三、水土保持
山区和丘陵地区，由于地面坡度较大，如果森林被砍伐，天然覆盖遭到破坏，或垦殖后耕作技术不合理，就会使地面保水能力降低，引起雨水的大量流失。由于雨水对土壤的冲击、浸润与冲刷作用，必然使土壤和成土母质遭到破坏，并随水分流失。这种水分和土壤流失的现象，叫做水土流失，而水对土壤的破坏作用，一般叫作水蚀，在一定的条件下，风力对表层土壤也起很大的破坏和迁移作用。有时对水土流失的理解也包括这种风蚀在内。西北黄土高原区、黄土深厚、植被稀疏、土质疏松、沟壑密布、坡陡沟深、气候干旱、暴雨集中，是我国水土流失最严重的地区，也是黄河泥沙的主要来源地。南方山区、丘陵区一般地面覆盖较好，水土流失较轻，但由于暴雨多，强度大，如植被遭到破坏，也会引起水土流失现象，特别是南方某些红壤地区，水土流失现象也较严重。
水土的大量流失，给农业生产带来很大危害，引起地力减退，产量降低，在水利方面，由于水土流失，引起河流、水库和渠道的淤积，加重了洪、涝、旱灾、影响水利资源的开发利用，给水利工程的建设和管理带来许多困难。如黄河中游大量泥沙流入下游的平缓河道，使下游河床淤积抬高，形成“悬河”，致使河堤容易决口，洪水泛滥成灾。如果在多沙河流上修建水库，则水库严重淤积。例如，陕西省全省每年平均淤积库容约3000万m3。另外，泥沙淤积渠道，严重妨碍行水。例如，陕西省的人民引泾渠，三十多年来，每年正当灌溉的关键时刻，常因含沙过大，停水20d以上，最多的达36d，减少灌溉60万亩次。此外，水土流失对厂矿、交通和城镇等带来的危害和损失也是严重的。
（一）影响水土流失的主要因素
一般分为自然因素和人为因素两类。
1.自然因素
（1）降雨。雨滴对土壤的冲击力和由降雨形成的地表径流对土壤的冲刷力，是产生土壤流失的主要动力。降雨总量、降雨强度和降雨量分布都对水土流失有影响，而以降雨强度对水土流失的影响为最大，在其他条件相同时，降雨强度越大，径流量越大，冲蚀能力越强，因而水土流失量也越大。
（2）土壤。土壤是地表径流的破坏对象，水土流失量的大小，一方面决定于径流对土壤的冲刷作用，另一方面也决定于土壤的抗蚀性能。质地黏重的无结构土壤，其透水性差，在降雨情况相同时，它容易形成较大的地表径流，因而径流对土壤的冲刷破坏作用也较大。松散无结构的土壤，抵抗雨滴的打击和径流冲蚀的能力均较差，因此，这种土壤的水土流失也较大，随着土壤的流失，腐殖质含量的减少，结构较差的底土层露出地面，土壤的抗蚀能力也随之降低，水土流失进一步发展的可能性也就越大。
（3）地形。地形条件是影响水土流失的重要因素之一，地面坡度，坡长均直接影响径流的流速和水土流失量的大小。地面坡度越陡，流速越大，土壤流失量越大。随着坡度的加大，汇集水量的增加，冲刷能力也随之增强，因而，土壤流失量也急剧增加。
（4）植被。植被覆盖可以保护土壤免受雨滴的冲击，减少土壤结构的破坏；可以截留大量的水分，减少地表径流，增加地面的粗糙度，减缓径流的流速，从而可以降低水流的冲蚀能力；植物的根系还能增加土壤的有机质，提高土壤的肥力，改善土壤的结构和增加土壤的抗冲能力，因此，植物覆盖越好，土壤流失量越小。
森林防止水土流失的作用是非常巨大的，林区由于林木枝叶的保护作用、林内草木丛生、枯枝落叶的覆盖和根系对土壤结构的有利影响，使水土流失一般能得到较好的控制。
上述各种因素不是彼此孤立而是互相影响、互相依赖的。覆盖植物的生长，在很大程度上决定于降雨和土壤条件，而植物覆盖又影响着土壤物理性状、径流形成和土壤侵蚀；而径流的侵蚀作用又影响着地形的变化和土壤条件等。因此，在探讨各种因素对水土流失的影响时，必须全面地、综合地进行分析和研究，才能制订正确的措施和取得良好的效果。
2.人为因素
陡坡开荒、破坏森林、不合理的耕作方式和不合理的放牧等，都会破坏地表土壤和植被，使表土遭受冲刷，造成水土流失。
应该指出，人为因素是影响水土流失的重要条件。不合理的经营活动，会使自然条件恶化，加速水土流失；而合理的经营方式，则可以改善自然条件，减少或制止水土流失。水土保持工作即是防止水土流失，改造不利自然条件的一项根本措施。
在一定的自然因素组合下，在具体的地段上，年土壤流失的总量应是一定的。这一性质说明，可以建立一种数学方程来估算年土壤流失量。这种数学方程的形式有很多，如多元函数式、多元线性回归式、多元非线性回归式等。另外，还有一种多元（因子）连乘式，表达形式最简单，也比较通用，其基本形式如下：
式中 A——单位面积的土壤流失量，102t/km2；
R——降雨因子；
K——土壤侵蚀因子；
L——坡长因子；
S——坡度因子；
C——耕作和管理因子；
P——辅助性保护措施因子（梯田耕作，等高耕作等）。
通过试验，可以求得这些因子对侵蚀的影响及其与土壤流失量之间的定量关系，从而可以利用上述方程估算土壤的流失量。
我国许多水土保持试验研究单位应用各地区有关试验站的典型小流域实测水文资料，以降雨、地形、土质和植被等因素的特征值为参数，建立了一些产沙量回归方程，这些方程在一定适用范围内，具有一定的精度。
（二）水土保持措施
水土保持是改变山区丘陵区自然面貌，减少自然灾害，促进农林牧业全面发展的一项十分重要的工作。水土保持的工作任务艰巨，范围广阔，它涉及农、林、牧合理安排，上下游统筹兼顾，山、水、田、林、路统一部署等一系列问题。要搞好水土保持工作，一定要有一个科学的水土保持规划。
水土流失治理措施必须按流域、按山系大面积进行统一规划，对山、水、田、林、路综合治理。规划中要注意当年与长远相结合，大中小工程相结合，治沟与治坡相结合，生物措施与工程措施相结合，在积极开展水土保持工作的同时，促进农林牧业的发展。水土保持措施一般分为以下各类。
1.小流域综合治理(https://www.daowen.com)
小流域综合治理是治理大面积水土流失的一项全局性的工作。小流域是江河水系中的基本集水单元，流域大小是相对的，大至江河，小到毛沟。这里所说的小流域指有人群参与的，包括一个或多个行政村在内的山丘区小流域。小流域综合治理是一项复杂的系统工程，它集合了自然生态、社会经济等多方面的内容。小流域综合治理的目的在于用最少的劳动耗费，获得最大的生态经济效益，以实现环境优美、经济繁荣的目标。
（1）小流域综合治理规划。编制小流域综合治理规划，要用小流域生态经济系统理论作指导，以建立优化的、以多年生经济植物为核心的小流域生态经济系统为目标，必须坚持贯彻“预防为主，防治管结合，因地制宜，综合治理，重点突破，积极推进”的水土保持方针，防止水土流失，改善生态环境，恢复、维护和提高土地生产力。
制定小流域综合治理规划是一项涉及多学科、多部门、多层次、多因素的知识密集型系统工程。虽然目前各地所采取的规划方法不尽相同，但运用系统工程方法编制小流域综合治理规划，是今后发展的方向，运用系统工程方法编制小流域综合治理规划的核心是建立数学模型，通过计算机处理，提出多种总体优化方案，作为科学决策的依据。
（2）小流域综合治理设计。小流域综合治理防治体系设计必须在小流域综合治理规划的基础上，坚持工程措施、林草措施、耕作措施相结合的原则、建立小流域防治体系，发挥其群体作用，才能收到预期的效果。坡面防治体系要做到坡面径流最大限度的就地渗蓄，集中使用，提高土壤含水率，增强农、林、牧地的抗旱能力。沟道综合防治体系的设计要从上游到下游，从沟头到沟口，从毛沟到干沟，从沟岸到沟底，全面布置，层层设防，分类治理，因地制宜。坡面工程措施，是通过在坡面上沿等高线开沟、挖坑、筑埂，修成不同程度的台阶，用改变微地形的办法，起到蓄水保土的效果。造林种草是小流域综合治理的组成部分，是改善生态环境，增强经济效益的主要途径，必须在小流域综合规划的基础上，根据小流域的特点和当地具体情况，科学配置林草措施。
关于小流域治理模式，应遵循生态经济规律，坚持区域性、整体性、开放性原则及环境保护原则。在总体模式的控制下，可有下列子模式：林、粮、草主体种植模式；桑基鱼塘模式；有机废物循环利用模式；生物群体主体结构模式以及种植、养殖、加工一体化模式等。
2.坡面工程措施
（1）水平梯田。修筑梯田是山区丘陵地区最主要的一种水土保持措施，也是建设基本农田的主要形式之一，梯田有水平梯田和坡式梯田（也称波式梯田）两种。坡式梯田系田面向外（顺原有地坡）倾斜，它的水土保持效果较差，多在南方坡地的林地上采用，水平梯田的田面基本水平或向内微倾，水土保持的效果好。水平梯田对一般降雨可就地拦蓄，土壤也不会被冲走，暴雨时也可拦蓄大部分径流。控制大部分泥沙，基本上可以达到水不出田，泥不下坡。水平梯田的粮食产量比未治理的坡地粮食产量有大幅度的提高，高者可达1～3倍。因此，对坡地平行开垦种植，一般都应修成水平梯田，以保持水土。
梯田的规格，主要指田面宽度，田坎高度和田坎坡度，这三者是相互关联的。梯田规格的确定，要根据原来的地面坡度和土壤情况而定，同时也要考虑施工和机耕的要求。田面宽度不能太窄和太宽，太窄了机耕不方便，田坎占地多；太宽了平土量太大，耗费劳力多，保熟土困难。田坎高度要根据土质好坏、坡度大小和机耕要求确定。据陕北经验，田坎以不高于3m为宜。田坎需修成一定的侧坡才能稳定，一般70°左右为宜，田坎越高，侧坡应越缓。田坎内缘还应高出田面0.2m左右作为田埂，以便蓄存雨水。
梯田有被较大暴雨冲坏的可能，在修筑梯田时，除加固田埂或砌石做埂外，还必须修建防洪、排水设施。如果在整片梯田上部有较大集雨面积，则应在梯田上部开挖截流沟，拦截山水，并将其引入泄水的沟道或蓄水池中，在田块内侧（靠上一级梯田的一侧），并修建坡地的排水输水系统，将梯田的地表径流输送到蓄水池或山沟之中。排水输水沟比降一般取1/100～1/150，不大于1/50，否则容易冲毁沟坝，造成新的水土流失。此外，还应对梯田的取水措施、输配水系统等同时做出规划。
（2）水平条田。水平条田是地面坡度平缓的塬区基本农田的形式之一，也是塬面主要水土保持措施之一。水平条田的田面形状规整，田面宽度和长度均比水平梯田大，它主要沿等高线方向布设，成水平长条形农田。水平条田可把大部或全部降雨拦蓄在土壤里，可防止地表径流冲刷，是抗旱保墒和根治洪水危害的有效措施，也为灌溉和机耕提供了有利条件。
水平条田的地块宽度应根据有利土地平整、机耕和灌溉等要求，按地形坡度陡则田块窄、坡度缓则田块宽的原则确定。田块长度主要根据农业机械化程度而定，目前以200～300m为宜，随着机械化程度提高，可两块连成一块，使长度达400～600m。
3.沟道工程措施
（1）淤地坝。在沟里筑坝，滞洪拦泥，固定沟道，变荒沟为良田，这种坝叫淤地坝，淤成的地叫坝地。
在一个小流域内，对淤地坝的布设应进行统一规划，以便做到费工少、收效大；能拦蓄较多的洪水泥沙，淤成较多的坝地；并保证安全生产，尽快实现沟底川台化、水利化。在进行坝系规划时，应注意沟坡兼治，以一个小流域为范围，全面制定治坡与治沟规划，此外，还应注意从上下游、干支沟全面考虑，因地制宜布设淤地坝，形成一个生产、拦泥、防洪、灌溉的完整坝系。
淤地坝的密度和高度有密切的关系，坝体高则坝数少，密度小；坝体低则坝数多，密度大。一般应根据沟底比降，沟道地形以及坝间川台相接的原则来确定。坝地是靠落淤形成的，但落淤后的坝地又受洪水的威胁，因此，必须注意做好坝地防洪工作。坝地防洪最重要的措施是加强坡面治理，可从根本上减少洪水的威胁。但在治坡取得显著成果以前，可以因地制宜地采取防洪措施。例如，用某一些已成坝地进行农业生产。在一条沟的若干坝都已淤出坝地的情况下，可以采取轮蓄轮种，蓄种相间，交替加高各淤地坝的防洪措施。当下游坝蓄洪，上游坝生产时，应在上游坝地修建排洪沟，以便将洪水排到下坝拦蓄（图9-4）。而对于坝系已经形成、治坡较好的情况，可以在坝地建立排水滞洪系统，以部分洪水漫地滞涝，部分洪水下排。
（2）谷坊。谷坊是在小沟中分段修建的小坝。它可以减缓沟底和水流比降，拦截径流和泥沙，从而固定沟床，防止两岸崩塌，淤出的台状土地可种植林木和作物。
谷坊有土谷坊、石谷坊、枝梢谷坊、插柳谷坊及其他混合材料修建的谷坊等。土谷坊坝体全部用泥土筑成，坝高一般多在1～5m。石谷坊的坝用石块砌筑而成，坝高也多为1～5m，但较土谷坊牢固，造价比土谷坊高，技术要求也较高，适于在溢洪流量较大，沟口狭窄的地方建造。枝梢谷坊坝身用树木枝梢和泥土或块石修筑，坝高一般为1～3m，适于在集雨面积不大，沟床坡降较陡、不便于修筑土石谷坊的侵蚀沟中建筑。插柳谷坊是在沟底打入若干排柳桩，柳桩成树后即可起到缓流留淤的作用。
图9-4 上坝生产、下坝拦洪示意图
谷坊规划设计，应注意正确选择坝址。坝址应选在沟底平缓，口小肚大，基础好的地方，以节省工料，并拦截较多的径流和泥沙。保证谷坊安全的一个重要工作是正确选择谷坊溢流口的尺寸、形状和位置，使过堰洪水的流速不致超过材料的允许流速。根据各地修建谷坊的经验，在沟中修建谷坊时，要自上而下层层修建，节节拦截径流和泥沙，分段控制水土流失。为了更有效地防治沟道侵蚀和山口崩塌，最好能一次修成谷坊群。
（3）其他措施。为了避免集中水流的冲刷，而使沟头继续延伸，常采取沟头防护措施。在沟头上方的一定距离内筑堤挖沟（一道或数道）拦蓄径流，使其不能入沟。在来水量大和蓄水容积不足的地方，也可采取带有消能设备的泄水式沟头防护，将来水引导至集中地点下泄入沟。
引洪漫地是利用从河流、山沟、荒坡地流下来的肥沃泥水淤漫耕地、荒滩和砂地、用以改良土壤、提高作物产量和扩大耕地面积的一种水土保持措施。用这种方法不但可以服务于农业生产，还可起到拦蓄径流和泥沙、削减洪峰等水土保持作用。
4.林草措施
造林种草是水土保持的生物措施，它既能改变小气候，又能减少地表径流，防止土壤冲刷，保持水土。根据陕北无定河流域1971—1974年的观测资料分析，造林种草可以减少径流30%～80%，减少土壤冲刷可达90%。大面积的水土保持工作单靠工程措施几乎是不可能完成的，它必须与林草措施相配合。造林种草也是增加经济收入的一个有效途径。造林种草的具体措施有以下几种：
（1）沟坡造林。沟坡造林应因地制宜选择合适的树种，分别配置于沟坡的不同部位，如峁顶、坡面和沟底等，以便迅速收到最好效果。
沟坡造林的整地形式可因地制宜采用水平沟、水平阶和鱼鳞坑等几种形式。水平沟多用于不平整的坡地，沿等高线开筑，呈“品”字形排列，一般沟深0.3～0.5m，上口宽0.5～0.8m，底宽0.3～0.4m，沟长4～6m，沟间距离上下2m，左右1m。水平阶多用于比较平整的坡面，沿等高线里切外垫，作成1m左右的小台阶，外高里低，呈倒坡形，阶距2m左右。鱼鳞坑用在较陡坡面及支离破碎的沟坡上，沿等高线挖成月牙状，呈“品”字形排列。坑埂高0.3m左右，坑底为倒坡。
（2）封山育林。在地广人稀劳力缺乏的地区，大力推广封山育林育草，能够在较短的时间内恢复植被，控制水土流失。这是一种费工少，收效快的治理措施。
（3）种草。种草采用草田轮作，可以增加肥料和柴草。它是一种花工少、见效快的水土保持措施。在一般条件下，首先利用现有荒山、荒坡种草，随着农业生产的不断发展，可以有计划地逐步退耕部分坡耕地用以种草，实行草田轮作、草田带状间作等合理的耕作制度。