土石山區機械化水平槽整地技術研究

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摘要:近年來，隨著國家對水土流失治理的重視和加大投入，水土流失治理逐漸轉入攻堅階段。在遼寧省西部的低山丘陵區存在大面積的風化及半風化土石質山區，水土流失嚴重，傳統的魚鱗坑等微地形措施保存率差，發揮年限短，很難實現預期的治理效果。根據近兩年的跟蹤觀察，機修水平槽治理模式適宜遼西低山丘陵區風化半風化土石質山區治理，具有良好的生態效益、經濟效益和景觀效益，可作為一項新的治理模式進行推廣，提高小流域水土流失綜合治理的全面性和系統性。

關鍵詞:新型治理模式、水保工程措施、施工工藝

以半風化和風化巖石為基底的荒山，傳統的治理模式主要是人工水平槽及魚鱗坑工程。隨著農村經濟的發展，農村勞動力素質逐年下降，優質的青壯年勞動力大量外流，且勞動力成本的逐年提升。人工水平槽及魚鱗坑工程措施施工不僅面臨投入高、施工難度大、勞動力組織困難等問題。根據近年來針對此類工程的調查，人工水平槽、魚鱗坑在15°以上坡度的3～5a保存率僅為50%～70%，難以起到全面聯網的治理效果，水土流失未能得到根本治理，甚至由于施工對草皮的過度破壞，在一定程度上造成新增水土流失。為此，針對遼西低山丘陵半土石質地貌，以遼寧省北票市為試點，進行了對新型治理模式的試驗和探索。

1項目區概況

北票市屬遼寧省西部低山丘陵區，屬半干旱、半濕潤大陸性季風氣候，年平均降水量為474mm，年平均徑流深為110mm，降水量年季間變化大，年內分配不均勻，多集中在7～9月。多年平均蒸發量為1823mm，相對濕度53%。春季干旱，雨熱同期，日照充足，溫差較大。年極端最低氣溫－28．8℃，年極端最高氣溫+40．5℃，年平均氣溫8．8℃，≥10℃積溫3540℃，年均日照時數2846．7h，無霜期150d，大風日數22d，平均風速2．5m/s，最大凍土深1．2m。由于氣候干旱加上歷史時期的人為破壞形成了大面積的土石質荒山，地表植物以荊條為主，植被蓋度15%～30%，平均土壤厚度為10～20cm，20cm以下多為風化及半風化石質結構。在未采取有效防治措施的情況下，如遇侵蝕性降雨，單次降雨沖刷表土厚度可達3cm以上，由于降水保持能力差，極易產生溝蝕以及山洪，所過之處基巖裸露、寸草不生，更加劇了水土流失，形成惡性循環。

2機修水平槽治理模式介紹

2015—2016年北票市小流域綜合治理工程施工過程中，經過現場全面調查和布局，探索實施機械化水平槽施工方法，即采用小型單斗反鏟挖掘機開挖水平槽。以下府坤頭龍溝小流域、三寶薛臺子小流域、長皋麻子溝小流域、蒙古營大巴溝小流域和大三家興隆溝小流域為試驗點，經過多次現場試驗和研究，結合挖掘機本身的機械特點，最終確定水平槽行間距為4～6m，主槽長2．6m，寬0．6m，副槽寬0．6m，埂寬0．4m，該尺寸在具備更高施工可行性的同時具有更好的水土保持效益。機修水平槽單坑最大蓄水量可達0．9m3，可實現對短歷時強降雨的全部截留。對于遼西地區雨季降雨量集中的特點，可保證暴雨無洪水，雨季清水長流的治理效果。2016年7～8月，朝陽地區降水量集中，雨強大，項目區內的已治理地塊雨水全部得到截留，溝道內溪流不斷一直持續到雨季末，與往年的“大雨有洪水，晴天干河套”的現象形成強烈的對比，直觀地展示了機械水平槽工程的治理效果。水平槽整地結束后，由于坑中會逐漸淤積營養豐富的優質表土，且可保持較好的墑情，槽中可迅速發展為生態優勢帶。根據測量，水平槽單坑年攔蓄土量可達0．1m3左右，保土效果明顯。雨季末時，槽中的1a生草本植物可達30株/m2，局部超過100株/m2，顯示出槽中優良的生長基質。實施水平槽工程的地塊，對比未實施地塊，林草蓋度可提升20%～40%，同時1a生草本如狗尾草等生長效果良好，山杏等落葉喬木成活率可達90%以上，為經濟林果的發展提供基本條件。

3機修水平槽工程與傳統整地工程對比分析

3．1適地性分析

從適地性上來說，傳統人工施工方式對地形的坡度要求不大，但由于是人工施工，對地表的土質要求比較高，土質含巖量過高或者土質過硬都將無法施工，若地表的荊條等矮灌木分部較多同樣會加大施工難度;相比之下，機修水平槽幾乎可適用于各種土類，甚至半風化巖石等，僅在坡度要求方面，略高于人工整地工程，而根據實際施工經驗，高于30°以上的陡坡人工整地工程施工難度同樣較大，且保存率非常低。

3．2工程投資對比分析

從工程投資來說，由于近年來，人工工資的逐年上升，農村勞動力的老齡化趨勢加劇，人工整地工程實際成本可達15000～22500元/hm2，而同質量規格的機械水平槽工程實際成本僅為11250～15000元/hm2，成本相差巨大。

3．3施工組織分析

人工整地工程需要大量的普通勞動力，工程勞動力組織規模可達200人左右，且工程施工地塊主要為山地。目前，水土保持工程施工勞動力主要來自于農村留守老人及婦女，勞動力素質低下，由此帶來的安全風險，組織風險巨大，部分地方常出現即使工資開的很高，仍然招不到工的現象。工程設計施工過程中，建設單位、基層政府面對的社會組織壓力巨大，因此，人工整地工程目前僅小規模的布設，完全拋棄了過去大規模組織人力進行治理的情況。相對的，機械水平槽僅需7～11臺小型挖掘機就可在1～2個月內完成133hm2左右的水平槽工程施工，施工組織難度大大簡化。

3．4工程質量控制

人工整地工程的埂坎主要為人工拍實或壓實，密實度較低，而且工程質量受勞動力個人素質影響較大，工程質量控制難度大。機械水平槽工程采用挖掘機斗進行拍實操作，操作簡單，密實度高，可一次性達到設計密實度要求，由于施工人員較少，工程質量控制較為容易。

3．5程蓄水保土能力

人工整地工程受勞動力限制，坑槽的深度較淺，一般蓄水深度為10～20cm，而機械水平槽蓄水深度可達40cm，完全可滿足5a一遇6h最大降雨，同時由于機械水平槽埂坎密實度高，遇到局部強降水時，抗風險能力更高，蓄水達到超高線以后，仍然可以保證埂坎不坍塌，繼續發揮優良的蓄水性能。

3．6工程發揮效益時間

根據近年來的調查，人工整地工程的保存時間約為1～3a，若遇到強降水，往往出現大面積損毀，而機械水平槽工程已實施多年，截止目前，已經歷多場超設計標準強降雨，但未出現大面積自然損毀現象。詳見表1.綜上所述，經過北票市多年的試驗和探索，機修水平槽工程已經在試驗區獲得了較大的治理成效，作為一種成熟的治理模式，不但存在立竿見影的短期水土流失防治效果，更能從根本上改變山地微生態系統，促進植物群落良性發展，具備較高的生態效益和社會效益，以及潛在的經濟效益。

作者：付彥鵬 單位：北票市水土保持局