秸稈生態復合式谷坊結構及其施工技術

［關鍵詞］秸稈；谷坊；生態復合式；施工技術；侵蝕溝治理

［摘要］秸稈生態復合式谷坊是利用秸稈填埋侵蝕溝的治理方法，該方法的優點是：在生態袋谷坊的上游填埋秸稈，可以直接將侵蝕基準面提高2m左右；在填埋秸稈后，溝坡上部再按照1∶1.5的坡比削坡，侵蝕溝兩側在垂直水流方向可減少占地；施工期相對靈活，無須在秋收后冰凍前進行；秸稈具有很好的保水性能，灌木柳的成活率和長勢高于在實土上；迎水面布設大量秸稈變相加厚了谷坊的厚度，利用混凝土柱攔擋和錨固加大了生態袋谷坊和填溝秸稈捆的穩定性、牢固性。具體介紹了秸稈生態復合式谷坊的結構和施工技術。

［中圖分類號］S157［文獻標識碼］B［文章編號］1000－0941（2023）04－0014－03

東北黑土區水土流失是制約黑土地保護的重要因素。溝道侵蝕是水土流失最嚴重的表現形式，也是東北黑土區主要水土流失類型之一。溝道侵蝕速度極快，溝頭溯源侵蝕使得溝道長度不斷延伸，溝底下切，伴隨溝岸崩塌，導致溝深和溝寬迅速發展。溝道侵蝕不僅產生泥沙，淤積下游水庫、河流，還不斷吞噬耕地，降低土地利用率，限制農業機械化生產，威脅村莊、道路等安全。

目前侵蝕溝治理主要采取溝頭防護工程，如漿砌石、石籠、柳編等不同材質類型的谷坊，結合林草措施，達到鞏固、抬高溝床，制止溝底下切和溝岸擴張，恢復生態的治理效果，但存在削坡占地、原材料貴、工程量大、工時費高、施工期受季節影響等弊端。東北黑土區是我國糧食主產區，主要糧食作物有玉米、大豆、水稻等，秸稈量十分充足。訥河市水土保持技術人員在實踐中不斷總結，發明出了訥河獨有的“秸稈生態復合式谷坊”，利用秸稈填埋侵蝕溝而達到復墾治理的效果，已取得國家知識產權局頒發的實用新型專利證書。

1秸稈生態復合式谷坊的結構

秸稈生態復合式谷坊，其材料主要由生態袋（圖1）、秸稈捆（圖2）、攔擋混凝土柱、土壤、灌木柳組成（具體結構見圖3，建成效果見圖4）。生態袋谷坊設置在原溝底中，谷坊的迎水面為豎直結構，背水面坡比為1∶1.5。在谷坊的上端中心處設置溢流口，溢流口占谷坊壩體長度的1/3。生態袋谷坊的上游豎直設置2排以上的秸稈捆，每個秸稈捆均為圓柱形結構，秸稈捆緊密相鄰，且與生態袋谷坊的迎水面緊密相接，秸稈捆兩側的溝坡均為豎直結構。兩根錨固混凝土柱豎直且均勻設置在生態袋谷坊的背水側上，與谷坊壩體緊密結合，錨固混凝土柱的底部插入原溝底；多根攔擋混凝土柱橫向設置在生態袋谷坊的背水側和兩根錨固混凝土柱之間，攔擋混凝土柱的兩端分別插入兩側的坡面中，兩側的坡面上均設置生態袋護坡，且生態袋護坡的坡面均布設植被（扦插灌木柳或沙棘）。生態袋谷坊的下游設置消力池，消力池的下游設置消力坎，消力坎的背水面與下游谷坊前的秸稈捆相鄰，消力坎的上表面為水平結構，與秸稈捆表面鋪設的土壤齊平，土壤上均勻扦插灌木柳。

2秸稈生態復合式谷坊的施工

（1）溝道整形。預先按照頂底相照的原理設計好要布設谷坊的位置，在每個谷坊的上游，利用挖掘機從兩側坡面距溝底垂直高度1.4～1.5m處豎直向下挖掘至溝底，與下一個谷坊溢水口在一個水平面上，使得經過挖掘后兩側坡面的坡度為90°，挖掘處以上的兩側坡面保持坡度不變；然后將相鄰兩個谷坊之間的溝底向下挖成兩層水平臺階的結構。

（2）秸稈填充。將多個直徑和高均為1.4～1.5m的圓柱形秸稈捆豎直且緊密地放置于每個谷坊上游側挖好的平面溝底上。

（3）修建生態袋谷坊。在預先設計好的位置布設生態袋谷坊，生態袋谷坊的高度為2.0～2.1m，頂部沿著水流方向的寬度為0.8～1.0m，迎水面豎直設置，與秸稈捆緊密相連，背水坡坡比為1∶1.5；生態袋谷坊的頂部伸入兩側溝道坡面的深度均為1.0～1.5m；在生態袋谷坊的頂部中心處設置溢流口，溢流口長度占谷坊壩體長度的1/3，沿水流方向寬度為1m（在實踐中生態袋規格為0.4m×0.8m較合理，裝土后一橫排一豎排擺平寬度基本為1m）；在每個生態袋谷坊的下游依次設置消力池和消力坎，消力池平行水流方向的寬度為2～3m，消力坎的高度為0.5～0.6m，平行水流方向的寬度為0.5～0.6m；在每個生態袋谷坊的下游兩側布設豎直高度為2.0～2.5m的護坡；消力坎設置在溝底挖好的臺階結構中較高的溝底平面上，消力坎與其下游谷坊前的秸稈捆緊密相鄰，消力坎和消力池均由生態袋組成。

（4）混凝土柱攔擋、錨固。在堆砌壩體溢流口時，背水側水平橫向設置2根以上直徑為0.25m的攔擋混凝土柱（在實際應用中建議使用水泥電線桿為佳，其較大的質量對個體較小的生態袋組成的谷坊能起到很好的支撐、攔擋作用），攔擋混凝土柱的兩側分別插入兩側坡面中；在攔擋混凝土柱背水一側緊挨著豎直設置兩根以上（視谷坊壩體長度而定）直徑為0.25m的錨固混凝土柱，錨固混凝土柱的下端插入溝底土層中1m深，高度以超出谷坊高度為宜；錨固混凝土柱與攔擋混凝土柱用鐵絲捆綁，攔擋混凝土柱與谷坊結合為一體。

（5）覆土。在填充的秸稈捆上方覆0.3～0.5m厚的土壤，土壤來自溝道整形余出的土方，覆土后表面與上游的消力坎上沿齊平，然后利用機械平整覆土。

（6）削坡及平整。以秸稈填埋覆土后的平面為侵蝕基準面，在侵蝕基準面以上的溝兩側坡面按照1∶1.5的坡比削坡，再次覆土并平整秸稈捆的表面。

（7）插柳。在秸稈覆土上插柳。若上述施工在春季或秋季，則當季在覆土上插柳；若在其他季節施工，則等到春季或秋季再在覆土上插柳。

（8）邊坡植被恢復。選用當地優勢草種和灌木樹種，對溝道兩側坡面進行植被恢復。

3秸稈生態復合式谷坊的優點

（1）就地取材，節約資金。訥河市是玉米的主產區，每年產生的大量秸稈，除少部分還田外，仍有部分被焚燒，污染環境。將秸稈用于侵蝕溝治理，一方面原材料價格低，秸稈量充足，能滿足侵蝕溝填埋治理需求；另一方面可消耗部分秸稈，減少焚燒量，增加秸稈利用率。

（2）壩體牢固，抗沖性強。在生態袋谷坊的上游填埋秸稈，可消減大量水能，減弱水流對生態袋谷坊的直接沖刷；迎水面布設大量秸稈，變相加厚了谷坊的厚度，利用混凝土柱攔擋和錨固加大了生態袋谷坊和填溝秸稈捆的穩定性。

（3）減少占地，利于建設。填埋秸稈+覆土直接將侵蝕基準面提高2m左右，再按照直角的坡比削坡，侵蝕溝兩側在垂直水流方向均可減少削坡占地，緩解了侵蝕溝治理工程建設與削坡征占地的突出矛盾。

（4）施工期相對靈活。秸稈填埋和生態袋谷坊建設無須在秋收后冰凍前進行，施工期相對自由，解決了施工期短的問題。

（5）利于植被恢復。由于秸稈具有很好的保水性能，因此灌木柳的成活率和長勢高于在實土上。（6）挖方重復利用。溝底整形剩余的土方可用于秸稈表面覆土和裝填生態袋。

［作者簡介］崔潤利（1969—），男（滿族），黑龍江訥河人，高級工程師，從事水土保持工作。［收稿日期］2022-03-21

（責任編輯徐素霞）