半干旱区隔坡软埂水平阶模式设计与造林效果分析

半干旱区隔坡软埂水平阶模式设计与造林效果分析

李晓兰

李晓兰(定西市安定区水利水保局，甘肃定西743000)

[关键词]水土保持；隔坡软埂水平阶；造林技术；径流调控；半干旱区

[摘要]近年来，隔坡软埂水平阶在半干旱黄土丘陵区荒山造林和退耕还林(草)整地工程中普遍应用。定西干旱缺水，运用径流调控理论，依水定业，对隔坡软埂水平阶工程进行优化设计，精心整地，科学造林，造林年新梢生长量比对照提高54.4%，造林成活率达到92%以上。

安定区位于甘肃省中部，属典型的干旱半干旱黄土高原丘陵沟壑区。多年来，水土保持工作从根治生态恶化，农民贫困的根源入手，以小流域为单元，运用径流调控理论，依水定业，合理调控和开发利用降水资源，对位配置各项治理措施，因地制宜地采取隔坡软埂水平阶等径流聚集工程拦蓄降雨，提高土壤含水率，改造低效劣质侵蚀土地，提高水土资源利用率，使干旱山区造林成活率大幅度提高，加快了水土流失综合防治步伐，促进了山区生态经济的可持续发展。

1工程优化设计

1.1隔坡机理和布设要求

隔坡软埂水平阶是在荒山自然坡面和陡坡地上沿等高线布设具有一定间距隔坡分布的带状集流坑，坡面隔离带为产流区，坡面径流进入水平阶，通过拦蓄、贮存、补给土壤水分用于植物生长。主要适用于25°以下的荒山陡坡地。隔坡宽度依据降雨量和隔坡地表特征等确定，水平阶宽一般不小于1.5m，阶面保持水平。根据定西县多年的实践调查分析，阶面有效蓄水深不大于500mm，阶埂加高年限3~5年，林木生长设计保证频率不小于75%。

1.2水平阶设计标准

水平阶防洪安全频率按满足20年一遇最大24小时暴雨一次产流深计，且安全聚流比Kα≥林木生长聚流比Kc＞1，当设计频率年有效降水量为P时，计算聚流比K值

hb=k[2r(W1-W2)-P](1)

Kc=hb/hp(2)

Ka=hx/(hp?+S?N)(3)

上述3式中：hb为设计频率年要求径流补给深，mm；k为增产系数取值1.2~1.4；W1为植物正常生长要求的土壤最低含水率，%；W2为设计频率年2m土层内平均土壤最低含水率，取8%~10%；r为土壤干容重，kg/m3；P为设计频率年降水量×降水有效利用系数70%~80%，mm；Kc为林木生长聚流比；hp为设计频率年产流深，mm；ka为安全聚流比；hp?为实测最大点或20年一遇最大24小时暴雨产流深，mm；hx为工程设计蓄洪深，mm；S为聚流面年侵蚀深，mm；N为阶埂加高年限，采用3~5年。

则：当设计林木生长聚流比Kc＞1时，水平阶按隔坡布设；且实际要求的Kc≤Kα最大值时，满足林木生长所需水分要求，适宜造林设计。

1.3水平阶规格设计

1.3.1林分密度的确定

为了维持林木个体的水量平衡，受降水资源环境容量的制约，林分的密度应为

N≤10(P-E-Q)/T(4)

(4)式中N为林木数量，株/hm2；P为降雨量，mm；E为地表蒸发量；Q为地表径流引起的降水损失量；T为林木个体蒸腾需水量。

则：N为每公顷土地上降水资源环境所能容纳的最大林木数量，也是人工造林的极限密度，林木所需的水分营养面积为10000/N，m2。

1.3.2断面设计

隔坡软埂水平阶沿等高线布设，阶面水平，阶坎外坡自然溜土坡度42°~45°，阶内后坎坡度70°~75°。假定原坡面坡度为α，软埂坡度为β，坎高为H，B为阶面水平净宽，L为隔坡宽度，K为聚流比，则

B＝2H(ctgα-ctgβ)(5)

L＝KB(6)

即：依据聚流比K值和有关参数确定B、L的关系尺寸，水平阶面宽一般不小于1.5m，灌木纯林不小于1.2m。

1.3.3隔坡比例的确定

隔坡比例与一次暴雨有效降水量、水分蒸散和隔坡地面特征等有直接关系。地表径流就地拦蓄、集中在林木根系分布区使用。隔坡比例主要是承流区与产流区面积的确定，要保证冲淤相对平衡。根据定西多年降雨资料分析：干旱年(p=75%)降水量为361.6mm，≥5mm降水量为271mm，土壤水分处于亏缺状态，故要求隔坡产流面积大于水平阶承流区面积。依据林分密度确定适宜的集水面积，进而可以根据断面关系尺寸确定适宜的隔坡规格尺寸。其有关隔坡尺寸见隔坡软埂水平阶规格设计表(P=75%)。

2造林技术应用

2.1造林整地

根据荒山和陡坡地地形坡度和植被分布状况分片划段，沿等高线整地，隔坡带一般3~5m。水平阶面整地按栽植林种不同规格不一，阶面栽植乔木时为“斗”形，其内坡坡度横档和前坎均为1:0.6，后坎为1:0.75，阶面深0.5m；灌木栽植区为“条”形，埂边高出阶面，阶面深0.2m，深翻水平。造林整地时间以前一年秋冬二季为宜，有利于容蓄雨雪，促进生土熟化，于第二年春秋二季依土壤墒情和苗木籽种生物学特性适时造林。

2.2造林技术

根据荒山坡地造林的实践，隔坡软埂水平阶面为集流区，种植乔木或经济林，阶边栽植灌木，阶间隔坡带可种植多年生牧草或封育。乔木以侧柏、山杏、云杉为主，适宜栽植密度为450~720株/hm2，适宜产流区面积为10~16m2，集流栽植区面积为3.75~6m2，阶面宽度1.5m，隔坡宽度4m。灌木以沙棘、柠条为主，适宜密度为1500~2400株/hm2，适宜产流区面积为2~3m2，集流栽植区面积为2.4~3.6m2，阶面宽1.2m，隔坡宽度1m。

3效果分析

(1)合理利用径流聚集工程技术，依水定林，对位配置，解决了干旱山区旱作林业水分胁迫问题，使水资源利用率提高25%以上。

(2)据调查，隔坡软埂水平阶造林年新梢生长量比对照提高54.4%，造林成活率达92%以上。

(3)实行封育管理，定期实施松土除草，定株除蘖，修枝整形，灌水施肥，病虫害防治，补植补造，更新和防汛防火等一系列优化抚育及监测措施，同时，禁止放牧及其他不利于林木生长的一切人为干扰因素，确保造林卓有成效。

[作者简介]李晓兰(1970年—)，女，甘肃安定区人，本科，工程师，从事水土保持综合治理工作。