红安县坡改梯工程土坎梯田合理性分析

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1、红安县坡改梯工程土坎梯田合理性分析关键词：土坎梯田；石坎梯田；比较分析摘要：在我国长江中上游地区，坡耕地的面积达到了1.3亿亩，年均侵蚀量超过9亿t，占全流域侵蚀总量的40.2%[1]。因此坡耕地水土流失的治理具有重要的地位。湖北省红安县，地处大别山低山丘陵地区，水土流失遥感调查显示，我县水土流失主要发生在坡耕地和荒坡上。在坡改梯工程建设过程中，是建设更持久耐用标准更高的石坎梯田合适，还是建设经济方便的土坎梯田合适，一直是个值得关注的问题。经分析计算，红安县坡改梯工程适宜修建土坎梯田。正文：红安县位于湖北省东

2、北部，大别山南麓，是全国著名的将军县。全县版图面积1796km2，人口65万人，境内地势北高南低，北部崇山峻岭，最高海拔达840m，南部丘陵起伏，主要发育于元古界红安群的片岩、片麻岩。红安县属亚热带大陆性季风气候区，光照充足，雨热丰富，降雨量1071mm，因此植被自然恢复能力较强，森林覆盖率达40.1%。但由于人口压力大，乱垦滥伐，坡耕地多，造成了严重的水土流失，当地劳动人民称：“远看绿油油，近看水土流。”据2000年卫星遥感测绘资料显示，我县有水土流失面积789km2，占全县面积的43.9%，年水土流失量4

3、42万吨，是长江流域水土流失比较严重的区域。作为大别山革命老区、贫困山区、水土流失严重地区，我县于2000年被列为“长治”工程重点治理县，后又被列为水土保持生态环境建设大示范区和生态修复试点县。在红安县县委、县政府的关心和重视下，先后完成了李西河、白马嘶河、两道桥等13条小流域综合治理任务，治理水土流失面积151.23km2，其中建设坡改梯1001.53hm2，在综合治理措施条件下，治理区水土流失面积减少了49.7%，年减少土壤侵蚀量40.7万t，人均产粮从治理前的417公斤增加到500公斤，年人均纯收入从1

4、999年的1151元增加到2215元。实践证明，坡改梯工程在保护生态环境涵养水土方面上是成功的，在促进农民增产增收上是有效的。红安县在建设坡改梯工程过程中大量修建了土坎梯田，笔者认为，在红安县的地形地质、降雨、植被、土壤特性、建材经济性以及预期背景条件来讲，修建土坎梯田是符合安全需要和经济原则的。1.从地形条件上讲，土坎梯田是符合梯田安全和维护的。这是因为红安县地形地貌上多为低山丘陵，坡耕地坡度多较缓，一般为0——15°，占可利用坡耕地的64.8%以上，修建梯田时，田面一般宽度为4——5m，梯坎坡度一般为80

5、°，梯坎高度一般小于1.35m，土壤容重1.20g/cm3。根据式：σ=γz（式1）σ——土壤自重压应力，KN/m2γ——土壤容重，KN/m3z——梯坎底部表层土壤到梯面的高度，m因此梯坎底部的土壤最大自重压应力为16.2KN/m2，而根据τ=1/2（σ1－σ3）sin2α（式2）τ—————土壤剪应力，KPa,σ1，σ3——土壤最大，最小主应力，σ1=16.2KN/m2，σ3因在表层，取0。α—————最大主应力与斜坡的夹角，80°。土壤剪应力为（2.77KPa）。抗剪应力根据式：τf=σtanφ（式3）τ

6、f——土壤抗剪应力，KPa,σ——土壤在剪切面上的法向应力，取自重应力16.2KN/m2φ——土壤内摩擦角，30°计算可得土壤抗剪强度为9.35KPa，安全系数取3，τf>3τ可见土壤抗剪强度大于土壤剪应力，因此，修建土坎梯田，是安全可靠的。2.从地质条件上看，石坎梯田在我县风化条件下不符合安全需要。由于我县坡耕地土层深度为0.15~0.30m，在约0.50~0.80m内出现岩石半风化物或基岩，土壤母质为片岩、片麻岩，土壤母质强度弱，抗物理风化能力也较弱，物理风化时间小于1年。因此如果就地取材，秋冬使用母质岩

7、石修建梯坎，在风化半年后，就风化成直径0.1~0.25mm的沙土，其土壤抗压应力大幅度下降，土壤抗冲能力抗风蚀能力大为降弱。经观测，新鲜片麻岩经过一个冬天的风化，表层剥蚀量为12~15mm。此外，母质风化物颗粒粗，不利于涵养养分，而土壤空隙过大，不能有效持蓄水量，不适宜于自然条件下的植被生长，生态自我修复能力弱。相反，土坎梯田就可以满足梯田的安全要求和生态功能要求。3.从雨热条件上讲，土坎梯田的生态恢复状况是符合梯田安全和发展养殖业需求的。红安县多年平均日照2088.6小时，自1957年以来多年均气温15.9

8、°，多年平均降雨量为1071mm,且雨季略迟于热季，因此可以保证在雨季到来之前，在土坎上形成植物护坡。另外，土坎梯田上的牧草，可以用来喂养家畜。根据测算，每年每千米护坡上可生产的牧草量为6746千克，可以产出的家畜质量为675千克。可以产生的经济效益为4050元。4.从生态功能上讲，土坎梯田比石坎梯田更具有生态效益。经统计，土坎梯田田坎一般入渗面积比为100%，石坎梯田田坎一般入渗面积为20%~40