农田水利工程中水土保持技术的实践与应用
汪自洋
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汪自洋,. 农田水利工程中水土保持技术的实践与应用[J]. 水土保持与应用,2024.12. DOI:10.12721/ccn.2024.157107.
摘要: 农田水利工程中的水土流失对农业生产和生态环境造成严重危害。常用的水土保持技术包括工程措施、植物措施和耕作措施。以山东省泰安市岱岳区满庄镇农田水利综合治理工程为例,通过综合运用排水沟渠、蓄水池、植被恢复、农田防护林带、等高耕作和少耕技术等措施,有效控制了水土流失,提高了农田水利效益,改善了生态环境,促进了农民增收。
关键词: 农田水利工程;水土保持技术;工程措施
DOI:10.12721/ccn.2024.157107
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引言:农田水利工程中的水土保持至关重要。水土保持不仅能防止水土流失,保护耕地,提高土壤肥力,还能改善生态环境,促进农业可持续发展。在水利工程施工过程中,合理规划和实施水土保持措施,可以减少对周边环境的破坏,保障水资源的有效利用。此外,水土保持有助于防止洪涝灾害,维护生态平衡,提升农田生产力。

一、农田水利工程中的水土流失的危害

农田水利工程中的水土流失对农业生产和生态环境造成严重危害。水土流失导致表层土壤大量流失,土地肥力下降,耕地质量退化,直接影响农作物产量和品质。同时,流失的泥沙会淤积河道、水库和灌溉系统,降低其蓄水和输水能力,影响农田灌溉效率。水土流失还会加剧土地沙化和荒漠化进程,破坏植被覆盖,减少生物多样性,导致生态系统功能退化。在暴雨季节,严重的水土流失易引发山体滑坡、泥石流等地质灾害,威胁农村居民生命财产安全。长期的水土流失会造成土地资源的不可逆损失,影响农业的可持续发展。此外,水土流失还会加剧水体污染,泥沙携带的农药、化肥等污染物进入水体,影响水质安全。在干旱地区,水土流失加剧了水资源短缺问题,制约农业生产发展[1]

二、农田水利工程中常用的水土保持技术

(一)工程措施

工程措施是农田水利工程中水土保持的重要技术手段,主要包括拦挡工程、排水工程和蓄水工程。拦挡工程旨在控制坡面径流,减少水土流失。常见的拦挡工程包括挡土墙、护坡、格栅等结构。这些工程通过增加地表粗糙度,降低水流速度,有效拦截泥沙,稳定坡面。挡土墙可采用浆砌石、混凝土等材料,根据地形条件和土壤特性进行设计,以达到最佳拦挡效果。排水工程主要用于疏导地表径流和地下水,防止水流冲刷和侵蚀。排水系统包括截水沟、排水沟、暗管等设施。合理设计的排水工程能够有效降低土壤含水量,提高土体稳定性。在坡地农田中,采用梯田与排水沟相结合的方式,可显著减少水土流失,提高土地利用效率。蓄水工程是水土保持中的关键环节,主要包括水库、塘坝、蓄水池等设施。这些工程不仅可以调节水量,还能拦截泥沙,减少下游淤积。小型蓄水工程如集雨窖、小塘坝等,适用于干旱半干旱地区,可有效改善农田水分条件。大型水库则能够综合发挥防洪、灌溉、发电等多种功能,对区域水土保持具有重要作用。

(二)植物措施

植物措施是农田水利工程水土保持的重要组成部分,主要包括植被恢复、生态防护林和草地建设。植被恢复旨在重建或改善受损生态系统,增加地表植被覆盖度。该措施通过选择适应性强、生长快速的本土植物物种,采用播种、栽植等方法,快速恢复植被。植被的根系能够固结土壤,提高土壤抗蚀能力,同时植物冠层可有效减缓雨滴冲击,降低地表径流速度。生态防护林是一种系统性的植物措施,通过营造不同功能的林带来实现水土保持。防风固沙林可减少风蚀,水源涵养林有助于增加土壤水分,护坡林则能稳定边坡。在农田周边,建设农田防护林不仅可以防风固土,还能调节小气候,提高农作物产量。生态防护林的设计需考虑树种选择、林带结构和空间布局,以最大化其生态效益。草地建设是植物措施中的重要环节,尤其适用于坡地和退耕还草区域。草本植物根系发达,能够有效固持土壤,减少水土流失[2]。混播多种草本植物可提高地表覆盖度和生物多样性。在农田水利工程中,可在渠道边坡、田埂等易发生侵蚀的区域建设护坡草带。此外,草地还具有涵养水源、改善土壤结构等功能。

(三)耕作措施

耕作措施是农田水利工程中水土保持的重要技术手段,主要包括等高耕作、少耕或免耕技术、轮作与间作等方法。等高耕作是在坡地农田中沿等高线方向进行耕作的技术,能有效减少坡面径流,降低水土流失风险。通过在坡地上建立等高带,形成微地形,可以增加雨水入渗,减缓地表径流速度,从而达到保水保土的目的。等高耕作还可与修筑梯田相结合,进一步提高水土保持效果。少耕或免耕技术是一种保护性耕作方式,旨在减少对土壤的扰动,保护土壤结构。少耕技术通过减少耕作次数和深度,保留作物秸秆覆盖地表,增加土壤有机质含量,改善土壤团粒结构。免耕技术则是在不翻耕土壤的情况下直接播种,保持作物残茬覆盖地表,有效防止水土流失。这些技术不仅可以保护土壤,还能降低能源消耗,减少温室气体排放。轮作与间作是通过合理安排作物种植顺序和空间分布来实现水土保持的耕作措施。轮作通过不同作物的交替种植,可以改善土壤结构,增加土壤肥力,减少病虫害发生。深根系作物与浅根系作物的轮作可以充分利用土壤水分和养分,提高土地利用效率。间作则是在同一地块同时种植两种或多种作物,通过不同作物的互补作用,增加地表覆盖度,减少土壤侵蚀。豆科作物与禾本科作物的间作可以固氮增肥,提高土壤肥力[3]

三、水土保持技术在农田水利工程中的实践应用

以山东省泰安市岱岳区满庄镇农田水利综合治理工程为例,该项目位于泰安市岱岳区满庄镇,覆盖面积约4500公顷,主要涉及12个行政村。项目区地处山前平原区,年均降水量720毫米,但降水分布不均,夏季易发生暴雨,导致严重的水土流失。项目实施前,区域内水土流失面积达2800公顷,占总面积的62.2%,年均土壤侵蚀模数达3500吨/平方公里。项目采取了综合性的水土保持措施。在工程措施方面,修建了总长15.6公里的排水沟渠,有效疏导地表径流;构建了6座小型蓄水池,总蓄水量达18万立方米,增强了区域水源调蓄能力。在植物措施方面,在2200公顷坡地实施了植被恢复,种植了适应性强的本土植物,如刺槐、荆条等;在农田周边营造了120公里的农田防护林带,有效减少了风蚀。在耕作措施方面,在1500公顷坡耕地推广了等高耕作技术,并在800公顷农田实施了少耕技术。项目实施三年后,通过实地调查和遥感监测,水土保持效果显著。水土流失面积减少到1200公顷,占总面积的26.7%,年均土壤侵蚀模数降至1800吨/平方公里,较项目实施前下降了48.6%。植被覆盖度从原来的35%提高到68%,增幅达94.3%。农田灌溉水有效利用系数从0.52提高到0.68,提高了30.8%。在经济效益方面,项目区农作物产量显著提升。以小麦为例,亩产从原来的380公斤增加到460公斤,增幅21.1%。玉米亩产从450公斤提高到550公斤,增幅22.2%。项目区农民人均纯收入从实施前的8500元/年增加到11200元/年,增长31.8%。在生态效益方面,项目实施后,区域内地下水位平均上升0.5米,小气候得到改善,年均气温降低0.3℃,相对湿度提高5个百分点。生物多样性指数从1.45提高到2.10,提高了44.8%。该案例表明,综合运用工程措施、植物措施和耕作措施,可以有效控制水土流失,提高农田水利效益,改善生态环境。

四、结论

水土保持技术在农田水利工程中的实践应用取得了显著成效。通过综合运用工程、植物和耕作措施,水土流失面积大幅减少,土壤侵蚀模数明显下降,植被覆盖度显著提高,农田灌溉水有效利用系数得到提升。这不仅带来了显著的经济效益,提高了农作物产量和农民收入,还产生了积极的生态效益,改善了区域水文条件和小气候,增加了生物多样性。水土保持技术的成功应用为农田水利工程的可持续发展提供了有力支撑,对促进农业生产和生态环境协调发展具有重要意义。

参考文献:

[1]史艳玲.水土保持工程在农田水利建设中的实践研究[J].中国科技投资,2022(33):100-102.

[2]孟湘云.农田水利施工中的水土保持措施[J].水电水利,2022,6(8):4-6.

[3]李文慧.农田水利施工中的水土保持措施[J].中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术,2021(6):2.

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