水平阶是山区沿等高线自上而下内切外垫,修成一外高里低的台面。在土石山区、坡度大(10°~25°)坡面上采用具有蓄水保土的功能。
水平阶的设计计算类同梯田,实际相当于窄式梯田。阶面面积与坡面面积之比为l:1~4。可应用梯田的计算方法。
断面示意图
水平阶整地:在坡面上自上而下,每隔3~5米,沿等高线修筑阶面,阶面宽度随坡度大小和栽植树种而变,坡度小的阶面较宽,反之较窄,一般1~1.5米,树苗植于阶面中间。
反坡梯田整地:在坡面上自上而下,沿等高线每隔3到5米修建1到2米宽带有10到15度反坡的窄梯田,用生土筑田坎,表土盖田面,田面宽度和上下间距随地表坡度和树种而定。
水平阶的作用
①水平阶可以拦蓄降雨,提高土壤含水率。
②改造低效劣质侵蚀土地,提高水土资源利用率。
③可以使干旱山区造林成活率大幅度提高。
水平阶的分布
水平阶在干旱的石质山地,黄土山地的缓坡和中等坡均适用,一般在山石多、坡度大(10度到25度之间)的坡面上采用。在干旱的黄土丘陵区荒山造林和退耕还林(草)整地工程中得到普遍应用。
水平阶多用于果园级林地。把坡地上的农田、或林地改成台阶形,可以蓄水保土,提高作物、果品产量或林木生长量。
淤地坝
黄土高原地区存在严重的水土流失现象,“加强封山育林和小流域综合治理,采取淤地坝等多种工程措施,搞好水土保持,是巩固退耕还林成果、促进农民致富、减少入黄泥沙的一举多得的重要措施”。
黄土高原地区土层深厚,黄土广布,具有质地均匀、结构疏松、透水性强、易崩解、脱水固结快等特点,是良好的筑坝材料,可以就地取材。
在水土流失地区各级沟道中,以拦泥淤地为目的而修建的坝工建筑物,其拦泥淤成的地叫坝地。在流域沟道中,用于淤地生产的坝叫淤地坝或生产坝。
筑坝拦泥淤地,对于抬高沟道侵蚀基准面、防治水土流失、滞洪、拦泥、淤地(坝地),减少入黄泥沙、改善当地生产生活条件、建设高产稳产的基本农田、促进当地群众脱贫致富等方面有着十分重要的意义,是小流域综合治理的一项重要措施。
淤地坝在拦截泥沙、蓄洪滞洪、减蚀固沟、增地增收、促进农村生产条件和生态环境改善等方面发挥了显著的生态、社会和经济效益。群众形象地把淤地坝称为流域下游的“保护神”,解决温饱的“粮食囤”,开发荒沟、改善生态环境的'奠基石'
拦泥保土,减少入黄泥沙,淤地造田,提高粮食产量,防洪减灾,保护下游安全,合理利用水资源,解决人畜饮水,优化土地利用结构,促进退耕还林还草和农村经济发展,淤地坝还能以坝代桥,大大地改善黄土高原的交通条件。
在黄土高原地区的沟沟壑壑,人民群众广泛流传着“打坝如修仓,拦泥如积粮,村有百亩坝,再旱也不怕”,“沟里筑道墙,拦泥又收粮”的说法。并亲切地称淤地坝为“粮囤子”、“钱袋子”。实践证明,淤地坝具有显著的综合效益。
鱼鳞坑
为减少水土流失,在山坡上挖掘有一定蓄水容量、交错排列、类似鱼鳞状的的半圆型或月牙型土坑,坑内蓄水,植树造林。
鱼鳞坑是一种水土保持造林整地方法,在较陡的梁峁坡面和支离破碎的沟坡上沿等高线自上而下的挖半月型坑,呈品字形排列,形如鱼鳞,故称鱼鳞坑。
鱼鳞坑可以拦截坡面径流,提高植树的成活率,增加植被;减少水土流失,保持水土,涵养水源。坑内具有一定蓄水能力,可保土保水保肥,在坑内栽树。
是在易受侵蚀的沟道中,为了固定沟床而修筑的土石建筑物。谷坊横卧在沟道中,高度一般为1-3米,最高5米。
谷坊是用于泥石流沟道治理的低矮拦挡建筑物,具有类似挡土墙形式的梯形横断面。
由于承受流体压力和泥石流冲击力,谷坊横断面比一般挡土墙厚大,基础埋置较深。
坝身留有多层筛状排水孔,充分排泄坝前堆积层中的潜水,减小坝体渗透压力和浮力,以改善坝体结构稳定性。谷坊顶部中央设溢流口,排泄泥石流和洪水,两端非溢流段坝肩嵌入岸坡起支撑作用。
谷坊的有效高度一般低于5m,基础埋深2 ~3m,拦淤库容数十至数百立方米,一般当年即可淤满。谷坊淤满后,其功能充分发挥,这是谷坊和拦砂坝的主要区别之处。
谷坊一般沿沟道成群布置,谷坊之间相互衔接,沿沟道形成梯级。建于流域上游水土严重流失区,以截流固床护坡为主,一般在小流域治理规划中,修筑梯级谷坊群,使成为一个有机的整体,其功效更佳。
主要作用 :抬高侵蚀基准,防止沟底下切;抬高沟床,稳定山坡坡脚,防止沟岸扩张;减缓沟道纵坡,减小山洪流速,减轻山洪或泥石流危害;拦蓄泥沙,使沟底逐渐台阶化,为利用沟道土地发展生产创造条件。
格栅坝
是用于稀性泥石流和水石流防治的一种工程结构。它能拦蓄泥石流中粗大颗粒,排走泥沙、细砾和流体中的自由水,使进入坝库的泥石流很快被疏干,达到水土分离。泥石流停淤固结之后,格栅和坝体受力减小,安全性增加。
以混凝土、钢筋混凝土、浆砌石、型钢等为材料,将坝体做成横向或竖向格栅,或做成平面、立体网格,或做成整体格架结构的透水型拦砂坝称为格栅(拦砂)坝。格栅坝不仅能拦蓄大量的泥沙、石块,而且能起到调解泥沙的效果,因此,人们亦称此类坝为泥沙调解坝。
与实体重力坝相比,它具有受力条件好、节省材料、施工方便,拦石排水效果好,利于库坝维护管理等优点。
格栅坝最适合于拦蓄含巨石、大漂砾的水石流、稀性泥石流和挟带大量推移质的高含沙洪水,也可布置在粘性泥石流与洪水相间出现的沟道;不适用于拦蓄崩滑体和间发性粘性泥石流
草方格沙障
(1)设置方向:草方格沙障是固沙型的低立式沙障,适用于风向多变,除有主风外,侧风较强的沙区。沙障由主带和副带纵横交织而成,主带与主风方向垂直,副带与主风方向平行。
(2)沙障规格:根据防护目的、风蚀程度和有利于植物成活生长的情况来确定。可设置成1×1米或2×2米的方格。谭老师地理工作室综合整理一般以1×1米规格的固沙效果最好,方格越大,风蚀越重。
(3)设置方法:在沙丘迎风坡先铺设主带,即横对主风方向画线,沿线平铺麦秸或稻草,草厚5—6厘米,用铁锹将草中部扎入沙内深约10—15厘米,地上露出15—20厘米。再用铁锹或刮痧板壅沙扶正,加固基部。主带完成后,再与主带垂直,画竖线,铺设副带,副带草的厚度可稍薄,但一定要与主带衔接好。以免在缺口处被风掏开,影响固沙效果。一般来说,只在流动沙丘迎风坡的下半部设置沙障就可以了,让丘顶被风拉平后,再设沙障为宜,但重点防护地段,需要一次性固定住流沙,就要对沙丘全面设置沙障。固定落沙坡时,要先从顶部做成一道道方格,依次向下作业,或先做上下的副带,再由上而下做水平的主带。在施工范围内,沙障必须扎设到沙丘迎风坡脚处,避免沙障固沙带外缘暴露在冲风部位遭受风蚀和沙埋。扎设沙障时,尽可能沿沙丘脊线铺设乱草便道,以利施工人员往返运草,缩短运草距离。
固沙性能评价
(1)草方格沙障的防护作用,主要是通过增大地表粗糙度,降低近地表层气流速度,从而降低气流的输沙能力,改变风沙流携沙量随高度分布的特征。1×1米草方格沙障的粗糙度比流沙区提高200—400倍,输沙率仅为流沙区的0.2%—1.0%,2米高度的风速比流沙降低26%,0.5米高度的风速比流沙区降低20%—40%。
(2)草方格沙障截留降水和减少沙面水分蒸发的作用明显。在流动沙丘上设草方格沙障后,2米厚沙层的湿度可由原来的1%提高到3%—4%,明显改善了沙土水分状况,在草方格沙障上栽植的固沙植物,成活率和生长指标比全面铺草沙障分别提高19%和31%—35%。所以说,草方格沙障不仅起到固沙作用,保护初期栽植或播种的固沙植物免受风蚀和沙埋,还能促进植物的成活和生长。
(3)草方格沙障扎设后1—2年,障间即可形成稳定的凹曲面,除冲风部分外,一般不会受到风蚀,但由于露出的草障经雨淋风化而逐渐发黑腐朽,一般维持4—5年。局部风蚀严重地段需注意及时补设。
水窖
水窖在干旱、半干旱地区土层较厚的山塬地下挖成井形,用于贮存地表径流,解决人畜用水、农田灌溉的一种坡面水土保持工程设施,又称旱井。水窖常修建于水源缺乏、水土流失严重的地方,是坡面蓄水保土的重要设施。
要有适宜的径流汇集坡面,满足水窑蓄水。提供生活用水的水窖建在村庄附近,浇地用的水窖建在田头路旁。应避免靠近悬崖、沟头、沟边、陷穴、砂砾石层、有裂隙或滑坡地带修建,选择土体完整结实、黏结性好、透水性小的土层,以防渗漏。应远离粪坑、厕所、猪圈等,保证窖水卫生。
根据修窖条件,水窖形状分为瓶式、坛式和窑洞式。①瓶式窖上下一致,窖径小而深,全窖蓄水,容积小。②坛式窖容积较大,但只能半窑蓄水,有效容积相对较少,采用者较多。③窑洞式窖挖土浅,省工,占地少,窑身在地下可以延伸,容积大。有的采用水泥砂浆砌石结构,持久耐用,出水口在底部的,用水为自流。
由进水道、沉沙池、窖筒、窖台和窖身组成。进水道为暗管,连接沉沙池和窖;沉沙池沉淀泥沙,绥冲径流;窑台防止污流人窖,保护水质;窑筒连接窑口与窖身。
水窑建成后,防渗是重要工作。防渗材料用重粉质黏土、三合土,用捶泥法夯实窖壁和窑底。窑壁挖“品”字形孔洞,用胶来塞紧壁孔,凸出少许与抹壁胶泥接合以稳固窖壁。窖抹泥3〜4层,每层1cm,错开泥茬,用榔头击实,使泥壁光滑不能渗水为止。竣工后封口,窖内喷洒清水7〜8次,便可蓄水。