区南泥湾镇阳湾沟土地整治项目为例
庞喆
【摘 要】可利用耕地面积的减少是我国近几年来农业生产过程中所面临的重大制约性难题,同时,我国黄土丘陵沟壑区分布广泛,黄土沟壑区的水土流失是困扰农业可持续发展和人民脱贫致富的主要问题,也为黄河下游地区带来一系列的生态环境问题.但长期水土流失所形成的积水沟道又蕴藏了十分丰富的潜在可耕地资源.本研究利用陕西省延安市的地理优势,在综合分析了黄土丘陵沟壑区的地质条件、成土环境、区域生态、气候资源、植被资源、水资源、土地资源及农业发展和产业结构的基础上,通过土层普探工程技术、土地平整工程、灌溉排水工程等工程手段,有效提高了耕地质量,改善了生态环境,实现了农业增效,带动了当地经济的发展. 【期刊名称】《农业科技与信息》 【年(卷),期】2018(000)010 【总页数】5页(P30-33,41)
【关键词】治沟造地;土层厚度普探;灌排一体渠;截水沟 【作 者】庞喆
【作者单位】陕西省土地工程建设集团有限责任公司,陕西西安710075;陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司,陕西西安710075;国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室,陕西西安710075 【正文语种】中 文
【中图分类】S278
现阶段，由于农村耕地面积的减少，我国农业生产受到了严重制约。我国黄土丘陵沟壑区分布广，面积可达21.18万km2，但黄土丘陵沟壑区地形破碎，千沟万壑，现已成为我国水土流失最严重的地区。水土流失不仅成为影响黄土高原沟壑区农业经济可持续发展的主要限制因素，而且也成为该地区土壤沙化的重要原因[1]。同时，长期水土流失所形成的积水沟道又蕴藏了十分丰富的潜在可耕地资源。国内外研究结果表明：通过合理系统的生态恢复措施和工程措施相结合可以有效开发和利用黄土高原沟壑区，使其成为优质的耕地资源。陕西省延安市宝塔区位于黄土高原腹地，属于暖温带半湿润易旱气候区，水资源充沛，年日照近2 500 h，光热充足，气候稳定，完全满足旱地农业耕作所需要的水热要求，治沟造地工程的开展与实施，对延安市乃至陕西省增加可耕地面积、保证农民农业生产收入、巩固退耕还林成果、推进区域经济发展和生态文明建设都具有战略意义。 1 项目概况 1.1 自然条件
项目区位于陕西省延安市宝塔区南部的丘陵沟壑区，地处汾川河流域，属于温带季风气候区，全年寒暑交替，四季分明。降雨时空分布不均，季节变化大，利用率较低。多年平均降水量573mm，干旱指数1.75。光热条件均能满足农作物一年一熟的要求。
采样分析项目区内的川道耕地土壤以淤土为主，呈灰褐色，土壤有机质含量平均为7.13 g/kg，全氮含量为0.50 g/kg，碱解氮37.4mg/kg，速效磷 5.3mg/kg，速效钾134.9mg/kg，是延安市土壤养分最高的地区之一。项目区水资源由自产径流、入境客水、地下水三部分组成。项目区钻孔取水样检测，地下水矿化度分别为0.866和0.286，灌溉系数Ka分别为20.6和20.5，水质适合农田灌溉[2]。
1.2 土地利用现状
项目区土地总面积为253.44 h m2，其中耕地218.99 hm2，林地18.09 hm2，城镇村及工矿用地1.74 hm2，其他土地14.63 hm2。项目区对农业基础设施的改造资金投入不足，特别是道路排水设施配套存在严重缺陷，致使田间道路不能发挥较好的功效。虽有水源工程，但输水干渠损坏严重，已失去输水功能，且无田间配套工程，致使现有的水资源得不到利用，形成大面积的中、低产田。据调查，项目区旱地玉米产量仅有3 000～3 750 kg/hm2。由于干旱缺水，项目区种植结构单一，土地的生产潜力没有得到充分发挥。目前项目区仍以种植玉米、谷类、豆类为主，经济作物面积极少。项目区内农地经营是以家庭为单位，规模化集约经营优势不能发挥。 1.3 限制性因素
项目区地形起伏较大，塬面与沟壑交替分布，地形呈“V”形，垂直河流方向地面比降较陡，降雨易产生地面径流，导致水土流失。加之历年村民盲目取土，农村基建占地和宅基地搬迁等原因，造成区内部分田块破碎、不便耕作，需要整理[3]。 项目区内土壤抗蚀能力差，区内降雨量呈年际和年内分布差异大，在降雨量较大的7—9月，易发生地表径流冲毁田块和田间道路的现象，并且在项目区沟道内存在水土流失和滑坡的潜在危险；项目区气候条件优越，温光水热较为丰沛，但时空分布不均。地形起伏较大，塬面梯田的田坎高，梯田整体的坡度大，不利于作物的集中连片种植。 2 工程实施
通过平整土地、配套农田水利设施、修建田间道路、绿化渠路、优化土地利用结构、提高土地利用率和质量等级，改善生态环境，实现建设高标准基本农田的总体目标。根据社会发展要求和项目区自然、资源、社会经济条件，对项目建设范围内的土地利用进行空间布局和优化组合。
2.1 土层普探工程技术
一般来说，土层厚度探查方法包括直接测定和间接测定，直接测定方法主要有钻孔法和剖面法，间接测定方法主要有探地雷达等方法[4]。项目区采用传统“钻孔法”与“探地雷达”[5]相结合的普探技术在土地工程实施前期对土层厚度探查，保证造地平整后期土层厚度满足土地工程施工标准及作物生长需求。在陕西省延安市宝塔区南泥湾镇九龙泉沟，利用“普探”技术，选择土地区域，按照原地块布局、河流走向、道路等将项目区划分为86个田块，运用土壤普探技术，按照划分田块布局，以“S”形法在所选择的区域内布设探测点，并对各探测点土层厚度进行测定。“普探”技术可准确反映土壤层次分布情况，探明土层厚度是否满足耕作要求或是否能实现区域内平整厚度平衡要求；避免在土层过薄的情况下，采用不合理的平整措施引起的石砾层或基岩层裸露；可有效减少土方运转工作量，确保土层厚度，满足土地工程施工标准及作物生长需要。 2.2 土地平整工程
土地平整工程是通过土地平整更利于增加耕地、农业种植、田间耕作、道路排水等。在进行土地平整工程设计时，合理调配土方，保持平整单元内的挖填方平衡，以减少运土工程量。项目区属于沟壑区，地势起伏较大，不同地形地貌划分田块的方法均不同，要因地制宜，科学合理地确定田块范围，以达到最大净增耕地和最少投资的协调统一。
2.2.1 大平大整方案 以斗渠控制灌溉面积为土地平整单元。此种方案的优点是田块面积大，田坎少，耕地增加率相对较高，有利于大型农业机械耕作，但移动土方量大，投资大。
2.2.2 局部平整方案 以生产方为土地平整单元。此种方案的优点是移动土方量较少，投资省，便于施工；缺点是田块面积较小，田坎相对增多，不利于增加土地。 根据项目区地形“大平小不平”和土层厚度不一的特点，经过分析比较，选取局部
土地平整方案。
2.2.3 对形状不规则、面积狭小、分布散乱的地块进行合并平整 平整时根据地形的高差情况可采取就近合并的方法进行，土方量采用南方CASS7.0软件中的DTM法进行计算。
根据项目区可耕地的现实条件，耕作田块可以设计为两种类型：方田和梯田。在项目区，方田设计主要是为了满足南泥湾镇种植水稻的需要，将位于南泥湾镇旅游区附近的阳湾沟与九龙泉沟交汇处的河谷地带整理为种植水稻的方田，以道路、灌排渠、截水沟为分界线划分田块，田块之间以田埂为界，间隔距离约50m。项目区内适合于灌溉的地带整理为方田，田面长边宜平行等高线布置。田面宽度便于中小型机械作业和田间管理。 2.3 灌溉与排水工程
2.3.1 水源工程 由于在现有耕地建造蓄水坝不符合当地实情，不利于土地的有效利用，结合项目区相关地形、实地考察资料，考虑村组协议，在项目区排洪渠内落差较大位置、路渠结合处，且灌溉需求量大的田块设计布置提水闸，缺水期进行土地灌溉时，关闸蓄水，利用排洪渠进行灌排两用，灌溉就近土地，减少占用耕地面积，增加工程设施的利用率。洪水期，保持排洪渠通畅，提水闸保持开闸状态，做好防汛防洪的准备。
为保障项目区设计灌溉区域作物的正常灌溉，结合项目实际，对项目区的水源工程进行踏勘、测量。将前九龙泉、新窑子沟（一连沟）内的坑塘水面修整，利用其为旱季灌溉作为补充水源。同时，为改善三台庄的安全隐患，修复供蓄水、泄洪等功能，结合周边地形及环境条件，达到提供灌溉水源、提高防洪能力等目的，对水库大坝进行全面整修。本次加固主要包含溢洪道工程、卧管工程、迎水坡面砌石防护等，溢洪道从根本上降低了水库运行风险；上游坡面底部抛石处理、坡面砌石防护，可降低渗透浸润线，保证坝体安全；下游背水坡面进行土方碾压加固，保证坝体稳
定。水库加固后，在保证水库
淹没区不淹没上游稻田的前提下提高正常蓄水位，水位通过卧管控制，在汛期由卧管以及溢洪道共同泄洪，保证水库的安全。加固后通过卧管控制，可满足下游86.67 hm2农田的灌溉任务。
2.3.2 输水工程 为满足项目区内耕作用水需求，经实地调查与走访，结合当地水源情况，将水源与项目区采用斗渠、农渠或管道的形式链接，在水稻田区设置较为实用的灌排一体渠，保障项目区内各农作物的灌溉与排水。项目区输水工程统一全部采用明渠输水。
2.3.2.1 斗渠布置。九龙泉沟土地整治区斗渠位于项目区内的九龙泉沟土地整治区，从上游水源引水，控制灌溉面积88.46 hm2，总长度3 566m。渠道全部采用矩形块石衬砌断面。
2.3.2.2 农渠布置。农渠依据项目区地形及当地耕作习惯布设，分为土质农渠和砌石农渠。方向垂直于斗渠，平均间距为50m。
2.3.2.3 灌排一体渠布置。为满足水稻田内灌溉、排水要求，打造南泥湾水稻田特色景观且节约渠道用地。结合实地测量、种植经验及项目区施工条件，在南泥湾水稻田区域布设灌排一体渠来满足灌溉、排水。灌排一体渠垂直农渠布设，渠道底部宽1.2m，进行砂砾回填、抛石基础、抛石灌浆等基础处理；渠道流水断面规格为0.4m×0.6m，用厚度30 cm块石砌筑；渠道顶面每隔50厘米铺设横跨渠道断面规格为1m×0.3m×0.05m的C20预制盖板，便于农用通行及稻田景观美化；渠道每隔50米预留一组灌溉阀门，含2个进水阀门、2个出水阀门及1个控水阀门，便于灌溉及排水。 2.3.3 排水工程
2.3.3.1 排洪渠布置。由于考虑当地实际民情及多方意见与建议，本次设计参照当地20年一遇的洪流量进行设计。对九龙泉全线进行清淤、疏浚、深挖，渠道进行
浆砌石砌筑，总长度约19.693 km，排洪渠在项目末端接入原河道。
2.3.3.2 截水沟布置。南泥湾土地整治项目区为丘陵沟壑区，土壤主要为黄绵土、水稻土，土体疏松、软绵，壤中流丰富[6]。壤中流可以预防土地次生盐碱化，为农田提供水源等，但是也会带来一些不利的影响，如引起土壤氮、磷等营养成分的流失以及土壤中重金属等污染物的迁移等[7]。
根据项目区土壤特性，修建截水沟，旨在高效利用壤中流。截水沟设计与壤中流水流方向垂直，以提高截水沟效能和缩短沟的长度，沟底和沟壑平整密实，不滞留。同时，为了最大限度发挥截水沟的作用，并避免田块土壤流失或因灌溉破坏截水沟工程，在截水沟临近田块一侧铺设块石。
2.3.4 其他灌溉排水设施 为方便配水，在项目区规划的灌溉渠道、提水闸、溢洪口、干渠引水口（即斗渠进水口）处设置分水闸和控水闸。项目区农电网络已经形成，高压网通至村中，变压器布局合理，项目区电力供应正常，电力设施配套齐全，能满足项目区生产生活需要。项目区灌排均为自流，此次设计不布置潜水泵。 2.4 田间道路工程
项目区内道路按照不同的生产、生活需求，分为田间路和生产路。但不同的位置、原始路基及道路通往区域性质不同，将田间路、生产路可进行细化。
项目区田间道与项目区原有干道相垂直，通往村户、厂房及其他建筑区域；项目区生产路与田间道相接、或与原有干道垂直，主要通往田块，为田间农业机械和人工作业服务。
2.5 农田防护与生态环境保持工程
2.5.1 农田防护林 由于项目区地处黄土高原水土流失干旱地区，春冬季节西北风多且较大，因此建立农田生态防护林带，改善生态环境就显得尤为重要。护路林建在道路两旁，株距不大于5m。树种依据当地气候条件进行选择。
2.5.2 河岸防护林 护岸林设带建设参照河道10年和20年一遇洪峰流量标准，依
据实地具体情况留出河道行洪宽度。河岸两岸各栽植一行，株距3m，树种选择速生杨，整理后农田防护林高于建设前标准，3年种植成活率和保存率达80%以上。为了充分利用光热资源，渠道及生产路不设防护林带，沿田间道两侧栽置防护林。 3 成果与结论
在综合分析了黄土丘陵沟壑区的地质条件、成土环境、区域生态、气候资源、植被资源、水资源、土地资源及农业发展和产业结构的基础上，针对黄土丘陵沟壑区土地退化、水土流失严重、生态脆弱、难以开发利用等问题，根据当地自然条件以及社会经济条件，围绕改善生态环境、增加耕地面积、提高土地质量、提升综合利用效益等目标，通过前期可行性研究、综合技术研究、工程示范和工程项目推广4个研究阶段，完成了项目研究及示范推广。主要取得了以下成果：一是灌排一体渠技术。现有的农田水利工程中，灌溉和排水工程协调运行，灌溉完成后多余水汇入排水渠道。但该系统中灌溉、排水渠道占用一定农田面积，从而会降低土地的利用效率[7]。尤其在水田种植过程中，需要间隔性的灌水和排水，保证水田水量适中，在地下水位较高的地方，排水作用更为重要。同时，农田灌溉过程中不同田块同时灌溉，会造成田块灌溉水量不一，水量过高或不足不利于作物生长。为满足水稻田内灌溉、排水要求，打造南泥湾水稻田特色景观且节约渠道用地。结合实地测量、种植经验及项目区施工条件，在南泥湾水稻田区域布设灌排一体渠来满足灌溉、排水，实现农田需水时不同田块依次灌溉，不需水时不同田块依次排水，与常规灌排渠道相比，节省工程成本并减小占地面积，不仅可以满足游客从水田中部观光通行，还起到渠道两边田间生物生命廊道的作用。二是截水沟技术。针对黄土高原“治沟造地”高标准农田建设过程中沟槽区农田易涝的特性，提出了一种利用黄土高原沟道区非动力壤流调节农田灌溉的方法，其目的在于通过在梯平田下坎处建立透水性截水沟以改变农田地下水位高低来实现农田耕作层土壤墒情的调节。该技术有效改善了沟道流域的水土资源分配，实现了耕地面积扩展和耕地质量的改善。由于该沟
道区农田淤积水分的有效调节，恢复弃耕土地超过266.67 hm2。沟道上游旱田产量从原来的4 500 kg/hm2增至7 500 kg/hm2，下游水田产量从原来的3 000 kg/hm2增至6 000 kg/hm2。同时，可节省大量的人力、电力资源用于农田排水和灌溉。通过在沟道区重力壤流方向上横向设置截水沟，通过截断沟道一方面可截断上游来水，起到对壤中流的调蓄；同时可通过截水沟的排蓄功能实现对梯平田地下水位的调节，确保农田耕作层保持合理的含水量，最终形成一种多水外泄、少水保墒的无动力调节壤流进行农田灌溉保墒的方法。
在综合研究的基础上，通过治沟造地工程实施与生态保护相结合，有效提高了耕地质量，改善了生态环境，实现了农业增收，带动了红色旅游的发展。本技术将为在延安市宝塔、延长、子长等12个县（区）开展的33 778.91 hm2治沟造地土地整治工程提供技术支持。延安市治沟造地土地整治工程在保障国家粮食安全、实现区域耕地总量平衡、促进农村发展、维护社会稳定等方面的效益显著。 参考文献
【相关文献】
[1] 常笑梅.浅析延安地区水土流失的成因及防治对策[J].陕西水利，2010，(1). [2] 冯谦诚，王焕榜.土壤水资源评价方法的探讨[J].水文，1990，(4). [3] 韩霁昌.土地工程概论[M].北京：科学出版社，2013.
[4] 高帅.滇东南岩溶山地土壤厚度空间分布探测技术研究[D].昆明：昆明理工大学，2014. [5] 胡振琪，陈宝政，陈星彤.应用探地雷达检测复垦土壤的分层结构[J].中国矿业，2005，(3). [6] 张信宝，金钊.延安治沟造地是黄土高原淤地坝建设的继承与发展[J].地球环境学报，2015，(4). [7] 赵平远.黄土高原沟壑区水土环境综合治理研究[J].陕西水利，2011，(3).
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容