龍，樁間距75 cm，用鐵絲把柳條龍固定在木樁上，之后全面覆蓋厚10～15 cm表土，并踏實(shí)。

6）覆土、澆水。柳條龍鋪設(shè)后，利用剝離的表土進(jìn)行覆蓋，人工整平踏實(shí)，并澆一遍透水。

7）注意事項(xiàng)。用鐵絲固定鋪柳時(shí)不宜過(guò)緊，以人工踩踏不發(fā)生位移為宜；跌水四周插柳；楊樹(shù)樁亦可代替木樁，打樁時(shí)應(yīng)將楊樹(shù)根部端向下；每次大雨或暴雨后要及時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)損毀后及時(shí)修復(fù)，以保證柳條正常成活[4]。

3效益分析

1）蓄水保土效益。侵蝕溝實(shí)施連續(xù)式柳編跌水后，溝底鋪滿柳條可減少地表徑流對(duì)溝底的沖刷，同時(shí)植物根系作用增加了徑流入滲，蓄水保土、減流減沙效果十分顯著。上文實(shí)例侵蝕溝治理后蓄水保土能力逐年提升，至2020年單溝平均年蓄水量696 m3、保土量131 t，較2016年分別提高27%和6%。

2）經(jīng)濟(jì)效益。與黑龍江省普遍使用的格賓石籠、塊石相比，柳條價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，便于就近就地取材，應(yīng)用成本低。拜泉縣多年來(lái)侵蝕溝治理以連續(xù)式柳編跌水措施為主。根據(jù)2020—2022年實(shí)施的侵蝕溝治理工程，單條侵蝕溝連續(xù)式柳編跌水措施費(fèi)用在15萬(wàn)～20萬(wàn)元，與常規(guī)格賓石籠侵蝕溝治理措施相比可節(jié)約投資50%，且溝底柳條成活后正常長(zhǎng)勢(shì)下每3 a可以進(jìn)行1次平茬，其柳條可以為侵蝕溝治理提供原材料，滿足大規(guī)模治理需求。

3）社會(huì)效益。連續(xù)式柳編跌水實(shí)施后侵蝕溝發(fā)育被遏制，溝道不再因溝頭溯源侵蝕前進(jìn)而增加長(zhǎng)度，溝岸不再因坍塌擴(kuò)張而吞噬耕地或農(nóng)田作業(yè)路，溝頭和溝岸邊坡穩(wěn)定，溝底侵蝕基準(zhǔn)面提高，保護(hù)黑土耕地不減少。連續(xù)式柳編跌水從溝頭布設(shè)至溝尾，面積大，柳條生長(zhǎng)速度快，地上年生物量增長(zhǎng)快，根據(jù)水土保持工程建成移交地方后“誰(shuí)受益、誰(shuí)管護(hù)”的原則，可增加農(nóng)民收入。

4）生態(tài)效益。侵蝕溝連續(xù)式柳編跌水治理模式為溝底鋪設(shè)柳條建設(shè)植被，溝底水分條件好，柳條成活率高，植被恢復(fù)快，充分契合植物措施優(yōu)先、植物封溝的生態(tài)恢復(fù)理念，與溝坡溝岸的喬灌木形成了立體溝道防護(hù)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的導(dǎo)排水通道。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張愛(ài)玲，鐘云飛，陳祥偉.黑龍江省拜泉縣水土保持新進(jìn)展與效益評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào)，2018，38（1）：276-280，286.

[2] 許文旭，楊獻(xiàn)坤，崔斌，等.東北黑土區(qū)典型坡耕地土層厚度及退化程度分析[J].中國(guó)水土保持科學(xué)，2021，19（3）：28-36.

[3] PIMENTEL D， BURGUESS M.Soil erosion threatens food production[J].Agriculture，2013，3（3）：443-463.

[4] 黑龍江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.連續(xù)式柳編跌水侵蝕溝治理技術(shù)規(guī)范：DB23/T 1808—2016[S].哈爾濱：黑龍江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2016：6.

收稿日期：2023-03-10

基金項(xiàng)目： 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“漫川漫崗水蝕區(qū)土壤侵蝕防治的保護(hù)性利用模式”（2021YFD1500805）；黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“黑土區(qū)切溝變化特征對(duì)融雪侵蝕的響應(yīng)”（LH2020D018）

第一作者：楊慶楠（1988—），女，黑龍江賓縣人，工程師，碩士，主要從事水土保持相關(guān)研究。

通信作者：高士軍（1966—），男，黑龍江密山人，教授級(jí)高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事農(nóng)田水利、水土保持等相關(guān)研究。

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（責(zé)任編輯李楊楊）