红安县坡改梯工程土坎梯田合理性分析.doc

红安县坡改梯工程土坎梯田合理性分析关键词：土坎梯田；石坎梯田；比较分析 摘 要：在我国长江中上游地区，坡耕地的面积达到了1.3亿亩，年均侵蚀量超过9亿t，占全流域侵蚀总量的40.2%1。因此坡耕地水土流失的治理具有重要的地位。湖北省红安县，地处大别山低山丘陵地区，水土流失遥感调查显示，我县水土流失主要发生在坡耕地和荒坡上。在坡改梯工程建设过程中，是建设更持久耐用标准更高的石坎梯田合适，还是建设经济方便的土坎梯田合适，一直是个值得关注的问题。经分析计算，红安县坡改梯工程适宜修建土坎梯田。正文：红安县位于湖北省东北部，大别山南麓，是全国著名的将军县。全县版图面积1796km2，人口65万人，境内地势北高南低，北部崇山峻岭，最高海拔达840m，南部丘陵起伏，主要发育于元古界红安群的片岩、片麻岩。红安县属亚热带大陆性季风气候区，光照充足，雨热丰富，降雨量1071mm，因此植被自然恢复能力较强，森林覆盖率达40.1%。但由于人口压力大，乱垦滥伐，坡耕地多，造成了严重的水土流失，当地劳动人民称：“远看绿油油，近看水土流。”据2000年卫星遥感测绘资料显示，我县有水土流失面积789km2，占全县面积的43.9%，年水土流失量442万吨，是长江流域水土流失比较严重的区域。作为大别山革命老区、贫困山区、水土流失严重地区，我县于2000年被列为“长治”工程重点治理县，后又被列为水土保持生态环境建设大示范区和生态修复试点县。在红安县县委、县政府的关心和重视下，先后完成了李西河、白马嘶河、两道桥等13条小流域综合治理任务，治理水土流失面积151.23km2，其中建设坡改梯1001.53hm2，在综合治理措施条件下，治理区水土流失面积减少了49.7%，年减少土壤侵蚀量40.7万t，人均产粮从治理前的417公斤增加到500公斤，年人均纯收入从1999年的1151元增加到2215元。实践证明，坡改梯工程在保护生态环境涵养水土方面上是成功的，在促进农民增产增收上是有效的。红安县在建设坡改梯工程过程中大量修建了土坎梯田，笔者认为，在红安县的地形地质、降雨、植被、土壤特性、建材经济性以及预期背景条件来讲，修建土坎梯田是符合安全需要和经济原则的。1.从地形条件上讲，土坎梯田是符合梯田安全和维护的。这是因为红安县地形地貌上多为低山丘陵，坡耕地坡度多较缓，一般为015，占可利用坡耕地的64.8%以上，修建梯田时，田面一般宽度为45m，梯坎坡度一般为80，梯坎高度一般小于1.35m，土壤容重1.20g/cm3。根据式： =z （式1） 土壤自重压应力，KN/m2土壤容重，KN/m3 z梯坎底部表层土壤到梯面的高度，m 因此梯坎底部的土壤最大自重压应力为16.2KN/m2，而根据=1/2（13）sin2 （式2） 土壤剪应力，KPa,1 ，3 土壤最大，最小主应力，1 =16.2KN/m2 ，3因在表层，取0。 最大主应力与斜坡的夹角， 80。土壤剪应力为（2.77 KPa）。抗剪应力根据式：f=tan （式3）f土壤抗剪应力，KPa, 土壤在剪切面上的法向应力，取自重应力16.2KN/m2 土壤内摩擦角，30计算可得土壤抗剪强度为9.35KPa，安全系数取3，f 3可见土壤抗剪强度大于土壤剪应力，因此，修建土坎梯田，是安全可靠的。2. 从地质条件上看，石坎梯田在我县风化条件下不符合安全需要。由于我县坡耕地土层深度为0.150.30m，在约0.500.80m内出现岩石半风化物或基岩，土壤母质为片岩、片麻岩，土壤母质强度弱，抗物理风化能力也较弱，物理风化时间小于1年。因此如果就地取材，秋冬使用母质岩石修建梯坎，在风化半年后，就风化成直径0.10.25mm的沙土，其土壤抗压应力大幅度下降，土壤抗冲能力抗风蚀能力大为降弱。经观测，新鲜片麻岩经过一个冬天的风化，表层剥蚀量为1215mm。此外，母质风化物颗粒粗，不利于涵养养分，而土壤空隙过大，不能有效持蓄水量，不适宜于自然条件下的植被生长，生态自我修复能力弱。相反，土坎梯田就可以满足梯田的安全要求和生态功能要求。3.从雨热条件上讲，土坎梯田的生态恢复状况是符合梯田安全和发展养殖业需求的。红安县多年平均日照2088.6小时，自1957年以来多年均气温15.9，多年平均降雨量为1071mm,且雨季略迟于热季，因此可以保证在雨季到来之前，在土坎上形成植物护坡。另外，土坎梯田上的牧草，可以用来喂养家畜。根据测算，每年每千米护坡上可生产的牧草量为6746千克，可以产出的家畜质量为675千克。可以产生的经济效益为4050元。 4.从生态功能上讲，土坎梯田比石坎梯田更具有生态效益。经统计，土坎梯田田坎一般入渗面积比为100%，石坎梯田田坎一般入渗面积为20%40%，因此从理论上讲可入渗水量相比为2.5:14:1。此外，土坎梯田的田坎年地面植被鲜产量约为13492kg，石坎梯田的田坎年地面植被量约为4048kg；土坎梯田对作物种类没有特殊要求，而石坎梯田则不然，石坎梯田在不能在坎面上和近坎土地上栽植主根系树种，否则随着主根的生长和膨胀会威胁到石坎的安全。5.从经济上看土坎梯田与石坎梯田的成本低。从程序上看，土坎梯田和石坎梯田需要的程序不同是：土坎梯田只需要生土筑坎，层层压实，扣土拍打，削坡成形；而石坎梯田则要求垒砌石坎。土坎梯田的坎面程序在机修梯田时就基本完成，只需要再投入1个工日/亩即25元扣土拍打即可完工；而石坎梯田在机修梯田之后，还需要垒砌石坎60.9m3，需投入资金2346元。6.党的十六届五中全会作出了建设“生产发展，生活宽裕，乡风文明，村容整洁，管理民主”的社会主义新农村的重大战略决策。随着近年来我国经济的飞速发展，城镇化建设速度不断加快。在这样的历史条件下，水土保持工作应该结合新农村建设实际情况，合理作中长期预期规划。随着农村人口城镇化的逐步进行和农业人口的逐步转移，农村居民的数量必然下降，农业人口人均土地面积有增大的趋势。预计在丘陵区新农村建设的过程中，机械化耕作必然逐步出现并大力发展。在我县目前以手工作业为主机械运输为辅的耕作方式下，机耕道密度不可能太大。在丘陵地形条件下，土坎梯田便于机械爬坡穿行，且易于恢复田坎。而石坎梯田一般不利与机械通行，且恢复被破坏的田坎耗工耗力。因此在满足安全性后，土坎适宜于新农村建设过程中农业耕作方式逐步过渡的阶段。能道实行城镇化建设，总结：结合红安县实际情况，大多数情况下修建土坎梯田足以满足坡改梯工程的生态需求和安全需要，实践证明