雙埂帶水土保持方法
2023-12-10 03:26:46 1
雙埂帶水土保持方法
【專利摘要】雙埂帶水土保持方法，它屬於農業生產【技術領域】，具體涉及一種坡面水土流失防治的水土保持方法。本發明目的是為了解決現有低山丘陵區沿山體開墾的坡耕地，因土層薄，水土流失造成耕地水分脅迫加重，表土剝離，侵蝕溝毀損農田，制約農機作業，導致農田生產力下降，甚至難以繼續耕種的問題。方法：一、雙埂帶規格的確定；二、埂帶放線；三、雙埂帶間距的確定；四、雙埂帶修築；五、雙埂帶植物的栽植。本發明雙埂帶水土保持方法適用於低山丘陵區水土流失嚴重的坡耕地的水土流失防治。
【專利說明】雙埂帶水土保持方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於農業生產【技術領域】，具體涉及一種坡面水土流失防治的水土保持方法。
【背景技術】
[0002]水土流失是世界上的主要災害之一，它破壞土地資源，造成生產力衰退和淤積；消耗有限水資源，形成乾旱、洪澇等災害，引起生態環境惡化，嚴重威脅著人類的生存和發展，成為各國普遍關注的問題。無論是發展中國家還是發達國家都不同程度地存在水土流失這一問題，且有向繼續惡化的方向發展的趨勢。據聯合國糧農組織估算，全球發生水土流失的土地面積高達2500萬km2，佔陸地總面積的16.7%，每年流失土壤260億t。我國水土流失面積為356萬km2，佔國土面積的三分之一。水土流失已成為造成土地退化的最主要原因之一，嚴重威脅著寶貴的表土資源和社會的可持續發展。
[0003]東北黑土區是我國最重要的糧食廣區和最大的商品糧基地，承擔我國50%以上城市人口糧食需求。但該區域出現了黑土嚴重退化問題，尤其是水土流失，加劇了土壤退化，損毀農田，嚴重損害了黑土農業的可持續發展，並威脅著東北商品糧基地地位。目前東北黑土區的水土流失面積27.6萬km2，佔土地總面積的26.8%，主要發生在已開墾的坡耕地，而且水土流失仍在發展，強度增加，面積不斷擴大；導致黑土層變薄；侵蝕溝的數量、深度和寬度均有增加的趨勢。東北黑土區被國家列為急需治理的三個區域之一。因此，加強佔農田面積60%以上的東北黑土區坡耕地水土保持建設，提升黑土坡耕地地力，是確保黑土農田的可持續發展和實現糧食增產能力建設的根本所在。
[0004]當前世界各國都在探討治理措施，尤其我國黑土侵蝕區，採用成本低而成效顯著的治理辦法已成為今後一段時期內的趨勢。坡耕地的治理主要採用梯田、地埂植物帶和改壟等工程措施，縮短坡面地表徑流坡長，復平壟向坡度，層層攔截地表徑流；延長徑流行走路程，增加入滲時間，其主要目標是通過減少地表徑流和延長徑流地表流動時間來降低土壤流失，增加土壤水分，實現水土保持的目的，現已形成了一整套行之有效的適用於東北黑土區坡耕地水土保持的技術與模式，並納入了 2009年水利部頒布的《黑土區水土流失綜合防治技術標準》(SL446-2009)。
[0005]東北主要由松嫩、三江和遼河三大平原以及長白山、大興安嶺和小興安嶺三大山脈組成，耕地主要集中在三大平原，除松嫩平原中北部漫川漫崗黑土區多為7度以下的坡耕地外，其他平原區域耕地較為平緩。新中國成立後，森林過度砍伐，三大山脈原始森林砍伐殆盡，低山丘陵區開墾了大量農田，絕大部分農田為坡耕地，其特點是坡度在5°?15°居多，土層薄，多在1cm?30cm，下層為風化石或礫石，水土流失更為嚴重，溝壑密度大，土壤侵蝕強度高，經常發生山洪，有的地方甚至出現泥石流。這些山區居住著地方農民和森工系統的林場，當前國家實施了天保工程，全面禁伐，種植農作物已成為他們的主要生活來源，一方面土地越種越瘦，部分已不能耕種；另一方面當地居民難以找到其他生存出路；此外國家糧食安全不容樂觀，難以將這部分耕地退出還林還草。因此，低山丘陵區農業可持續發展道路是惟一的出路，只能實施農田水土保持生態建設，水土資源在保護的基礎上開展農業生產。
[0006]黑龍江省穆稜市位於長白山系老爺嶺山脈，地域內山多水闊，地貌特徵為「九山半水半分田」，雖地處山區農業人口佔總人口的56 %，現有耕地面積78.3萬畝，90 %為坡耕地，面蝕和溝蝕均為東北黑土區最為嚴重的區域之一，多發生山洪，造成鐵路停運，道路中斷，1991年市政府所在地八面通鎮發生山洪，三分之一城區被淹，火車停運3天。每年都有部分耕地沙石裸露而棄耕。嚴重的水土流失已引起當地政府的高度重視，水土保持生態建設列為一把手工程，20多年實踐中，探索出一種因山地土層薄難以修築梯田替代技術，在複合式植物帶的基礎上，自主創新研發了雙埂帶水土保持技術，兼顧了保水保土和適當排水，有效地控制了山坡農田的水土流失，為東北黑土區低山丘陵區水土流失綜合治理提供了有效模式，該項技術可在我國山區坡耕地推廣應用。
【發明內容】
[0007]本發明目的是為了解決現有低山丘陵區沿山體開墾的坡耕地，因土層薄(<30cm)，坡度較大(5°以上)，水土流失造成耕地水分脅迫加重，表土剝離，侵蝕溝毀損農田，制約農機作業，導致農田生產力下降，甚至難以繼續耕種的問題，而提供一種雙埂帶水土保持方法。
[0008]雙埂帶水土保持方法，具體是按以下步驟完成的:
[0009]一、雙埂帶規格的確定:修築兩個地埂保證平行，且兩個地埂的斷面相同，地埂頂寬a,單位m,地埂底寬A,單位m,地埂高度H,單位m,兩個地埂的間距B,單位m ；
[0010]步驟一中所述的地埂頂寬a = 0.5m ;步驟一中所述的地埂底寬A = 1.7m ;步驟一中所述的地埂高度H = 0.6m ;步驟一中所述的兩個地埂的間距B = Im ;
[0011]二、埂帶放線:在坡耕地中部的最高處，按1/200?1/300的比降定第一條線，大彎就勢，小彎取直，間隔30m打標誌樁,轉彎處加密到1m打標誌樁；
[0012]三、雙埂帶間距的確定:按防禦十年一遇6小時暴雨強度徑流係數為0.7的徑流量設計，依據當地十年一遇6小時最大暴雨量、地埂所在坡面坡度、地埂高度和地埂斷面面積計算每公頃修築雙埂帶長度，再以每公頃面積除以每公頃修築雙埂帶長度，得出雙埂帶間距；
[0013]①十年一遇6小時最大暴雨量H6由當地歷史氣象數據計算獲取；
[0014]②每公頃徑流量的確定，利用下式:
[0015]W = H6SCr
[0016]式中:
[0017]W—為每公頃徑流量，
[0018]H6一為十年一遇6小時最大暴雨量，
[0019]S一公頃面積10000平方米，
[0020]Cr一徑流係數，取0.7，
[0021]③每延長米攔洪量的計算，採用公式:
I i TT2\
[0022]Q =--；As +(Η + Β)Η
2Is J
[0023]式中:
[0024]Q—每延長米攔洪量，單位m3，
[0025]H—地埂高度，單位m，
[0026]S—原地面坡度正切值，tga，地埂所在坡面坡度α，°，
[0027]As—地埂斷面面積，所修地埂的規格為:地埂頂寬a，單位m，地埂底寬Α，單位m，地埂高度H，單位m，
[0028]④每公頃修築雙埂帶長度計算，採用公式:
[0029]L = W/Q
[0030]式中:
[0031]L一為每公頃修築雙埂帶長度，單位m，
[0032]Q—為每延長米雙埂帶攔洪量，單位m3，
[0033]W—為每公頃徑流量，單位m3，
[0034]⑤雙埂帶間距I的計算，按公式計算:
[0035]I = S/L
[0036]式中:
[0037]I一為雙埂帶間距，單位m，
[0038]S—為每公頃面積10000m2，
[0039]L一為每公頃修雙埂帶長度，單位m ；
[0040]四、雙埂帶修築:在每年的秋收後或春季整地播種前，首先利用旋耕機旋平，再用鏈軌拖拉機牽引築埂犁按步驟一設定兩個地埂的間距B修築平行地埂，用人工或機械剝離築埂區表土，將其置於兩側，用雙埂兩側和埂間生土築埂並拍實，至達到步驟一設定的規格為止，即地埂斷面尺寸達到單埂上寬a、上寬A、埂高H的設計標準，然後將表土復原，在兩埂間修築間距D為5?1m,垂直於地埂的土擋，土擋上寬m,單位m, 土擋下寬M,單位m, 土擋高h，單位m ；
[0041]步驟四中所述的土擋上寬m = 0.2m ;步驟四中所述的土擋下寬M = 0.4m ;步驟四中所述的土擋高h = 0.3m ;
[0042]五、雙埂帶植物的栽植:春季在兩個地埂的頂部栽種苗木；
[0043]步驟五中所述的苗木為草本植物或灌木植物。
[0044]本發明的優點是:
[0045]一、本發明主要針對低山區山體開墾為農田後，對於坡度大於5°，土層厚度小於30cm的坡耕地，遵照水利部頒發的《黑土區水土流失綜合防治技術標準》(SL446-2009)，5°?15°的坡耕地應修築梯田，由於土層下為風化石和大的碌石,不能修築水平梯田，只能修坡式梯田。修築坡式梯田需挖土築埂，但由於下層為風化石和大的礫石，多難以挖掘，即使部分能夠挖掘，用風化石修築的梯田埂攔截徑流的能力弱，易被衝毀。黑龍江省穆稜市的水土保持工作者通過20多年的實踐，綜合地埂和梯田技術，創新研發出本雙埂帶技術，在較淺的挖掘基礎上，修築兩埂夾一溝，替代梯田，起到了良好的水土保持效果，並逐漸應用，現已實施了 10萬餘畝，並在其他縣市的低山丘陵區應用。
[0046]_■、本發明在水土保持建設中少有的將保水和排水有機結合，在現彳丁的坡耕地水土保持技術中改壟、地埂植物帶和梯田等都是通過降低地表徑流流向的坡降、以埂阻斷徑流進而增加地表水入滲時間來保水，以及降低地表徑流流速來較少土壤流失。而在上坡山開墾的農田坡度相對較大，修築的單地埂和梯田埂多數時間能夠起到很好的保水作用，但遇強暴雨時匯流時間短，流量大，衝刷力強，常被衝斷，形成水線，打出侵蝕溝。修築雙埂帶，平時能夠阻隔地表徑流，在遇強暴雨時地表徑流漫過上部的第一個埂，進入雙埂帶間的溝中，沿溝小坡降流動，被溝中修築的垂直於雙埂的間隔土埂阻攔，降低流速，削減衝刷力，緩慢排到侵蝕溝中，在流出田面，以此實現對坡面不侵蝕或小的侵蝕。
[0047]三、本發明是退耕還林的新模式，修築後的雙埂帶上栽種水保植物，多以灌木為主，治理後的山體坡耕地，在等高種植的基礎上，間隔20?40m修築的一條條平行雙埂帶，被灌木所覆蓋，形成一條條樹木帶，在樹木帶中間是水保生態可持續種植的農田。治理後的山體坡耕地區雙埂帶(林地)佔地10-20%，農田佔地80-90%。
[0048]四、本發明是以機械作業為主，人工為輔，操作相對簡單，工程造價較低，簡單易行。
[0049]五、本發明的水土保持技術是在黑龍江省穆稜市水土流失綜合治理中不斷總結創新研發出的，不但適用於東北低山區，還可在我國其他類似山區水土保持生態建設中應用，是我國低山區高質量可持續利用農田建設的新模式，對國家糧食生產能力建設，具有重要的意義。
[0050]本發明雙埂帶水土保持方法適用於低山丘陵區水土流失嚴重的坡耕地的水土流失防治。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0051]圖1是【具體實施方式】一雙埂帶的橫向截面示意圖，其中a表示雙埂帶中單埂的地埂頂寬，A表示雙埂帶中單埂的地埂底寬，B表示兩個地埂的間距，H表示雙埂帶中單埂的地埂高度，α表示地埂所在坡面坡度，O表示原坡面地表面。
【具體實施方式】
[0052]本發明技術方案不局限於以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意組合。
[0053]【具體實施方式】一:結合圖1，本實施方式一種雙埂帶水土保持方法，具體是按以下步驟完成的:
[0054]一、雙埂帶規格的確定:修築兩個地埂保證平行，且兩個地埂的斷面相同，地埂頂寬a,單位m,地埂底寬A,單位m,地埂高度H,單位m,兩個地埂的間距B,單位m ；
[0055]步驟一中所述的地埂頂寬a = 0.5m ;步驟一中所述的地埂底寬A = 1.7m ;步驟一中所述的地埂高度H = 0.6m ;步驟一中所述的兩個地埂的間距B = Im ;
[0056]二、埂帶放線:在坡耕地中部的最高處，按1/200?1/300的比降定第一條線，大彎就勢，小彎取直，間隔30m打標誌樁,轉彎處加密到1m打標誌樁；
[0057]三、雙埂帶間距的確定:按防禦十年一遇6小時暴雨強度徑流係數為0.7的徑流量設計，依據當地十年一遇6小時最大暴雨量、地埂所在坡面坡度、地埂高度和地埂斷面面積計算每公頃修築雙埂帶長度，再以每公頃面積除以每公頃修築雙埂帶長度，得出雙埂帶間距；
[0058]①十年一遇6小時最大暴雨量H6由當地歷史氣象數據計算獲取；
[0059]②每公頃徑流量的確定，利用下式:
[0060]W = H6SCr
[0061]式中:
[0062]W—為每公頃徑流量，
[0063]H6一為十年一遇6小時最大暴雨量，
[0064]S一公頃面積10000平方米，
[0065]Cr一徑流係數，取0.7，
[0066]③每延長米攔洪量的計算，採用公式:
【權利要求】
1.雙埂帶水土保持方法，其特徵在於雙埂帶水土保持方法是按以下步驟完成的: 一、雙埂帶規格的確定:修築兩個地埂保證平行，且兩個地埂的斷面相同，地埂頂寬a，單位m,地埂底寬A,單位m,地埂高度H,單位m,兩個地埂的間距B,單位m ； 步驟一中所述的地埂頂寬a = 0.5m ;步驟一中所述的地埂底寬A = 1.7m ;步驟一中所述的地埂高度H = 0.6m ;步驟一中所述的兩個地埂的間距B = Im ; 二、埂帶放線:在坡耕地中部的最高處，按1/200?1/300的比降定第一條線，大彎就勢，小彎取直，間隔30m打標誌樁,轉彎處加密到1m打標誌樁； 三、雙埂帶間距的確定:按防禦十年一遇6小時暴雨強度徑流係數為0.7的徑流量設計，依據當地十年一遇6小時最大暴雨量、地埂所在坡面坡度、地埂高度和地埂斷面面積計算每公頃修築雙埂帶長度，再以每公頃面積除以每公頃修築雙埂帶長度，得出雙埂帶間距； ①十年一遇6小時最大暴雨量H6由當地歷史氣象數據計算獲取； ②每公頃徑流量的確定，利用下式:
W = H6SCr 式中: W—為每公頃徑流量， H6一為十年一遇6小時最大暴雨量， S一公頃面積10000平方米， Cr一徑流係數，取0.7, ③每延長米攔洪量的計算，採用公式:
I / J-12 、 Q =---As +(H + B)H
2V S J 式中: Q一每延長米攔洪量，單位m3/m, H—地埂高度，單位m， S—原地面坡度正切值，tga，地埂所在坡面坡度α，°， As—地埂斷面面積，所修地埂的規格為:地埂頂寬a，單位m，地埂底寬A，單位m，地埂高度H，單位m， ④每公頃修築雙埂帶長度計算，採用公式:
L = W/Q 式中: L一為每公頃修築雙埂帶長度，單位m， Q—為每延長米雙埂帶攔洪量，單位m3， W—為每公頃徑流量，單位m3， ⑤雙埂帶間距I的計算，按公式計算:
I = S/L 式中: I一為雙埂帶間距，單位m， S—為每公頃面積10000m2， L一為每公頃修雙埂帶長度，單位m ； 四、雙埂帶修築:在每年的秋收後或春季整地播種前，首先利用旋耕機旋平，再用鏈軌拖拉機牽引築埂犁按步驟一設定兩個地埂的間距B修築平行地埂，用人工或機械剝離築埂區表土，將其置於兩側，用雙埂兩側和埂間生土築埂並拍實，至達到步驟一設定的規格為止，即地埂斷面尺寸達到單埂上寬a、上寬A、埂高H的設計標準，然後將表土復原，在兩埂間修築間距D為5?1m,垂直於地埂的土擋,土擋上寬m,單位m, 土擋下寬M,單位m, 土擋高h,單位m ； 步驟四中所述的土擋上寬m = 0.2m ;步驟四中所述的土擋下寬M = 0.4m ;步驟四中所述的土擋高h = 0.3m ; 五、雙埂帶植物的栽植:春季在兩個地埂的頂部栽種苗木； 步驟五中所述的苗木為草本植物或灌木植物。
2.根據權利要求1所述的雙埂帶水土保持方法，其特徵在於步驟五中所述的苗木為石刁柏、長白惚木、樹莓、短梗刺五加、黑加侖、枸杞、大果榛子或紫穗槐。
3.根據權利要求1所述的雙埂帶水土保持方法，其特徵在於步驟四中在每年的秋收後或春季整地播種前，用挖掘機按步驟一設定兩個地埂的間距B修築平行地埂。
【文檔編號】A01B79/02GK104126343SQ201410333588
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】屈遠強, 陳廣勇, 王平, 黃東鶴, 韓基石, 解鵬飛, 張興義, 宋春雨, 杜書立, 陳強 申請人:中國科學院東北地理與農業生態研究所