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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，保護、改良與合理利用水土資源，維護和提高土地的生產力，以利於充分發揮水土資源的經濟效益和社會效益，建立良好生態環境的事業。水土保持的物件不只是土地資源，還包括水資源。水土保持的內涵不只是保護，而且包括改良與合理利用。
對於水土保持工作，有關法律法規明確地定義:水土保持是指對自然因素和人為活動造成水土流失所採取的預防和治理措施。主要涉及預防、治理以及成果管護3個層面。
預防主要是針對一些尚未造成水土流失或水土流失狀況較輕的地區，在這一地區除了要採取植物"工程等技術措施外，還要加大水土保持宣傳，激發地區人民的積極性以及保護意識。而治理則是針對已經發生水土流失現象的地區，這一地區會採取植物、工程以及耕作措施等進行治理。成果管護是水土保持工作的最後一個步驟也是非常關鍵的環節，它可以有效鞏固水土保持工作的效果。
一、水土保持的目標和任務
我國是世界上水土流失較嚴重的國家之一，其水土流失的基本特點是：分佈廣、型別多、強度高、危害深、治理難度大。黃土高原水土流失、土地沙漠化、綠洲生態環境惡化、天然草場退化、山區生態屏障破壞導致的水資源涵養功能下降等問題嚴重製約著我國生態環境改善、經濟發展和社會進步。
在新的形勢下，水利部確立了以水土資源的可持續利用，維繫良好的生態環境，支撐經濟社會可持續發展，為全面建設小康社會提供保障的水土保持生態建設基本思路，明確了水土保持生態建設的「三大目標」、「四項任務」。
1、水土保持生態建設三大目標
（1）在有效減輕水土流失、減少進入江河泥沙的同時，加強對化肥、農藥等面源汙染的控制和對重點江河湖庫周邊的水源保護及生態改善。
（2）在大力改善農業生產條件的同時，突出促進農村產業結構調整和產業開發，集約、高效、可持續利用水土資源，有效增加農民收入。
（3）在改善生態環境，減輕乾旱、洪澇災害的同時，重視城鄉人居環境質量的改善，促進人與自然的和諧，建設美好家園，提高人民生活質量。
2、水土保持生態建設四項任務
（1）預防監督
重點加強對主要供水水源地、庫區、生態環境脆弱區和能源富集、開發集中區域等水土流失的預防保護和監督管理，把專案開發建設過程小造成的人為水土流失減低到最低程度。
（2）綜合治理
繼續加強長江、黃河上中游、東北熙土區等水上流失嚴重地區的治理和防沙治沙工程建設，堅持以小流域為單元進行綜合整治。有條件的地方，大力推進淤地壩建設。
（3）生態修復
在地廣人稀、降雨條件適宜的地區實施水土保持生態修復工程，通過封育保護、封山禁牧，利用生態的自我修復能力促進大範圍的水上保持生態建設。
（4）監測預報
加強水土流失收測和管理資訊系統建設，提高水土流失的監測預報水平，最大限度地減少水土流失所造成的災害。
二、水土保持措施的分類
水土保持措施是指在水土流失區，為防治水土流失，保護、改良和合理利用水土資源而採用的農業技術措施、林草措施、工程措施的總稱。水土保持農業技術措施、林草措施、工程措施是水土流失綜合防治措施體系的主要組成都分，三種措施相互結合形成完整的綜合防治措施體系。
（1）水土保持農業技術措施
在水蝕和風燭的農田中，採用改變小地形、增加植物被覆、地面覆蓋和增強土壤抗蝕力等方法，達到保水、保土、保肥、改良土壤、提高產員的農業技術方法，即為水土保持農業技術措施，又稱水土保持農業耕作措施。
（2）水土保持林草措施
為保護、改良與合理利用水土資源，在水土流失地區採用的人工或飛播造林種草、封山育林育草等措施，統稱水土保持林草措施。
（3）水土保持工程措施
工程措施是指為防治水土流失危害，保護和合理利用水土資源而修築的各項工程設施，包括治坡工程（各類梯田、臺地、水平溝、魚鱗坑等）、治溝工程（如淤地壩、攔沙壩、谷坊、溝頭防護等）和小型水利工程（如水池、水窖、排水系統和灌溉系統等）。
三、水土保持工程措施的分類及其作用
水土保持工程措施是小流域水土保持綜合治理措施體系的主要組成部分，它與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物件是斜坡及溝道中的水土流失機理，即在水力，風力，重力等外營力作用下，水土資源損失和破壞過程及工程防治措施。
1、水土保持工程的分類
我國根據興修目的及其應用條件，水土保持工程可以分為以下4種型別:①山坡防護工程；②山溝治理工程；③山洪排導工程；④小型蓄水用水工程。
2、不同水土保持工程措施的作用
（1）山坡防護工程及其作用
屬於山坡防護工程的措施有:梯田、攔水溝埂、水平溝、水平階、水簸箕、魚鱗坑、山坡截流溝、水窖(旱井)、以及穩定斜坡下部的擋土牆等。
山坡防護工程的作用在於用改變小地形的方法防止坡地水土流失，將雨水及融雪水就地攔蓄，使其滲入農地、草地或林地，減少或防止形成地面徑流，增加農作物、牧草以及林木可利用的土壤水分。同時，將未能就地攔蓄的坡地徑流引入小型蓄水工程。在有發生重力侵蝕危險的坡地上，可以修築排水工程或支撐建築物防止滑坡作用。
（2）山溝治理工程及其作用
屬於山溝治理工程的措施有:溝頭防護工程、谷坊工程，以攔蓄和調節泥沙為主要目的的各種攔沙壩，以攔泥淤地，建設基本農田為目的的淤地壩及溝道防護工程等。
山溝治理工程的目的在於防止溝頭前進、溝床下切、溝岸擴張，減緩溝床縱坡、調節山洪洪峰流量，減少山洪或泥石流的固體物質含量，使山洪安全排洩，對溝口沖積錐不造成災害。
（3）山洪排導工程及其作用
屬於山洪排導工程的措施有排洪溝、導流堤等。
山洪排導工程的作用在於防止山洪或泥石流危害溝口沖積錐上的房屋、工礦企業、道路及農田等，具有重大的經濟意義。
（4）小型蓄水用水工程及其作用
屬於小型蓄水用水工程的措施包括小水庫、蓄水塘壩、淤灘造田、引洪澆地、引水上山等。
小型蓄水用水工程的作用在於將坡地徑流及地下潛流攔蓄起來，減少水土流失危害，灌溉農田，提高作物產量。
四、坡面治理工程
坡面在山區農業生產中佔有重要地位，斜坡又是徑流的策源地，水土保持要坡溝兼治，而坡面治理是基礎。坡面治理工程包括斜坡固定工程、山坡截流溝和溝頭防護工程等。
1、斜坡固定工程
斜坡固定工程是指為防止斜坡岩土體的運動，保證斜坡穩定而佈設的工程措施，包括擋牆、抗滑樁、削坡、反壓填土、排水工程、護坡工程、滑動帶加固工程和植物固坡措施等。
2、山坡截流溝
山坡截流溝是在斜坡上每隔一定距離修築的具有一定坡度的溝道。
（1）截流溝
山坡截流溝能截短坡長，阻截徑流，減免徑流沖刷，將分散的坡面徑流集中起來，輸送到蓄水工程裡或直接輸送到農田、草地或林地。山坡截流溝與等高耕作、梯田、澇池，溝頭防護以及引洪澆地等措施相配合，對保護其下部的農田，防止溝頭前進，防治滑坡，維護村莊和公路、鐵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，對於改變地形，減沙、改良土壤，增加活性，改善生產條件和生態環境等都有很大作用。
3、溝床固定工程
溝床固定工程為固定溝床，攔蓄泥沙，防止或減輕山洪及泥石流災害而在山區溝道中修築的各種工程措施，谷坊、攔沙壩、淤地壩、小型水庫、護岸工程等，稱為溝道治理工程。溝床固定工程主要防止溝道底部下切，固定並抬高侵蝕基準面，減緩溝道縱坡，減小山洪流速。溝床的固定對於溝坡及山坡的穩定也具有重意義。
溝床固定工程包括谷坊、防衝檻、溝床鋪砌、種草皮、溝底防衝林帶等措施。歐洲荒溪治理中的溝床固定工程稱為固床壩、潛堰；日本防沙工程中的溝床固定工程有固底壩、防衝壩等。
（1）谷坊工程
谷坊是山區溝道內為防止溝床沖刷及泥沙災害而修築的橫向擋攔建築物，又名衝壩、沙土壩、閘山溝等。谷坊高度一般<3 m，是水土流失地區溝道治理的一種主要工程措施。谷坊的作用:
①固定與抬高侵蝕基準面，防止溝床下切；②抬高溝床，穩定山坡腳，防止溝岸擴張及滑坡；③減緩溝道縱坡，減小山洪流速，減輕山洪或泥石流災害；④溝道逐漸淤平，形成階地，為發展農林業生產創造條件。
谷坊的主要作用是防止溝床下切沖刷。因此，在考慮溝段是否應該修建谷坊時首先應當研究該段溝道是否會發生下切沖刷作用。
（2）攔沙壩工程
攔沙壩是以攔截山洪及泥石流(荒溪)中固體物質為主要目的，防治泥沙災害的擋攔建築物。它是荒溪治理主要的溝道工程措施，壩高一般為3～15 m，在黃土區亦稱泥壩。
在水土流失地區溝道內修築的攔沙壩，有以下幾個方面的功能:①攔蓄(包括塊石)泥沙對下游的危害，便於下游對河道的整治；②提高壩址處的侵蝕基準，減緩了壩上游淤積段河床比降，加寬了河床，並使流速和徑流深減小，從而大大減小了水流的侵蝕能力；③淤積物淤埋上游兩岸坡腳，由於坡面比降降低，坡長減小，使坡面沖刷作用和岸坡崩塌減弱，最終趨於穩定，因溝道流水侵蝕作用而引起的溝岸滑坡，其剪出口往往位於坡腳附近。攔沙壩的淤積物掩埋了滑坡體剪出口，對滑坡運動產生阻力，促使滑坡穩定；④沙壩在減少泥沙**和攔蓄泥沙方面能起重要作用。
攔沙壩將泥石流中的固體物質堆積庫內，可以使下游免遭泥石流危害。如前蘇聯阿拉木圖市麥傑奧地區採用定向大爆破修建了一座高達115 m的攔壩，2023年7月15日在小阿拉木圖河發生了一場特大泥石流，該壩攔蓄了400×104m3的固體物質，使阿拉木圖市避免了一場泥石流災害。
（3）淤地壩工程
淤地壩係指在溝道里為了攔泥、淤地所建的壩，壩內所淤成的土地稱為壩地。淤地壩主要目的在於攔泥淤地，一般不長期蓄水，其下游也無灌溉要求。隨著壩內淤積面的逐年提高，壩體與壩地能較快地連成一個整體，實際上可看作是一個重力式擋泥(土)牆。
一般淤地壩由壩體、溢洪道、放水建築物3個部分組成，溢洪道是排洩洪水建築物，當淤地壩洪水位超過設計高程時，就由溢洪道排出，以保證壩體的安全和壩地的正常生產。放水建築物多采用豎井式和臥管式，溝道常流水，庫內清水等通過排水裝置排洩到下游。反濾排水裝置是為排除壩內地下水，防止壩地鹽鹼化，增加壩坡穩定性而設定的。
淤地壩設計、施工、管理技術與水庫有相同的方面，也有不同的方面。淤地壩在構成上也要求大壩、溢洪道和放水涵管「三大件」齊全，但由於它主要用於攔泥而非長期蓄水，因此，淤地壩比水庫大壩設計洪水標準低，壩坡比較陡，對地質條件要求低，壩基、岸坡處理和背水坡腳排水設施簡單。淤地壩在設計和運用上一般可不考慮壩基滲漏和放水驟降等問題。
五、結語
水土保持工程措施是小流域水土保持綜合治理措施體系的主要組成部分，它與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與生物措施之間是相輔相成、互相促進的。水土保持的工程措施的主要作用是通過修建各類工程改變小地形，攔蓄地表徑流，增加土壤入滲，從而達到減輕或制止水土流失，開發利用水土資源的目的。
根據所在位置和作用，可分坡面治理工程、溝道治理工程和護岸工程三大類。
各類措施特別是工程措施與林草措施之間、始終存在著互相依賴，相輔相成的關係。水土保持工作對發展山區、丘陵區和風沙區的生產和建設，整治國土、治理江河、減少乾旱和風沙災害等都具有重要的意義。
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