黄土高原沟道及坡面治理工程生态安全保障技术集成与示范

第一章绪论

第一节研究背景和意义

第二节 国内外研究现状

第三节研究内容

第二章 示范区概况

第一节 示范区自然条件概况

第二节 示范区经济条件概况

第三节羊圈沟沟道及坡面治理生态安全保障工程类型

第三章沟道及坡面治理工程生态效应测度技术

第一节沟道及坡面治理工程生态效应测度技术介绍

第二节沟道及坡面治理工程生态效应测度技术示范设计

第三节沟道及坡面治理工程生态效应测度技术示范推广

第四章 边坡工程安全防控与生态还绿技术…

第一节边坡工程安全防控与生态还绿技术介绍

第二节边坡工程安全防控与生态还绿技术示范设计

第三节边坡工程安全防控与生态还绿工程示范推广

第五章边坡-沟道复合系统生态安全调控技术

第一节 边坡-沟道复合系统生态安全调控技术介绍

第二节 边坡-沟道复合系统生态安全调控技术示范设计

第三节 边坡-沟道复合系统生态安全调控技术工程示范推广

第六章 淤地坝系安全运行保障与利用技术

第一节 淤地坝系安全运行保障技术介绍

第二节淤地坝系安全运行保障与利用技术示范设计

第三节淤地坝系生态安全保障与利用工程示范推广

第七章沟道及坡面治理工程施工规范

第一节沟道及坡面治理工程设计

第二节沟道及坡面治理工程施工工艺

第八章研究历程回顾

参考文献

第一章绪论

黄土高原实施退耕还林还草工程措施以来，植被覆盖率大幅增加，人黄泥沙大量减少，生态状况得到显著改观。然而，坡地退耕还林还草后，耕地面积大幅减少，局部出现“人粮”关系紧张的局面。并且随着近年来降雨增多，出现了坡体-植被系统失稳、边坡滑塌、沟道填方沉降、坝系连锁溃坝等生态风险和安全隐患问题。因此，集成具有生态安全保障功能的沟道-坡面综合治理技术，构建沟道-坡面治理工程复合体系是深化沟道及坡面治理工程生态安全保障的主要路径，为生态修复、农田建设和增加耕地面积提供技术面支撑。

第一节研究背景和意义

黄土是第四纪形成的陆相黄色粉砂质土状堆积物，是在干燥气候条件下形成的多孔性具有柱状节理的黄色粉性土，湿陷性黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷。黄土的粒径为>0.005mm~<0.05mm，其粒度成分百分比在不同地区和不同时代有所不同。它广泛分布于北半球中纬度干旱和半干旱地区。黄土的矿物成分有碎屑矿物、黏土矿物及自生矿物3类。碎屑矿物主要是石英、长石和云母，占碎屑矿物的80%，其次有辉石、角闪石、绿帘石、绿泥石、磁铁矿等；此外，黄土中碳酸盐矿物含量较多，主要是方解石。黏土矿物主要是伊利石、蒙脱石、高岭石、针铁矿、含水赤铁矿等。黄土的化学成分以SiO,占优势，其次为Al,O1、CaO,再次为Fe,O1、MgO、K,0、Na,O、FeO、TiO,和MnO等。黄土的物理性质表现为疏松、多孔隙，垂直节理发育，极易渗水，且有许多可溶性物质，很容易被流水侵蚀形成沟谷，也易造成沉陷和崩塌。黄土颗粒之间结合不紧，孔隙度一般在40%~50%。

中国北方新生代晚期土状堆积物中常见有古土壤分布，尤以黄土高原的黄土中最为普遍。在黄土古土壤层下部的白色钙质淀积层常以结核形式表现出来。钙结核的形状有长柱状、不规则树枝状及圆球状等，一般长15～25cm、宽5~10cm。

黄土主要分布于世界大陆比较干燥的中纬度地带。全世界黄土分布的总面积大约有1300万km2。中国黄土的分布区介于北纬34°~45°，呈东西向带状分布，位于北半球中纬度沙漠-黄土带东南部。黄土分布还与东西向山脉的走向大体一致，昆仑山、秦岭、泰山一线以北黄土分布广泛。我国黄土的分布，西起甘肃祁连山脉的东端，东至山西、河南、河北交接处的太行山脉，南抵陕西秦岭，北到长城，包括陕西、山西、宁夏、甘肃、青海等五个省（区）的220多个县（市），面积达54万km2，占全国土地面积的5.6%。黄土在北半球各大陆均有分布，以中国北方的黄土最为典型，在黄河中游构成了世界著名的黄土高原。

黄土高原位于我国三大阶梯地势的第二阶梯，总面积64.87万km2，占国土面积的6.76%，涉及的省份与自治区包括青、甘、宁、蒙、陕、晋、豫。由于黄土高原受水力与风力侵蚀的影响，土壤侵蚀严重，水土流失形势严峻。水土流失面积47.2万km2，占全国水土流失总面积的13.04%，其中侵蚀模数大于8000t/（km2·a）的极强度以上水蚀面积为9.12万km2，占全国同类面积的64.95%，年平均输入黄河泥沙约16亿t，是全国乃至世界上水土流失最严重的地区。严重的水土流失，造成大量的泥沙下泄入黄，使黄河成为世界著名的多泥沙、难治理的河流。与此同时，水土流失和原有地面植被的破坏，恶化了生态环境，加剧了土地和小气候的干旱程度以及其他自然灾害的发生，造成土地瘠薄、肥力减退，破坏农业生产；同时，水土流失使得沟壑规模扩大，造成大面积坡耕地支离破碎，耕种不便，以致弃耕荒废，造成耕地减少。水利部提供的统计资料显示：半个世纪以来，我国水土流失毁掉耕地267万hm2，直接影响农田基本建设和农业生产的发展。此外，严重的水土流失使土壤肥力衰减，粮食产量低而不稳，当地农民群众为了生存，不得不开垦坡地，广种薄收，形成了”越穷越垦，越垦越穷”的恶性循环，使生态环境不断恶化，制约了当地经济发展。

黄土高原地区分为黄土丘陵沟壑区、黄土高原沟壑区、土石山区、风沙区、黄土阶地区、冲积平原区、干旱草原区、高地草原区、林区九大类型区。其中，黄土丘陵沟壑区分布面积最广，总面积为21.18万km2，是黄土高原地区最典型的地貌单元之一，以崩状、梁状丘陵为主，沟壑纵横、地形破碎，15°以上的土地面积占50%～70%，沟壑密度高达2～7.6km/km2，以沟蚀和面蚀为主。长期以来，自然与人为活动的破坏，使得黄土丘陵沟壑区成为黄土高原水土流失最为严重的地区，自然条件恶劣，生态环境脆弱。因此，黄土丘陵沟壑区是我国生态建设的重点和难点区域。新中国成立以来，在科学研究的指导与国家政策的支持下，黄土高原地区水土保持工作逐渐深入，从造林种草、恢复植被，到改造坡地、修建基本农田，再到治理沟壑、筑坝拦泥淤地以及广泛实行封育等植物措施、工程措施、耕作措施的科学配置，使得黄土高原生态环境明显改善。近年来，通过实施小流域综合治理、退耕还林、淤地坝建设与治沟造地等系列工程，植被恢复与水土保持取得明显成效。然而，治理过程仍面临坡体植被系统失稳、边坡滑塌、沟道填方沉降、坝系连锁溃坝等生态风险和安全隐患问题。因此，深化沟道及坡面治理工程生态安全保障的重大理论、工程技术与典型示范研究对流域综合治理工程实施及生态灾害防控具有重要意义。