李欣卓

（榆林市水利工程建设中心，陕西 榆林 719000）

黄土高原区土地贫瘠，坡耕地较多，水土流失严重，而梯田具有很好的保水保土作用。根据调查，坡耕地平均单产为2500 kg/hm2～3500 kg/hm2，梯 田 平 均 单 产 为4000 kg/hm2～6000 kg/hm2，梯田产量明显高于坡耕地。为了提高农田质量，促进农业生产农民增收，现以横山区殿市镇坡耕地项目为例，对黄土高原区梯田建设进行探讨。

1 概况

横山区殿市项目区位于黄土高原北部，涉及殿市镇12 个行政村6667 人。项目区现有耕地1351.16 hm2，其中坡耕地790.87 hm2，占耕地总面积的58.5%，其中5°～10°有376.84 hm2，占坡耕地面积的47.65%，10°～15°有320.49 hm2，占坡耕地面积的40.52%，15°～20°有80.83 hm2，占坡耕地面积的10.22%。项目区水土流失面积64.41 km2，平均土壤侵蚀模数0.9 万t/（km2·a），年水土流失57.97 万t，水土流失严重。

2 存在问题

殿市项目区主要农作物有玉米、土豆、豆类和小杂粮等，农作物生长周期慢，由于区内地形地貌差异性大，基础设施发展不平衡。特别是项目区内坡耕地所占比重大，收益水平低，急需改造，主要表现在以下几个方面：

（1）土地贫瘠，抵御自然灾害能力差，项目区商品率和土地的产出率低下，不能满足日益增长的人民群众生活要求；

（2）坡耕地治理投资不足，由于国家补助资金标准低，而项目区地方财政拮据，配套资金压力过大；

（3）坡耕地比例较大，对水土流失难以有效遏制，直接影响土地生产力和当地群众生活水平的提高。

3 示范梯田设计

为了促进黄土高原区梯田建设，现以殿市项目区朱家沟村为例进行梯田设计分析。朱家沟村总耕地面积259.55 hm2，其中坝沟地6.37 hm2，梯田124.71 hm2，坡耕地128.47 hm2。项目区梯田设计标准取10 a 一遇6 h 最大暴雨量81.8 mm，设计减少径流90%、减少泥沙95%以上。

3.1 设计相关参数确定

田面不均匀高差应小于0.3 m，田面宽度一般10 m 以上，应根据地面坡度、土层厚度等因素，按照坡度缓田面宽，坡度陡田面窄的原则确定；田块长度应随地形而定，为防止田块长度过长，径流集中冲刷，沿纵向每隔30 m～50 m 应修横向软埝，埝顶应低于地埂；根据工程量大小、埂坎占地等因素，确定在5°～10°坡面上修筑田面宽度为20 m～30 m，10°～15°坡面上修筑田面宽度为10 m～15 m。机修梯田断面要素及含义、断面标准图见图1。

水平梯田断面要素:α 为原地面坡度，（°）；β 为梯田田坎坡度，（°）；H为梯田田坎高度，m；BL为原坡面斜宽，m；Bm为梯田田面毛宽，m；B为梯田田面净宽，m；Bn为梯田田坎占地宽，m；b为田埂顶宽，m；b′为田埂底宽，m；h为田埂高度，m。

田坎高度：H=BLsinα=Bmtanα

原坡面斜宽：BL=Hcscα

田坎占地宽：Bn=Hcotβ

田面毛宽：Bm=BLcosα

田面净宽：B=H（cotα-cotβ）

田坎高度：H=BLsinα=Bmtanα

根据规范，梯田田坎为单式，田坎坡度65°，田坎高度根据公式：H=B/（ctgα-ctgβ）。式中相关参数取值见表1。

根据规范，采取标准设计，地埂为梯形断面，高度取0.5 m，顶宽为0.5 m，内坡1∶1，外坡1∶0.5。

单位面积（按公顷）土方量按下式计算：

式中：V为单位面积梯田土方量，m3；H为田坎高度，m。

3.2 典型图斑设计

在朱家沟选择具有代表性的20 号和28 号图斑作为典型地块进行梯田设计。20 号小斑位于朱家沟示范点内，面积52.1 hm2，其中：地面坡度为6°的面积11 hm2，地面坡度为7°的面积21.65 hm2，地面坡度为9°的面积9.75 hm2，地面坡度为10°的面积9.7 hm2。共划分6 个田块，田坎高在1.8 m～4.12 m 之间，田坎平均高2.85 m，田面宽在13 m～37 m 之间，田面平均宽23.1 m，挖、填方12190 m3，修筑生产道路182 m，植物护埂1.33 km。

28 号小斑位于朱家沟示范点内，面积62.5 hm2，地面坡度为5°的面积为5.4 hm2, 地面坡度为13°的面积为51.5 hm2, 地面坡度为15°的面积为5.6 hm2。共划分10个田块，田坎高在1.5 m～4.4 m 之间，田坎平均高3.4 m，田面宽在11 m～30 m 之间，田面平均宽14.2 m，挖、填方17788 m3。修筑生产道路285.6 m，植物护埂3.06 km。具体设计成果见表2、表3。

表2 20 号典型图斑设计成果表

表3 28 号图斑典型设计成果表

3.3 水平梯田施工方法

水平梯田施工采用机械修筑田面、人工修筑埂坎相结合的方式进行，主要工序有定线、清基、筑埂、保留表土、修平田面、表土回填等。具体为：根据梯田断面设计的田面斜宽，在中轴线上划出各台硷的基点作为施工线。以各台梯田的施工线为中心，上下各划出50 cm～60 cm 宽，作为清基线，清除表土厚约20 cm，暂堆于清基线下方，施工中与整个田面保留表土结合处理。将清基线内的地面翻松约10 cm，清除石砾等杂物，整平，夯实。连台梯田表土逐台下移，隔坡梯田将表土取起堆放，待整平后均匀铺好。采用表土中间堆置法（见图2），将拟修田面的表土全部取起，堆置在田面中心线位置，宽2 m 左右；将中心线上方田面生土取起，填于下方田面；将堆置在中心线的表土均匀铺运到整个田面上。

图2 表土中间堆置法

田坎必须用生土填筑，土中不能夹有石砾、树根、草皮等杂物。填筑地埂时应分层夯实，每层厚25 cm，压实度不小于90%。在地块土方挖运工作完成，田面达到基本水平后，采用平田整地推土法，进行表土回铺工作。用推土铲推运表土，根据机头起伏情况，判断地面高低进行高铲低填，倒退拖刀，往返多次，将表土铺平。在完成表土回铺后，随即进行田面耕翻和耙耱，疏松表土，以提高新修梯田蓄水保墒能力，利于作物增产。

3.4 植物护埂工程设计

为了护坡固埂，减少雨水冲刷，防止垮塌，选择根系发达、适应性强、栽培技术简单、易成活、生长快、好管理的紫花苜蓿为护埂植物，增加裸露田坎的稳定性，抵抗雨水冲刷，又可为当地村民喂养的牲畜提供充足优良的饲草，提高经济效益。根据20 号和28 号图斑的典型设计，新修地埂分别为1328.55 m 和3062.5 m，推算项目区示范点内14、30 号等17个图斑梯田植物护埂长度38.74 km，折合面积6.97 hm2，需苜蓿种子209.2 kg。项目实施后，示范点内梯田埂坎植物保护率达100%。

3.5 配套措施设计

（1）生产道路

为了便于梯田耕作，在建设梯田工程的同时应配套相应的生产道路、排水沟、植物护埂等措施。生产道路布设因地制宜，在低缓的坡上呈斜线形，在陡坡上呈“S”型，采取通梁联峁，跨弯连咀，沿沟走边等方法布设，统一规划，合理布局，从而满足生产需要。为了减少耕地占用量，尽量将原道路加以改造修建成生产道路，确定生产道路宽度4.0 m，坡度小于9%，转弯半径R≥15 m。路基按原土整平夯实，路面采用素土夯实路面，道路铺筑厚度15 cm，压路机碾压。对示范点周边朱家沟等村的生产道路继续绿化，沿新修田块间生产道路外侧，单行栽植樟子松，穴状整地，株距3 m。樟子松树杆高大于1.5 m，树冠大于0.6 m。项目区内共修生产道路38.74 m，开挖土方量3.48 万m3；道路绿化2.31 km，栽植樟子松769 株。

（2）排水沟设计

为进一步完善项目区排水系统，保障生产道路安全，在示范点重点地路段内侧筑浆砌砖排水沟，比降大于5%的路段排水沟底部每隔20 m 修减速隔挡。设计采用10 a 一遇1 h 最大降强度39.5 mm/h。径流系数0.42，集水面积0.035 km2，设计流量0.16 m3/s。

排水沟断面尺寸按以下公式计算。

式中：Q为设计最大流量，0.16 m3/s；A为排水沟断面面积，排水沟为倒梯型断面，0.235 m2；C为谢才系数；R为水力半径，cm；i为排水沟比降，根据实际地形条件，计算取7%；χ 为排水沟断面湿周，m；n为粗糙系数，砌砖排水沟取0.025。

排水沟断面采用倒梯型，结构为M7.5 砂浆砌砖，根据试算法，得到满足排洪要求的排水沟断面为：开口0.8 m，深度0.3 m。项目区共布设砖砌排水沟3.6 km，开挖土方2028 m3，砂浆砌砖846 m3。

3.6 设计成果

按照朱家沟20、28 号典型图斑梯田设计建设方法，依次对殿市项目区147 个图斑进行设计建设。项目区地面坡度在5°～15°之间，与所选定的典型设计梯田图斑地形地貌、地面坡度基本一致，可采用其典型设计进行项目区梯田设计成果推算。根据梯田设计计算成果，项目区共新修梯田面积556.07 hm2；新修生产道路33.78 km；排水沟3.6 km；道路绿化12.4 km；植物护埂38.74 km。机修梯田工程量为219.39 万m3，投工28.28 万工日。

4 结语

特殊的土质地貌环境，使得黄土高原区坡耕地较多，人地矛盾突出，水土流失严重。而梯田既能减少水土流失又能有效改善农业生产条件，拦蓄坡面径流，保护耕地资源，提高抗灾能力，为调整农林产业结构，提高农民生活水平奠定基础，深受群众喜爱。文章通过殿市项目朱家沟村地块探讨分析可知，在黄土高原区进行梯田建设，要田林路结合，包括排水沟、护埂绿化等配套设计要完善，一次建设整体提高。在施工中要注意工序方法，尽量减少大开大挖乱堆乱放，注重水保措施。项目实施后，年可保水9.98 万m3，保土7.07 万t，可新增基本农田556.07 hm2，人均基本农田达到0.17 hm2，年新增直接经济效益205.8 万元，可在黄土高原区进行推广建设。