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水土保持工程措施及其作用研究

水土保持是防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地的生产力，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。水土保持的对象不只是土地资源，还包括水资源。水土保持的内涵不只是保护，而且包括改良与合理利用。

对于水土保持工作，有关法律法规明确地定义:水土保持是指对自然因素和人为活动造成水土流失所采取的预防和治理措施。主要涉及预防、治理以及成果管护3个层面。预防主要是针对一些尚未造成水土流失或水土流失状况较轻的地区，在这一地区除了要采取植物"工程等技术措施外，还要加大水土保持宣传，激发地区人民的积极性以及保护意识。而治理则是针对已经发生水土流失现象的地区，这一地区会采取植物、工程以及耕作措施等进行治理。成果管护是水土保持工作的最后一个步骤也是非常关键的环节，它可以有效巩固水土保持工作的效果。

一、水土保持的目标和任务

我国是世界上水土流失较严重的国家之一，其水土流失的基本特点是：分布广、类型多、强度高、危害深、治理难度大。黄土高原水土流失、土地沙漠化、绿洲生态环境恶化、天然草场退化、山区生态屏障破坏导致的水资源涵养功能下降等问题严重制约着我国生态环境改善、经济发展和社会进步。在新的形势下，水利部确立了以水土资源的可持续利用，维系良好的生态环境，支撑经济社会可持续发展，为全面建设小康社会提供保障的水土保持生态建设基本思路，明确了水土保持生态建设的“三大目标”、“四项任务”。

1、水土保持生态建设三大目标

（1）在有效减轻水土流失、减少进入江河泥沙的同时，加强对化肥、农药等面源污染的控制和对重点江河湖库周边的水源保护及生态改善。

（2）在大力改善农业生产条件的同时，突出促进农村产业结构调整和产业开发，集约、高效、可持续利用水土资源，有效增加农民收入。

（3）在改善生态环境，减轻干旱、洪涝灾害的同时，重视城乡人居环境质量的改善，促进人与自然的和谐，建设美好家园，提高人民生活质量。

2、水土保持生态建设四项任务

（1）预防监督

重点加强对主要供水水源地、库区、生态环境脆弱区和能源富集、开发集中区域等水土流失的预防保护和监督管理，把项目开发建设过程小造成的人为水土流失减低到最低程度。

（2）综合治理

继续加强长江、黄河上中游、东北熙土区等水上流失严重地区的治理和防沙治沙工程建设，坚持以小流域为单元进行综合整治。有条件的地方，大力推进淤地坝建设。

（3）生态修复

在地广人稀、降雨条件适宜的地区实施水土保持生态修复工程，通过封育保护、封山禁牧，利用生态的自我修复能力促进大范围的水上保持生态建设。

（4）监测预报

加强水土流失收测和管理信息系统建设，提高水土流失的监测预报水平，最大限度地减少水土流失所造成的灾害。

二、水土保持措施的分类

水土保持措施是指在水土流失区，为防治水土流失，保护、改良和合理利用水土资源而采用的农业技术措施、林草措施、工程措施的总称。水土保持农业技术措施、林草措施、工程措施是水土流失综合防治措施体系的主要组成都分，三种措施相互结合形成完整的综合防治措施体系。

（1）水土保持农业技术措施

在水蚀和风烛的农田中，采用改变小地形、增加植物被覆、地面覆盖和增强土壤抗蚀力等方法，达到保水、保土、保肥、改良土壤、提高产员的农业技术方法，即为水土保持农业技术措施，又称水土保持农业耕作措施。

（2）水土保持林草措施

为保护、改良与合理利用水土资源，在水土流失地区采用的人工或飞播造林种草、封山育林育草等措施，统称水土保持林草措施。

（3）水土保持工程措施

工程措施是指为防治水土流失危害，保护和合理利用水土资源而修筑的各项工程设施，包括治坡工程（各类梯田、台地、水平沟、鱼鳞坑等）、治沟工程（如淤地坝、拦沙坝、谷坊、沟头防护等）和小型水利工程（如水池、水窖、排水系统和灌溉系统等）。

三、水土保持工程措施的分类及其作用

水土保持工程措施是小流域水土保持综合治理措施体系的主要组成部分，它与水土保持生物措施及其他措施同等重要，不能互相代替。水土保持工程研究的对象是斜坡及沟道中的水土流失机理，即在水力，风力，重力等外营力作用下，水土资源损失和破坏过程及工程防治措施。

1、水土保持工程的分类

我国根据兴修目的及其应用条件，水土保持工程可以分为以下4种类型:①山坡防护工程；②山沟治理工程；③山洪排导工程；④小型蓄水用水工程。

2、不同水土保持工程措施的作用

（1）山坡防护工程及其作用

属于山坡防护工程的措施有:梯田、拦水沟埂、水平沟、水平阶、水簸箕、鱼鳞坑、山坡截流沟、水窖(旱井)、以及稳定斜坡下部的挡土墙等。

山坡防护工程的作用在于用改变小地形的方法防止坡地水土流失，将雨水及融雪水就地拦蓄，使其渗入农地、草地或林地，减少或防止形成地面径流，增加农作物、牧草以及林木可利用的土壤水分。同时，将未能就地拦蓄的坡地径流引入小型蓄水工程。在有发生重力侵蚀危险的坡地上，可以修筑排水工程或支撑建筑物防止滑坡作用。

（2）山沟治理工程及其作用

属于山沟治理工程的措施有:沟头防护工程、谷坊工程，以拦蓄和调节泥沙为主要目的的各种拦沙坝，以拦泥淤地，建设基本农田为目的的淤地坝及沟道防护工程等。

山沟治理工程的目的在于防止沟头前进、沟床下切、沟岸扩张，减缓沟床纵坡、调节山洪洪峰流量，减少山洪或泥石流的固体物质含量，使山洪安全排泄，对沟口冲积锥不造成灾害。

（3）山洪排导工程及其作用

属于山洪排导工程的措施有排洪沟、导流堤等。

山洪排导工程的作用在于防止山洪或泥石流危害沟口冲积锥上的房屋、工矿企业、道路及农田等，具有重大的经济意义。

（4）小型蓄水用水工程及其作用

属于小型蓄水用水工程的措施包括小水库、蓄水塘坝、淤滩造田、引洪浇地、引水上山等。

小型蓄水用水工程的作用在于将坡地径流及地下潜流拦蓄起来，减少水土流失危害，灌溉农田，提高作物产量。

四、坡面治理工程

坡面在山区农业生产中占有重要地位，斜坡又是径流的策源地，水土保持要坡沟兼治，而坡面治理是基础。坡面治理工程包括斜坡固定工程、山坡截流沟和沟头防护工程等。

1、斜坡固定工程

斜坡固定工程是指为防止斜坡岩土体的运动，保证斜坡稳定而布设的工程措施，包括挡墙、抗滑桩、削坡、反压填土、排水工程、护坡工程、滑动带加固工程和植物固坡措施等。

2、山坡截流沟

山坡截流沟是在斜坡上每隔一定距离修筑的具有一定坡度的沟道。

（1）截流沟

山坡截流沟能截短坡长，阻截径流，减免径流冲刷，将分散的坡面径流集中起来，输送到蓄水工程里或直接输送到农田、草地或林地。山坡截流沟与等高耕作、梯田、涝池，沟头防护以及引洪浇地等措施相配合，对保护其下部的农田，防止沟头前进，防治滑坡，维护村庄和公路、铁路的安全有重要的作用。

（2）梯田

梯田是基本的水土保持工程措施，对于改变地形，减沙、改良土壤，增加活性，改善生产条件和生态环境等都有很大作用。

3、沟床固定工程

沟床固定工程为固定沟床，拦蓄泥沙，防止或减轻山洪及泥石流灾害而在山区沟道中修筑的各种工程措施，谷坊、拦沙坝、淤地坝、小型水库、护岸工程等，称为沟道治理工程。沟床固定工程主要防止沟道底部下切，固定并抬高侵蚀基准面，减缓沟道纵坡，减小山洪流速。沟床的固定对于沟坡及山坡的稳定也具有重意义。沟床固定工程包括谷坊、防冲槛、沟床铺砌、种草皮、沟底防冲林带等措施。欧洲荒溪治理中的沟床固定工程称为固床坝、潜堰；日本防沙工程中的沟床固定工程有固底坝、防冲坝等。

（1）谷坊工程

谷坊是山区沟道内为防止沟床冲刷及泥沙灾害而修筑的横向挡拦建筑物，又名冲坝、沙土坝、闸山沟等。谷坊高度一般<3 m，是水土流失地区沟道治理的一种主要工程措施。谷坊的作用:①固定与抬高侵蚀基准面，防止沟床下切；②抬高沟床，稳定山坡脚，防止沟岸扩张及滑坡；③减缓沟道纵坡，减小山洪流速，减轻山洪或泥石流灾害；④沟道逐渐淤平，形成阶地，为发展农林业生产创造条件。

谷坊的主要作用是防止沟床下切冲刷。因此，在考虑沟段是否应该修建谷坊时首先应当研究该段沟道是否会发生下切冲刷作用。

（2）拦沙坝工程

拦沙坝是以拦截山洪及泥石流(荒溪)中固体物质为主要目的，防治泥沙灾害的挡拦建筑物。它是荒溪治理主要的沟道工程措施，坝高一般为3～15 m，在黄土区亦称泥坝。

在水土流失地区沟道内修筑的拦沙坝，有以下几个方面的功能:①拦蓄(包括块石)泥沙对下游的危害，便于下游对河道的整治；②提高坝址处的侵蚀基准，减缓了坝上游淤积段河床比降，加宽了河床，并使流速和径流深减小，从而大大减小了水流的侵蚀能力；③淤积物淤埋上游两岸坡脚，由于坡面比降降低，坡长减小，使坡面冲刷作用和岸坡崩塌减弱，最终趋于稳定，因沟道流水侵蚀作用而引起的沟岸滑坡，其剪出口往往位于坡脚附近。拦沙坝的淤积物掩埋了滑坡体剪出口，对滑坡运动产生阻力，促使滑坡稳定；④沙坝在减少泥沙来源和拦蓄泥沙方面能起重要作用。拦沙坝将泥石流中的固体物质堆积库内，可以使下游免遭泥石流危害。如前苏联阿拉木图市麦杰奥地区采用定向大爆破修建了一座高达115 m的拦坝，1973年7月15日在小阿拉木图河发生了一场特大泥石流，该坝拦蓄了400×104m3的固体物质，使阿拉木图市避免了一场泥石流灾害。

（3）淤地坝工程

淤地坝系指在沟道里为了拦泥、淤地所建的坝，坝内所淤成的土地称为坝地。淤地坝主要目的在于拦泥淤地，一般不长期蓄水，其下游也无灌溉要求。随着坝内淤积面的逐年提高，坝体与坝地能较快地连成一个整体，实际上可看作是一个重力式挡泥(土)墙。一般淤地坝由坝体、溢洪道、放水建筑物3个部分组成，溢洪道是排泄洪水建筑物，当淤地坝洪水位超过设计高程时，就由溢洪道排出，以保证坝体的安全和坝地的正常生产。放水建筑物多采用竖井式和卧管式，沟道常流水，库内清水等通过排水设备排泄到下游。反滤排水设备是为排除坝内地下水，防止坝地盐碱化，增加坝坡稳定性而设置的。淤地坝设计、施工、管理技术与水库有相同的方面，也有不同的方面。淤地坝在构成上也要求大坝、溢洪道和放水涵管“三大件”齐全，但由于它主要用于拦泥而非长期蓄水，因此，淤地坝比水库大坝设计洪水标准低，坝坡比较陡，对地质条件要求低，坝基、岸坡处理和背水坡脚排水设施简单。淤地坝在设计和运用上一般可不考虑坝基渗漏和放水骤降等问题。

五、结语

水土保持工程措施是小流域水土保持综合治理措施体系的主要组成部分，它与水土保持生物措施及其他措施同等重要，不能互相代替。另外水土保持工程措施与生物措施之间是相辅相成、互相促进的。水土保持的工程措施的主要作用是通过修建各类工程改变小地形，拦蓄地表径流，增加土壤入渗，从而达到减轻或制止水土流失，开发利用水土资源的目的。根据所在位置和作用，可分坡面治理工程、沟道治理工程和护岸工程三大类。

各类措施特别是工程措施与林草措施之间、始终存在着互相依赖，相辅相成的关系。水土保持工作对发展山区、丘陵区和风沙区的生产和建设，整治国土、治理江河、减少干旱和风沙灾害等都具有重要的意义。