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黑土生态脆弱区侵蚀沟治理技术适应性分析

时间:2018-03-28 来源:
作者:梦露

本篇文章目录导航:

【题目】黑土生态脆弱区侵蚀沟治理策略探析
【第一章】侵蚀沟生态修复技术研究绪论
【第二章】黑土生态脆弱区识别及生态脆弱性评价
【第三章】黑土生态脆弱区侵蚀沟治理技术适应性分析
【4.1-4.2.1】土壤水文物理性状
【4.2.2-4.3】土壤肥力特征
【第五章】黑土生态脆弱区侵蚀沟生态修复关键改良技术
【第六章-参考文献】黑土地侵蚀沟环境整治技术探究结论与参考文献

  第 3 章 黑土生态脆弱区侵蚀沟治理技术适应性分析

  针对第二章界定的黑土生态脆弱区,通过文献普查与典型区实地调查相结合的方式,对该地区侵蚀沟治理技术进行分析评价。

  3.1 黑土生态脆弱区侵蚀沟治理情况调查。

  考虑侵蚀沟发生发展区域典型性和代表性以及调查路线的便利性,针对兴安盟、通辽市和阜新市进行了资料调研和实地调查。兴安盟水土流失面积 20304km2[38,39],通辽市水土流失面积 20313 km2,阜新市水土流失面积 4552 km2[40]。该区域水土流失总面积 45169 km2,占全域总面积的 37.85%。侵蚀强度分级情况见表 3.1。

黑土生态脆弱区识别及生态脆弱性评价

  该区域气候干旱,但降雨量集中,再加土层薄且多砂石,植被覆盖度低,造成农田和荒山荒坡侵蚀沟发育,大中小型侵蚀沟广布。在 2013 年全国第一次水利普查中,对东北黑土区侵蚀沟做了专项普查,用得到的普查数据与大兴安岭东南山地丘陵生态脆弱区范围矢量数据叠加,通过切割计算等过程,统计出该区域侵蚀沟的面积、长度、类型等特征,详细数据见表 3.2,100 m 以上侵蚀沟 41019 条,总长度 33877322 m,总面积 92092.78 ha,平均坡降 9.46%。

  

  3.2 黑土生态脆弱区已治理侵蚀沟调查与评价。

  现场踏查了 38 条有治理措施的侵蚀沟。如阜新地区阜蒙县两家子小流域、四家子小流域、八家子小流域、扎兰菠萝小流域、山岳村小流域等典型侵蚀沟 10 条,彰武县苇子沟小流域典型侵蚀沟 5 条[41-44];兴安盟突泉县东红光村小流域、杜西沟小流域、榆树沟小流域 9 条典型侵蚀;兴安盟乌兰浩特神峻山小流域 3 条典型侵蚀沟;科尔沁右翼前旗新生小流域 4 典型侵蚀沟;呼伦贝尔盟阿荣旗珍珠村等 3条 2017 年新治理典型侵蚀沟[45-53];通辽扎鲁特旗格日朝鲁小流域、乌力吉木仁河流域 4 条典型侵蚀沟[54]。将该区域的典型县区侵蚀沟调查情况汇总如表 3.4。

  

  典型县区侵蚀沟以中小型为主,治理措施实施以发展沟为主,大中小型侵蚀沟均有部分治理措施,但均以石笼谷坊为主,少量侵蚀沟底在淤积一定厚度泥沙后栽植大叶杨或种植玉米和大豆。沟头防护措施实施不多,以浆砌石砌筑环形坝为主,没有发现跌水式防护措施;沟壁几无防护;沟岸有部分侵蚀沟栽植树木防护。

  该区域侵蚀沟专项治理时间短,规模小、措施单一(表 3.5)。目前仍然以坡面治理工程为主,沟内工程主要以石笼谷坊为主。专门实施植物措施对侵蚀沟道进行生态修复的工程不多。大部分沟道是设置石笼谷坊后,植被恢复依靠自然演替,但目前看效果并不突出。首先,植物品种单一,阜蒙地区以荆条为主,突泉县以柠条为主,沟底淤积泥沙达到一定程度的地方有栽植杨树,其它植物使用很少。其次,这些地区植被覆盖率低,草类生长也不茂盛,侵蚀沟中自然生长的杂草成为放牧牛羊的场所之一,因此,牛羊啃食践踏频繁,植被演替缓慢。将一定区域建设围栏封育后效果较好。但本地区侵蚀沟大部分沟壁陡立,野生植物种子没有附着条件,即使没有干扰,沟坡的植被恢复也存在困难。

  

  3.3 黑土生态脆弱区侵蚀沟治理技术适应性分析。

  3.3.1 侵蚀沟发生立地条件分析及治理中存在的问题提炼。

  通过区域资料调研和典型侵蚀沟详细调查,分析总结该区域侵蚀沟发生立地条件及存在的问题。发生立地一种是纯荒山荒坡,一种是上游荒山荒坡下游农田。

  第一种是发生在纯荒山荒坡:坡陡、沟道较短、土层极薄、多砂石、干旱,植被定植困难。无特定防护措施,沟头、沟道扩张的控制主要依赖于汇水坡面水保措施拦截和分散集中径流,坡面措施主要为平行等高线修筑水平槽,种植水保植物(阜蒙荆条、突泉柠条),植物生长缓慢,覆盖度低。

  第二种是发生在上游荒山荒坡下游农田的环境中。

  (一)上游荒山荒坡:

  (1)沟头围护:采用环形带状水平坑围护,阜新栽植荆条、突泉以栽植柠条为主。在调查过程中发现存在以下问题:阜蒙县干旱少土,水平坑栽植果树不活,土地权属农户不同意种植水保植物;突泉土壤条件尚可,问题也是干旱,围护植物生长缓慢,覆盖度偏低。

  (2)沟道:主要有浆砌石谷坊和干砌石谷坊,但前者施工成本高,透水性差,使用并不普遍,后者取材方便,但损毁率高。

  (3)沟岸、沟底几无特别措施,大部分处于自然发展状态,沟岸扩张和沟底下切程度主要由地质条件决定。

  (二)下游农田:

  (1)支沟沟头:主要发生在农田中,施工空间小,土地权属问题纠纷严重。

  偶见措施主要采用胡枝子、荆条、锦鸡儿等灌木树篱围护。

  (2)沟岸:同样土地权属问题,防护措施不多,有空间的地方偶见榆、杨、荆条、山杏等植物措施。沟坡整地处理现象不多见,偶有处理也较为粗糙,或在沟岸点播柠条,但在幼苗期生存困难,成活率和覆盖度低。

  (3)沟道:措施基本均为石笼谷坊,且采用平直布设,较大型侵蚀沟谷坊两侧多有冲毁,多年谷坊多有淤塞。

  (4)沟底:中大型侵蚀沟往往表现石笼谷坊密度不够,沟底下切普遍;小型侵蚀沟谷坊以上淤积泥沙后无后续措施。

  3.3.2 典型侵蚀沟治技术适应性分析。

  针对本地区侵蚀沟治理工程现状,即应用措施最多的、数量占绝对优势的石笼谷坊,开展适应性评价。采用无人机航拍、地面实地测量、对照国家沟壑治理技术规范等进行适应性、保存效果及问题分析等研究。

  (1)治理失败沟调查与评价。

  该区域尚没有开展侵蚀沟专项治理工程,侵蚀沟治理散落在小流域综合治理项目中,治理力度较小,治理措施比较单一。采取的措施主要为防止沟头前进的环形埂和环形水平坑,少量的植物沟壁防护,沟底以谷坊为主,辅以沟底造林,坡面治理力度相对较大,有水保林营造、等高改垄、植物埂带、梯田、竹节壕、鱼鳞坑等。针对本地区侵蚀沟治理工程现状,开展了占绝对优势数量的石笼谷坊的适应性评价。选择突泉县榆树沟小流域的一条典型治理沟分析研究(图 3.1)。

  

  整条侵蚀沟长 1.4 km,治理年份是 2011 年,主要的水保措施是设置了 25 个石笼谷坊。调查发现 90%的石笼谷坊均有不同程度的损毁,主要表现是措施单一,坡面植被少、少量改等高垄措施,沟谷只有铅丝石笼谷坊措施。谷坊两侧掏蚀严重,坝体堵塞,就基本上失去了减缓洪流和淤积泥沙的功能,属于治理失败的典型沟。总结失败原因如下:坡面无措施;沟头、沟岸、沟壁无防护;沟谷石笼谷坊间距、形态不合理、铅丝人为损毁。

  (2)治理成功沟调查与评价。

  调查了位于阜蒙县西北部的馒头沟小流域典型治理侵蚀沟和乌兰浩特神峻山典型治理侵蚀沟,这两条沟的治理模式和治理效果较好,在本区域具有代表性(图 3.2、图 3.3)。

  

  阜蒙县馒头沟小流域典型治理沟(图 3.2)于 2012 年开始,坡面措施比较完善,主要有坡式梯田、等高改垄耕作、植物埂带,沟道土谷坊和石谷坊(盖帽)耦合、土谷坊栽植荆条并在一侧留出排洪道,沟底造林(大叶杨)、沟壁植被部分自然恢复,整体上实现了谷坊(基本无损坏)减缓洪流、截留泥沙、植被覆盖的治理效果。其土谷坊和干砌石谷坊耦合的模式有进一步深入研究和推广应用的价值。

  乌兰浩特神峻山典型治理侵蚀沟(图 3.3)开始于 20 年前,治理持续多年,坡面措施完善,主要是樟子松和柠条灌木等高间隔种植,区域景观开发禁牧多年,沟头为拱形浆砌石护头护坡,沟谷设置石笼谷坊,沟岸上中游栽植山榆,下游栽植柠条,目前工程措施基本保持完好,植被恢复良好,山榆等植被树冠已基本封沟,自然植被种类丰富,总体看,本条沟已基本稳定,生态景观恢复良好,其陡峭沟坡植被恢复模式有进一步深入研究和推广应用的价值。

  

  3.4 本章小结。

  (1)该区域水土流失较为严重。没有侵蚀沟专项治理工程,侵蚀沟治理散落在小流域综合治理项目中,治理力度较小,治理措施比较单一。采取的措施主要为防止沟头前进的环形埂和环形水平坑,少量的植物沟壁防护,沟底以谷坊为主,辅以沟底造林,坡面治理力度相对较大,有水保林营造、等高改垄、植物埂带、梯田、竹节壕、鱼鳞坑等。

  (2)该区域农田和荒山荒坡侵蚀沟发育,大中小型侵蚀沟广布沟内土壤干旱贫瘠,植被定植困难,沟道工程主要以石笼谷坊为主,出现了谷坊淤塞和两侧掏蚀等突出问题。

  (3)侵蚀沟治理失败的主要原因是坡面无措施;沟头、沟岸、沟壁岸无防护;沟谷石笼谷坊间距、形态不合理、铅丝人为损毁。

  (4)该区域也有少部分治理成功的案例,治沟先治坡、浆砌石和土-植物谷坊耦合、加强陡坡沟岸植被修复、防止牲畜和人为破坏等经验有借鉴价值。

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