晋东南地区的石坎梯田

晋东南地区石坎梯田面积较广,长治市石坎梯田约占梯田面积的12％,其中土石山区绝大部分梯田都是石坎梯田。作者通过调查,论述了该区梯田石坎的型式、损毁情况及原因、石坎梯田的设计和施工技术要点,认为石坎梯田的石坎是加在田面外侧的挡土墙,在设计中石坎与田面应分别计算,并对梯田的设计及干砌石坎的稳定进行了分析、核算。     

石坎梯田的优化设计

通过对石坎梯田断面要素和工程量的分析,以田坎高度和田坎侧坡坡率作为设计变量,以每公顷梯田的造价为目标函数,提出了石坎梯田的通用优化设计数学模型,并进行了实际优化计算。优化设计结果和常用的石坎梯田规格相比,优化设计的石坎梯田要比常用规格安全经济得多。     

丘陵区梯田优化设计研究

对平邑县资邱乡时家村东岭修筑的石坎及土坎梯田的断面要素和稳定性分析。根据丘陵区实际情况对梯田修筑参数进行优化设计,并建立了适用于丘陵区的梯田优化设计数学模型。通过实践应用,优化参数在稳定性和费用计算方面具有一定优越性,可供类似地区参考。     

等高绿篱系统土壤水分入渗特性研究

以等高绿篱(新银合欢和黄荆)前淤积土与石坎梯田为研究对象.探讨等高绿篱系统与石坎梯田不同土层深度、不同距篱/坎的土壤水分人渗特性及其影响因素,并对其土壤水分入渗过程进行模型拟合.结果显示.同一土层,随距篱坎变长,各处理土壤入渗性能坎依次减弱,不同距篱绿篱处理土壤入渗性能存在较大差异,而不同距坎石坎梯田处理土壤人渗性能差异相对不明显,随土层加深,绿篱处理土壤入渗性能相应依次减弱,而石坎梯田处理土壤人渗性能急剧减弱;表层(0-0.15 m)土壤平均人渗性能,石坎梯田处理优于绿篱处理,对于二层(0.15-0.30 m)土壤平均人渗性能.绿篱处理转而优于石坎梯田处理,三层(0.30-0.45 m)土壤,各处理土壤入渗性能基本相当;黄荆处理土壤人渗性能存在明显的空间变化规律,主要通过水平和垂直两个方向来体现.其中水平方向,距篱远近间接反映了黄荆对土壤入渗性能的影响程度,距篱越近,影响越大;土壤容重、砂粘比与有机质对土壤入渗性能均有显著影响.而初始含水量仅对初始入渗率有显著影响,其中砂粘比对初始人渗率、前30 min入渗量影响最大,容重对稳定人渗率影响最大;Green-Ampt模型和Philip模型更适合本研究土壤水分入渗过程描述与模拟,且具有较高的准确性.     

坡改梯土石结合田坎的特点和效果

坡改梯田坎的筑坎方式主要有土坎和石坎两种。汉阴县近几年经过不断探索,设计出一种半石半土结合的筑坎工艺。土石结合田坎的下部为石坎、上部为土坎,这种筑坎工艺比土坎的稳定性高、节约土地,比石坎节省材料和投资,并且能改造成高标准的水田,提高土地产出率。土石结合田坎在当地经多年运行,经济效益显著,具有较高的推广运用价值。     

植物篱与石坎梯田改良坡耕地效益研究

三峡库区秭归段生态环境脆弱,当地群众广泛采用以石坎梯田为主的工程措施和以植物篱为主的农林复合技术措施改良利用坡耕地。通过试验,对三峡库区秭归县相同坡度、坡向和土层厚度的坡耕地采取石坎坡改梯和定植等高植物篱的投入和产出进行对比,结果表明:石坎梯田与植物篱均是改良利用坡耕地的有效方法;石坎梯田建设期投入费用高,涵水保土能力强,田坎无经济效益;植物篱坡地建设期投入费用低,生产期运行费用略高于石坎梯田,成坎周期较长,涵水保土能力初期较低后期逐渐增强,生产期产出效益明显。     

紫色砂页岩区“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田技术应用及效益分析

紫色砂页岩区坡耕地水土流失严重,梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施。"土石混合梯坎+黄花菜梯埂"梯田技术就是下部毛条石梯坎、上部土质梯坎,梯埂种黄花菜,组成较为稳定的梯田埂坎。该技术比毛条石坎梯田投资少,比土坎梯田稳定性强、埂坎占地少,具有较好的生态、经济和社会效益,可为紫色砂页岩区坡耕地综合治理提供有效途径,值得大力推广应用。     

植物篱与石坎梯田改良坡耕地效益研究

三峡库区秭归段生态环境脆弱,当地群众广泛采用石坎梯田为主的工程措施和植物篱为主的农林复合技术措施改良利用坡耕地。通过试验,对三峡库区秭归县相同坡度、坡向和土层厚度的坡耕地采取石坎坡改梯和定植等高植物篱的投入和产出进行对比,结果表明:石坎梯田与植物篱均是改良利用坡耕地的有效方法;石坎梯田建设期投入费用高,涵水保土能力强,田坎无经济效益;植物篱建设期投入费用低,生产期运行费用略高于石坎梯田,成坎周期较长,涵水保土能力初期较低后期逐渐增强,生产期产出效益明显。     

山西省的梯田埂坎资源

据调查,山西省的梯田埂坎类型,依筑埂材料划分主要有土质埂坎和石质埂坎两大类.土质埂坎依据不同部位土体的密实程度又可分为硬埂、软埂和复式埂.石质埂坎按砌筑方式可分为干砌石坎和浆砌石坎,从埂坎结构型式上又可分为单墙式和双墙式.埂坎占地比率是测算埂坎资源量的重要指标,据典型调查加权平均计算,全省梯田复式埂占地率15.22%,土质硬坎占地率7.35%,石质埂坎占地率7.65%,埂坎平均占地率8.21%. 根据1996年底全省梯田面积统计核实资料和不同埂型平均占地率测算成果,求得全省梯田埂坎资源面积共计7.294万hm2,其中,土质硬坎3.548万hm2,复式埂2.851万hm2,石坎0.895万hm2.     

薄壁小孔混凝土六角砖坎梯田设计与施工

开县在2013年国家农业综合开发水土保持项目、2013年三峡后续工作水土保持项目、开县水利科技项目建设中探索出薄壁小孔混凝土六角砖坎梯田建造技术,此种梯田比毛条石坎梯田成本低,比土坎梯田稳定性好、使用寿命长、埂坎占地少,与混凝土框格护坡梯田、土坎梯田相比梯坎不生杂草和虫卵。通过近3 a运行,薄壁小孔混凝土六角砖坎梯田保存率高,经济、生态和社会效益好,值得在改造土层厚、石料稀少的坡耕地上推广应用。     

黄土丘陵区软埂梯田建设与维护监测研究

软埂梯田选择"接近自然"的技术对坡改梯进行了技术改进,在工程方面设计采用接近黄土自然休止角40～45°为梯田埂坡设计坡度,从而从根本上消除了地埂重力侵蚀危害。试验研究表明,软埂梯田每年的维护费用为592.5元/hm²,是硬埂维护费用的55.5%;修筑费用为435元/hm²,是硬埂的24.9%。软埂梯田具有造价低、易维护、修筑和管护简便等特点,是水平梯田建设的重要发展方向。     

梯田蓄水效益估算方法探讨

[目的]综合考虑梯田土壤性质、梯田形态及降雨雨型的差异,构建梯田蓄水保水效益的估算方法及框架。[方法]运用土壤水库计算模型与入渗模型,探讨蓄满产流和超渗产流模式下梯田土壤水分的预测方法;基于Richards方程,分析不同田坎边界的土壤水分入渗二维分异。在此基础上,进一步对前峰型、均匀型、后峰型、阶梯型4种降雨雨型下产生的单一产流模式或2种产流模式均存在时土壤水分运动进行情景分析。[结果](1)提出梯田蓄水效益分布式估算方法,计算单个梯田田块土壤最大蓄水容量(W_M);(2)对不同田坎类型的梯田而言,浆砌石坎梯田防侧渗效果最好,土坎梯田防侧渗效果最差,且孔隙大、密度小、修筑时间短的新土坎梯田比修筑时间长的土坎梯田在发生侧渗时损失水分更多;(3)得出不同雨型下蓄满产流的临界时间(t)。[结论]该估算方法可大幅度降低对野外设施、设备的依赖程度,降低投入成本,借助野外调查采样,基于模型模拟估算梯田蓄水效益。此外,该方法可根据单个梯田田块蓄水效益分布式计算数据,在区域尺度上估算梯田蓄水保水效益,以期为不同区域梯田的蓄水效益估算提供参考。     

Optimization of the contour ridge system for controlling nitrogen and phosphorus losses under seepage condition

Contour ridging can enhance the occurrence of deep seepage because more rainwater concentrates in the low areas along furrows when soil is saturated. Greater seepage could significantly increase nonpoint source pollution. To optimize the contour ridge system to effectively control nutrient losses under seepage condition, 23 treatments with three variables (row grade, field slope and ridge height) in five levels were arranged in a quadratic orthogonal rotation combination design. Results showed that field slope and interactions between the three factors did not significantly influence NO₃‐N and PO₄‐P losses. The dominant factor that controlled NO₃‐N loss was ridge height, followed by row grade. The smallest NO₃‐N loss was obtained at a ridge height of 8.72 cm and a row grade of 7.05°. The dominant factor that controlled PO₄‐P loss was ridge height. The optimal ridge height for efficiently controlling PO₄‐P loss was 9.79 cm. For simultaneously maximally controlling NO₃‐N and PO₄‐P losses, a ridge height of 9.26 cm, a row grade of 7.05° and a field slope of 5° were optimum. This study provides guidance for implementing the contour ridge system.     

陕南坡改梯填筑土的击实特性与抗剪强度试验研究

陕南梯地建设中存在的主要问题是土坎梯地垮坎严重,为了从土性方面探索梯地垮坎防治的途径与措施,该文按土工试验规程规定的方法测定了土料的主要物性物态指标,研究了修地筑坎土料的击实特性和抗剪强度与主要物性物态指标之间的关系。研究表明,陕南几种典型筑坎土料的最大干密度和相应的最优含水量与土粒平均粒径d₅₀、小于0.005mm土粒含量P、塑性指数I_p、塑限含水量ω_p之间存在显著的相关关系:填筑土的抗剪强度主要受含水量控制,其强度指标与填筑含水量之间存在显著的线性负相关关系。分析表明,含水量对抗剪强度的削弱效应远大于干密度对抗剪强度的加强度效应     

极端暴雨条件下黄土高原水平梯田损毁情况调查分析——以岔巴沟流域“7·26”特大暴雨为例

2017年7月25日20时至26日8时,陕西榆林市11个县区遭遇特大暴雨侵袭,我们于当年10月对位于暴雨中心的岔巴沟流域的梯田损毁情况进行了专项调查。首先通过室内Google Earth近实时影像结合GIS绘图在流域内确定梯田位置和数量,根据修建时间、利用和植被类型将这些梯田分类。在流域内空间分布均匀地选择不同类型典型梯田并进行野外实地测量,统计各类型梯田的损毁情况、损毁形式并估算各类型梯田的土壤侵蚀模数及其流域平均侵蚀模数。结果表明:岔巴沟流域梯田以≤ 4 hm²规模为主,梯田数量上占91.4%,面积上占了50.7%。暴雨造成梯田的损毁形式以田埂表层结皮脱落、田埂滑塌崩塌、田埂冲毁、田面陷穴穿洞为主,有人为干扰时会产生更加剧烈的后果。暴雨造成的梯田损毁侵蚀坑大部分为深度0~0.5 m的侵蚀。老梯田农地、老梯田乔木和老梯田草地侵蚀坑发生频率远远多于新机修梯田,保持在20~36处/100 m。新机修梯田的侵蚀测坑发生频次少,为5处/100 m,但深度可达4.8 m,后果严重。不同类型梯田损毁产生侵蚀模数差异较大,老梯田农地、老梯田草地和老梯田乔木的侵蚀模数为34 000~37 000 t/km²,新机修梯田为19 404.3 t/km²,老梯田灌木侵蚀模数最低,为5 958.4 t/km²。流域内梯田平均侵蚀模数为30 733.4 t/km²。通过本次调查,掌握不同类型梯田在极端暴雨条件下的损毁情况,为黄土高原梯田保护及修复提供数据支持。     

基于WEPP模型的水土保持措施因子与侵蚀量关系研究

水土保持措施能够有效减少水土流失,是土壤侵蚀过程中的一个重要影响因子。以北京市延庆县水土保持科技示范园的径流小区观测数据为基础,利用WEPP模型模拟了坡面不同水土保持措施下的侵蚀量,结果表明:(1)植被盖度与侵蚀量呈负相关关系,植被盖度越高侵蚀量越少,当盖度50%时侵蚀量会显著减少,且植被有效盖度的阈值为70%;(2)梯田的土壤侵蚀过程主要发生在田坎处,水平田面几乎没有水土流失,侵蚀量与田坎高成正比,与田面宽成反比。在北方土石山区,水平梯田田坎高度不宜超过2.5 m,田面宽不宜小于5 m;(3)粮—草间作能有效减少土壤侵蚀量,且草带所占比例越大减蚀效益越好。在水土保持为主的坡耕地上适合推广粮:草比为2:4的间作配置模式。研究结果对于北方土石山区的土壤侵蚀研究以及水土保持措施的配置具有一定参考意义。     

基于WEPP模型的多级梯田暴雨侵蚀模拟初步研究

针对2013年6—9月份安塞县马家沟多级梯田遭受暴雨侵蚀严重等问题,运用新一代水蚀预报模型WEPP模型对马家沟多级梯田在暴雨条件下的侵蚀情况进行模拟,并将WEPP模型模拟的结果与实测资料进行了对比。结果表明:WEPP 模型能够较好地模拟黄土丘陵区多级梯田在暴雨条件下的径流量以及土壤侵蚀量,随着梯田级数的增加,WEPP模型对径流量与侵蚀量的模拟精度逐渐降低。由于受该区地下水的影响,模拟径流量总体小于采用径流系数法算得的径流量,由于梯田田埂的防蚀作用,模拟土壤侵蚀量总体大于实测侵蚀量。研究为黄土丘陵区梯田防蚀以及梯田修筑提供科学依据及有效方法,为黄土丘陵区多级梯田的暴雨侵蚀预测提供了合理化建议。     

滇池湖盆区露地蔬菜种植方式对农田水土流失的影响

研究露地蔬菜覆膜垄沟种植体系中2种不同的种植方式(膜上、膜侧)对滇池面山台梯地农田表层土壤结构稳定性及农田产流的影响.结果表明:与膜上种植方式比较,膜侧种植方式对种植行0-5 cm土层的容重、孔隙分布及>0.25 mm水稳性团聚体含量均无明显影响.在5-10 cm土层,虽然膜侧种植方式下的总孔隙度及>60 μm孔隙度显著低于膜上种植方式的,但是2种种植方式下5-10 cm土层>0.25mm水稳性团聚体含量间的差异不显著.这表明膜侧种植方式不会明显降低表层土壤的结构稳定性.与膜上种植方式比较,膜侧种植方式下农田的径流深度和输沙量减少57%和65%,单位面积农田中随径流输出的TN、TP、COD总量减少49%,64%,72%,表明膜侧种植方式能显著降低台梯地农田的产流量、输沙量和污染物输出量.研究还发现农田污染负荷(TN、TP、COD)输出主要以径流中的泥沙流失为主,约占输出总量的80%以上.相关分析表明,滇池湖盆区台梯地农田产流量与降水量、降水强度问均无显著相关关系,径流中泥沙含量和降水强度、径流量间存在显著的正相关关系.