土石山区机械化水平槽整地技术研究

摘要:近年来，随着国家对水土流失治理的重视和加大投入，水土流失治理逐渐转入攻坚阶段。在辽宁省西部的低山丘陵区存在大面积的风化及半风化土石质山区，水土流失严重，传统的鱼鳞坑等微地形措施保存率差，发挥年限短，很难实现预期的治理效果。根据近两年的跟踪观察，机修水平槽治理模式适宜辽西低山丘陵区风化半风化土石质山区治理，具有良好的生态效益、经济效益和景观效益，可作为一项新的治理模式进行推广，提高小流域水土流失综合治理的全面性和系统性。

关键词:新型治理模式、水保工程措施、施工工艺

以半风化和风化岩石为基底的荒山，传统的治理模式主要是人工水平槽及鱼鳞坑工程。随着农村经济的发展，农村劳动力素质逐年下降，优质的青壮年劳动力大量外流，且劳动力成本的逐年提升。人工水平槽及鱼鳞坑工程措施施工不仅面临投入高、施工难度大、劳动力组织困难等问题。根据近年来针对此类工程的调查，人工水平槽、鱼鳞坑在15°以上坡度的3～5a保存率仅为50%～70%，难以起到全面联网的治理效果，水土流失未能得到根本治理，甚至由于施工对草皮的过度破坏，在一定程度上造成新增水土流失。为此，针对辽西低山丘陵半土石质地貌，以辽宁省北票市为试点，进行了对新型治理模式的试验和探索。

1项目区概况

北票市属辽宁省西部低山丘陵区，属半干旱、半湿润大陆性季风气候，年平均降水量为474mm，年平均径流深为110mm，降水量年季间变化大，年内分配不均匀，多集中在7～9月。多年平均蒸发量为1823mm，相对湿度53%。春季干旱，雨热同期，日照充足，温差较大。年极端最低气温－28．8℃，年极端最高气温+40．5℃，年平均气温8．8℃，≥10℃积温3540℃，年均日照时数2846．7h，无霜期150d，大风日数22d，平均风速2．5m/s，最大冻土深1．2m。由于气候干旱加上历史时期的人为破坏形成了大面积的土石质荒山，地表植物以荆条为主，植被盖度15%～30%，平均土壤厚度为10～20cm，20cm以下多为风化及半风化石质结构。在未采取有效防治措施的情况下，如遇侵蚀性降雨，单次降雨冲刷表土厚度可达3cm以上，由于降水保持能力差，极易产生沟蚀以及山洪，所过之处基岩裸露、寸草不生，更加剧了水土流失，形成恶性循环。

2机修水平槽治理模式介绍

2015—2016年北票市小流域综合治理工程施工过程中，经过现场全面调查和布局，探索实施机械化水平槽施工方法，即采用小型单斗反铲挖掘机开挖水平槽。以下府坤头龙沟小流域、三宝薛台子小流域、长皋麻子沟小流域、蒙古营大巴沟小流域和大三家兴隆沟小流域为试验点，经过多次现场试验和研究，结合挖掘机本身的机械特点，最终确定水平槽行间距为4～6m，主槽长2．6m，宽0．6m，副槽宽0．6m，埂宽0．4m，该尺寸在具备更高施工可行性的同时具有更好的水土保持效益。机修水平槽单坑最大蓄水量可达0．9m3，可实现对短历时强降雨的全部截留。对于辽西地区雨季降雨量集中的特点，可保证暴雨无洪水，雨季清水长流的治理效果。2016年7～8月，朝阳地区降水量集中，雨强大，项目区内的已治理地块雨水全部得到截留，沟道内溪流不断一直持续到雨季末，与往年的“大雨有洪水，晴天干河套”的现象形成强烈的对比，直观地展示了机械水平槽工程的治理效果。水平槽整地结束后，由于坑中会逐渐淤积营养丰富的优质表土，且可保持较好的墒情，槽中可迅速发展为生态优势带。根据测量，水平槽单坑年拦蓄土量可达0．1m3左右，保土效果明显。雨季末时，槽中的1a生草本植物可达30株/m2，局部超过100株/m2，显示出槽中优良的生长基质。实施水平槽工程的地块，对比未实施地块，林草盖度可提升20%～40%，同时1a生草本如狗尾草等生长效果良好，山杏等落叶乔木成活率可达90%以上，为经济林果的发展提供基本条件。

3机修水平槽工程与传统整地工程对比分析

3．1适地性分析

从适地性上来说，传统人工施工方式对地形的坡度要求不大，但由于是人工施工，对地表的土质要求比较高，土质含岩量过高或者土质过硬都将无法施工，若地表的荆条等矮灌木分部较多同样会加大施工难度;相比之下，机修水平槽几乎可适用于各种土类，甚至半风化岩石等，仅在坡度要求方面，略高于人工整地工程，而根据实际施工经验，高于30°以上的陡坡人工整地工程施工难度同样较大，且保存率非常低。

3．2工程投资对比分析

从工程投资来说，由于近年来，人工工资的逐年上升，农村劳动力的老龄化趋势加剧，人工整地工程实际成本可达15000～22500元/hm2，而同质量规格的机械水平槽工程实际成本仅为11250～15000元/hm2，成本相差巨大。

3．3施工组织分析

人工整地工程需要大量的普通劳动力，工程劳动力组织规模可达200人左右，且工程施工地块主要为山地。目前，水土保持工程施工劳动力主要来自于农村留守老人及妇女，劳动力素质低下，由此带来的安全风险，组织风险巨大，部分地方常出现即使工资开的很高，仍然招不到工的现象。工程设计施工过程中，建设单位、基层政府面对的社会组织压力巨大，因此，人工整地工程目前仅小规模的布设，完全抛弃了过去大规模组织人力进行治理的情况。相对的，机械水平槽仅需7～11台小型挖掘机就可在1～2个月内完成133hm2左右的水平槽工程施工，施工组织难度大大简化。

3．4工程质量控制

人工整地工程的埂坎主要为人工拍实或压实，密实度较低，而且工程质量受劳动力个人素质影响较大，工程质量控制难度大。机械水平槽工程采用挖掘机斗进行拍实操作，操作简单，密实度高，可一次性达到设计密实度要求，由于施工人员较少，工程质量控制较为容易。

3．5程蓄水保土能力

人工整地工程受劳动力限制，坑槽的深度较浅，一般蓄水深度为10～20cm，而机械水平槽蓄水深度可达40cm，完全可满足5a一遇6h最大降雨，同时由于机械水平槽埂坎密实度高，遇到局部强降水时，抗风险能力更高，蓄水达到超高线以后，仍然可以保证埂坎不坍塌，继续发挥优良的蓄水性能。

3．6工程发挥效益时间

根据近年来的调查，人工整地工程的保存时间约为1～3a，若遇到强降水，往往出现大面积损毁，而机械水平槽工程已实施多年，截止目前，已经历多场超设计标准强降雨，但未出现大面积自然损毁现象。详见表1.综上所述，经过北票市多年的试验和探索，机修水平槽工程已经在试验区获得了较大的治理成效，作为一种成熟的治理模式，不但存在立竿见影的短期水土流失防治效果，更能从根本上改变山地微生态系统，促进植物群落良性发展，具备较高的生态效益和社会效益，以及潜在的经济效益。

作者：付彦鹏 单位：北票市水土保持局