[發明專利]一種控制砒砂巖小流域溝道泥沙輸移的植物治理方法

有效

• 申請號: 201410598915.7
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104389302A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張磊;馮偉風;楊久俊;王雪平
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: E02D3/00
• 分類號: E02D3/00;A01G1/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 馮舜英

技術領域：

本方法涉及一種防止砒砂巖小流域溝道泥沙輸移的植物治理方法，屬于干旱沙化地區生態修復技術領域。

技術背景：

砒砂巖屬于黃土高原地區一種特殊的地貌結構，紅白相間，主要分布在晉陜蒙接壤區為中心的區域。由于地表裸露，加上水蝕、風蝕及重力侵蝕相互作用，造成了當地極為嚴重的水土流失，成為黃河中游粗砂的主要來源。砒砂巖無水時堅硬如同巖石，遇水則極短時間內松軟成泥，同時風蝕嚴重。因為該地區地形破碎，氣候干燥，年降雨量小于400mm，地表土壤保水性差，植被稀少，生態系統極為脆弱。加上當地暴雨集中，砒砂巖不耐水蝕，往往在雨季造成砒砂巖水土的大面積流失。

目前，砒砂巖區的水土治理措施主要是封山自然修復和人工種植林地，多集中在梁卯坡和塬上，針對溝坡、溝道內的治理方法較少。然而，砒砂巖整個梁卯頂—溝坡—溝道系統中，地表徑流、溯源侵蝕、泥沙輸移造成的侵蝕密不可分。目前，梁卯坡及塬上人工林種植覆蓋面積較小，且尚未成林，生態系統脆弱，依然存在大面積的水土流失；坡面上裸露嚴重，受風蝕、水蝕、重力侵蝕等，往往存在大面積的砒砂巖坍落，尚無很好的高效低價的治理辦法；而溝道內為雨水匯集處，水流往往攜帶大量泥沙流走，而無法形成有效攔截，造成水土流失。所以，當梁卯頂尚未成林、坡面治理困難的情況下，溝道的治理尤為重要。

經過幾十年的治理，砒砂巖地區通過引種和自我修復，植被覆蓋率已經大幅度提高，同時形成了一些對環境適應性強的植物群落。雖然對這些植被的研究、開發、選育和利用較為缺乏，但是可以選擇一些適生植被進行配置，形成具有高效率攔沙蓄水的植物柔性壩。

針對溝道內的泥沙輸移，目前采取的工程措施主要有淤地壩建設，采用的植物措施主要植物柔性壩以及植物谷坊。但是，淤地壩建設無法改善溝道側蝕行為，甚至有可能加深淤地壩上游溝道的側蝕，進而加劇坡面坍塌；畢慈芬研究的沙棘柔性壩取得了良好效果，但在如今砒砂巖當地生態情況發生改變的情況下，一味大力發展先鋒物種沙棘的種植顯然不合時宜，物種單一，且亦造成大面積病蟲害。另外，沙棘作為柔性壩，栽種面積廣，施工麻煩，若下雨時匯集的水流過大，需要補種。更重要的是，沙棘柔性壩針對粗顆粒，無法對小顆粒泥沙進行有效攔截。

綜上所述，目前砒砂巖河流溝道存在的主要問題是：

1)泥沙向下游的輸移。泥沙進行大面積的輸移，同時小顆粒混合水流進入河水，增加了河水含泥量。黃河就是典型的例子。2)水流侵蝕(側蝕)不斷發生。3)溝道內寸草不生，水土流失嚴重。

發明內容

本發明人針對當前砒砂巖區的溝道地理特征，憑多年實踐經驗，開發了一種新類型的植物柔性壩種植技術。本方法可加速自然條件下砒砂巖小流域溝道內生態系統的恢復，所形成柔性壩可以有效的攔截泥沙、蓄留水分，大幅增加溝道內含水量，為植被恢復提供有利條件，提高植被的成活率，促進植被的恢復及生長，從而防止水流橫向沖刷造成溝道進一步拓寬；所形成的柔性壩還可以分散匯流，減少水流侵蝕進一步發生，減少泥沙向下游的輸移和流失。

本發明的目的是提供一種控制砒砂巖小流域溝道泥沙輸移的植物治理方法。

本發明目的通過以下技術方案實現，包括步驟：

1)在溝道兩側岸呈V型栽種枝條叢生且耐沙埋的灌木；在灌木行間栽種耐沙埋且為根莖型的草本植物，形成灌草植物配置模式。

2)該V字型的開口朝向溝道上游，其兩端點處于同一水平線上；V字型底部是角θ，θ角所在位置隨著兩側岸水流侵蝕程度差別的增大而逐漸向無側蝕或者側蝕較弱的一側偏移，同時V字型無側蝕或側蝕較弱一側的長度相應縮短，側蝕相對嚴重一側的長度相應增加。θ角的大小及V字型兩側邊的長度，根據溝道兩側水流侵蝕情況按以下比例調整：

a.當溝道兩側岸基本一樣無旁蝕、河道居于溝壑中部時，V字型的兩側邊相等，θ角為180°，即垂直于水流方向。

b.當溝道兩側岸侵蝕程度不一樣，有旁蝕時，即溝道一側水流侵蝕較重時，V字型底部的θ角將小于180°，并且隨著侵蝕加重θ角逐漸減小，理論上可接近0°；其所在位置也隨之由兩岸中點向無側蝕或側蝕較弱的一側岸偏移，從而誘導水流朝向并引起水流中攜帶的泥沙在另一側堆積；θ角位置偏移的同時，V字型水流侵蝕嚴重一側的側邊植被種植長度同時延長。θ角調整與V字型兩側邊變化關系如表1。

表1：V字型兩側邊長度與θ角關系

(其中：l₁為無側蝕或者側蝕較弱的一側，l₂為有側蝕或側蝕較嚴重的一側)