雙埂帶水土保持方法
【專利摘要】雙埂帶水土保持方法，它屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種坡面水土流失防治的水土保持方法。本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有低山丘陵區(qū)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(nóng)田，制約農(nóng)機(jī)作業(yè)，導(dǎo)致農(nóng)田生產(chǎn)力下降，甚至難以繼續(xù)耕種的問題。方法：一、雙埂帶規(guī)格的確定；二、埂帶放線；三、雙埂帶間距的確定；四、雙埂帶修筑；五、雙埂帶植物的栽植。本發(fā)明雙埂帶水土保持方法適用于低山丘陵區(qū)水土流失嚴(yán)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]水土流失是世界上的主要災(zāi)害之一，它破壞土地資源，造成生產(chǎn)力衰退和淤積；消耗有限水資源，形成干旱、洪澇等災(zāi)害，引起生態(tài)環(huán)境惡化，嚴(yán)重威脅著人類的生存和發(fā)展，成為各國普遍關(guān)注的問題。無論是發(fā)展中國家還是發(fā)達(dá)國家都不同程度地存在水土流失這一問題，且有向繼續(xù)惡化的方向發(fā)展的趨勢。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估算，全球發(fā)生水土流失的土地面積高達(dá)2500萬km2，占陸地總面積的16.7%，每年流失土壤260億t。我國水土流失面積為356萬km2，占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(yán)重威脅著寶貴的表土資源和社會的可持續(xù)發(fā)展。
[0003]東北黑土區(qū)是我國最重要的糧食廣區(qū)和最大的商品糧基地，承擔(dān)我國50%以上城市人口糧食需求。但該區(qū)域出現(xiàn)了黑土嚴(yán)重退化問題，尤其是水土流失，加劇了土壤退化，損毀農(nóng)田，嚴(yán)重?fù)p害了黑土農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并威脅著東北商品糧基地地位。目前東北黑土區(qū)的水土流失面積27.6萬km2，占土地總面積的26.8%，主要發(fā)生在已開墾的坡耕地，而且水土流失仍在發(fā)展，強(qiáng)度增加，面積不斷擴(kuò)大；導(dǎo)致黑土層變?。磺治g溝的數(shù)量、深度和寬度均有增加的趨勢。東北黑土區(qū)被國家列為急需治理的三個區(qū)域之一。因此，加強(qiáng)占農(nóng)田面積60%以上的東北黑土區(qū)坡耕地水土保持建設(shè)，提升黑土坡耕地地力，是確保黑土農(nóng)田的可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)能力建設(shè)的根本所在。
[0004]當(dāng)前世界各國都在探討治理措施，尤其我國黑土侵蝕區(qū)，采用成本低而成效顯著的治理辦法已成為今后一段時期內(nèi)的趨勢。坡耕地的治理主要采用梯田、地埂植物帶和改壟等工程措施，縮短坡面地表徑流坡長，復(fù)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(biāo)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(shí)現(xiàn)水土保持的目的，現(xiàn)已形成了一整套行之有效的適用于東北黑土區(qū)坡耕地水土保持的技術(shù)與模式，并納入了 2009年水利部頒布的《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(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(qū)多為7度以下的坡耕地外，其他平原區(qū)域耕地較為平緩。新中國成立后，森林過度砍伐，三大山脈原始森林砍伐殆盡，低山丘陵區(qū)開墾了大量農(nóng)田，絕大部分農(nóng)田為坡耕地，其特點(diǎn)是坡度在5°?15°居多，土層薄，多在1cm?30cm，下層為風(fēng)化石或礫石，水土流失更為嚴(yán)重，溝壑密度大，土壤侵蝕強(qiáng)度高，經(jīng)常發(fā)生山洪，有的地方甚至出現(xiàn)泥石流。這些山區(qū)居住著地方農(nóng)民和森工系統(tǒng)的林場，當(dāng)前國家實(shí)施了天保工程，全面禁伐，種植農(nóng)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(dāng)?shù)鼐用耠y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(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路是惟一的出路，只能實(shí)施農(nóng)田水土保持生態(tài)建設(shè)，水土資源在保護(hù)的基礎(chǔ)上開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
[0006]黑龍江省穆棱市位于長白山系老爺嶺山脈，地域內(nèi)山多水闊，地貌特征為“九山半水半分田”，雖地處山區(qū)農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诘?6 %，現(xiàn)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(qū)最為嚴(yán)重的區(qū)域之一，多發(fā)生山洪，造成鐵路停運(yùn)，道路中斷，1991年市政府所在地八面通鎮(zhèn)發(fā)生山洪，三分之一城區(qū)被淹，火車停運(yùn)3天。每年都有部分耕地沙石裸露而棄耕。嚴(yán)重的水土流失已引起當(dāng)?shù)卣母叨戎匾暎帘３稚鷳B(tài)建設(shè)列為一把手工程，20多年實(shí)踐中，探索出一種因山地土層薄難以修筑梯田替代技術(shù)，在復(fù)合式植物帶的基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新研發(fā)了雙埂帶水土保持技術(shù)，兼顧了保水保土和適當(dāng)排水，有效地控制了山坡農(nóng)田的水土流失，為東北黑土區(qū)低山丘陵區(qū)水土流失綜合治理提供了有效模式，該項(xiàng)技術(shù)可在我國山區(qū)坡耕地推廣應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有低山丘陵區(qū)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(nóng)田，制約農(nóng)機(jī)作業(yè)，導(dǎo)致農(nóng)田生產(chǎn)力下降，甚至難以繼續(xù)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(guī)格的確定:修筑兩個地埂保證平行，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(biāo)志樁,轉(zhuǎn)彎處加密到1m打標(biāo)志樁；
[0012]三、雙埂帶間距的確定:按防御十年一遇6小時暴雨強(qiáng)度徑流系數(shù)為0.7的徑流量設(shè)計(jì)，依據(jù)當(dāng)?shù)厥暌挥?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(jì)算每公頃修筑雙埂帶長度，再以每公頃面積除以每公頃修筑雙埂帶長度，得出雙埂帶間距；
[0013]①十年一遇6小時最大暴雨量H6由當(dāng)?shù)貧v史氣象數(shù)據(jù)計(jì)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一徑流系數(shù)，取0.7，
[0021]③每延長米攔洪量的計(jì)算，采用公式:
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(guī)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每公頃修筑雙埂帶長度計(jì)算，采用公式:
[0029]L = W/Q
[0030]式中:
[0031]L一為每公頃修筑雙埂帶長度，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(jì)算，按公式計(jì)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、雙埂帶修筑:在每年的秋收后或春季整地播種前，首先利用旋耕機(jī)旋平，再用鏈軌拖拉機(jī)牽引筑埂犁按步驟一設(shè)定兩個地埂的間距B修筑平行地埂，用人工或機(jī)械剝離筑埂區(qū)表土，將其置于兩側(cè)，用雙埂兩側(cè)和埂間生土筑埂并拍實(shí)，至達(dá)到步驟一設(shè)定的規(guī)格為止，即地埂斷面尺寸達(dá)到單埂上寬a、上寬A、埂高H的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，然后將表土復(fù)原，在兩埂間修筑間距D為5?1m,垂直于地埂的土擋，土擋上寬m,單位m, 土擋下寬M,單位m, 土擋高h(yuǎn)，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(yuǎn) = 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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0045]一、本發(fā)明主要針對低山區(qū)山體開墾為農(nóng)田后，對于坡度大于5°，土層厚度小于30cm的坡耕地，遵照水利部頒發(fā)的《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(SL446-2009)，5°?15°的坡耕地應(yīng)修筑梯田，由于土層下為風(fēng)化石和大的碌石,不能修筑水平梯田，只能修坡式梯田。修筑坡式梯田需挖土筑埂，但由于下層為風(fēng)化石和大的礫石，多難以挖掘，即使部分能夠挖掘，用風(fēng)化石修筑的梯田埂攔截徑流的能力弱，易被沖毀。黑龍江省穆棱市的水土保持工作者通過20多年的實(shí)踐，綜合地埂和梯田技術(shù)，創(chuàng)新研發(fā)出本雙埂帶技術(shù)，在較淺的挖掘基礎(chǔ)上，修筑兩埂夾一溝，替代梯田，起到了良好的水土保持效果，并逐漸應(yīng)用，現(xiàn)已實(shí)施了 10萬余畝，并在其他縣市的低山丘陵區(qū)應(yīng)用。
[0046]_■、本發(fā)明在水土保持建設(shè)中少有的將保水和排水有機(jī)結(jié)合，在現(xiàn)彳丁的坡耕地水土保持技術(shù)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(jìn)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(nóng)田坡度相對較大，修筑的單地埂和梯田埂多數(shù)時間能夠起到很好的保水作用，但遇強(qiáng)暴雨時匯流時間短，流量大，沖刷力強(qiáng)，常被沖斷，形成水線，打出侵蝕溝。修筑雙埂帶，平時能夠阻隔地表徑流，在遇強(qiáng)暴雨時地表徑流漫過上部的第一個埂，進(jìn)入雙埂帶間的溝中，沿溝小坡降流動，被溝中修筑的垂直于雙埂的間隔土埂阻攔，降低流速，削減沖刷力，緩慢排到侵蝕溝中，在流出田面，以此實(shí)現(xiàn)對坡面不侵蝕或小的侵蝕。
[0047]三、本發(fā)明是退耕還林的新模式，修筑后的雙埂帶上栽種水保植物，多以灌木為主，治理后的山體坡耕地，在等高種植的基礎(chǔ)上，間隔20?40m修筑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(tài)可持續(xù)種植的農(nóng)田。治理后的山體坡耕地區(qū)雙埂帶(林地)占地10-20%，農(nóng)田占地80-90%。
[0048]四、本發(fā)明是以機(jī)械作業(yè)為主，人工為輔，操作相對簡單，工程造價(jià)較低，簡單易行。
[0049]五、本發(fā)明的水土保持技術(shù)是在黑龍江省穆棱市水土流失綜合治理中不斷總結(jié)創(chuàng)新研發(fā)出的，不但適用于東北低山區(qū)，還可在我國其他類似山區(qū)水土保持生態(tài)建設(shè)中應(yīng)用，是我國低山區(qū)高質(zhì)量可持續(xù)利用農(nóng)田建設(shè)的新模式，對國家糧食生產(chǎn)能力建設(shè)，具有重要的意義。
[0050]本發(fā)明雙埂帶水土保持方法適用于低山丘陵區(qū)水土流失嚴(yán)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(shí)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(shí)施方式】
[0052]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0053]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1，本實(shí)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(guī)格的確定:修筑兩個地埂保證平行，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(biāo)志樁,轉(zhuǎn)彎處加密到1m打標(biāo)志樁；
[0057]三、雙埂帶間距的確定:按防御十年一遇6小時暴雨強(qiáng)度徑流系數(shù)為0.7的徑流量設(shè)計(jì)，依據(jù)當(dāng)?shù)厥暌挥?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(jì)算每公頃修筑雙埂帶長度，再以每公頃面積除以每公頃修筑雙埂帶長度，得出雙埂帶間距；
[0058]①十年一遇6小時最大暴雨量H6由當(dāng)?shù)貧v史氣象數(shù)據(jù)計(jì)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一徑流系數(shù)，取0.7，
[0066]③每延長米攔洪量的計(jì)算，采用公式:

【權(quán)利要求】
1.雙埂帶水土保持方法，其特征在于雙埂帶水土保持方法是按以下步驟完成的: 一、雙埂帶規(guī)格的確定:修筑兩個地埂保證平行，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(biāo)志樁,轉(zhuǎn)彎處加密到1m打標(biāo)志樁； 三、雙埂帶間距的確定:按防御十年一遇6小時暴雨強(qiáng)度徑流系數(shù)為0.7的徑流量設(shè)計(jì)，依據(jù)當(dāng)?shù)厥暌挥?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(jì)算每公頃修筑雙埂帶長度，再以每公頃面積除以每公頃修筑雙埂帶長度，得出雙埂帶間距； ①十年一遇6小時最大暴雨量H6由當(dāng)?shù)貧v史氣象數(shù)據(jù)計(jì)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一徑流系數(shù)，取0.7, ③每延長米攔洪量的計(jì)算，采用公式:
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(guī)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每公頃修筑雙埂帶長度計(jì)算，采用公式:
L = W/Q 式中: L一為每公頃修筑雙埂帶長度，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(jì)算，按公式計(jì)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、雙埂帶修筑:在每年的秋收后或春季整地播種前，首先利用旋耕機(jī)旋平，再用鏈軌拖拉機(jī)牽引筑埂犁按步驟一設(shè)定兩個地埂的間距B修筑平行地埂，用人工或機(jī)械剝離筑埂區(qū)表土，將其置于兩側(cè)，用雙埂兩側(cè)和埂間生土筑埂并拍實(shí)，至達(dá)到步驟一設(shè)定的規(guī)格為止，即地埂斷面尺寸達(dá)到單埂上寬a、上寬A、埂高H的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，然后將表土復(fù)原，在兩埂間修筑間距D為5?1m,垂直于地埂的土擋,土擋上寬m,單位m, 土擋下寬M,單位m, 土擋高h(yuǎn),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(yuǎn) = 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(jù)權(quán)利要求1所述的雙埂帶水土保持方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1所述的雙埂帶水土保持方法，其特征在于步驟四中在每年的秋收后或春季整地播種前，用挖掘機(jī)按步驟一設(shè)定兩個地埂的間距B修筑平行地埂。
【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(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】屈遠(yuǎn)強(qiáng), 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(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所