砒砂岩区沙棘植物柔性坝野外试验研究综述

毕慈芬，王富贵，李学勇

(1.黄河水利委员会 黄河上中游管理局，陕西 西安 710021；2.黄河水利委员会 天水水土保持科学试验站，甘肃 天水 741000)

1 问题提出

黄河的症结是泥沙问题，特别是粒径大于0.05 mm的河床质泥沙[1]。砒砂岩区是黄土高原粗泥沙来源的核心区域，地形破碎，坡陡流急，呈光山秃岭、千沟万壑之貌，被喻为“世界水土流失之最”“地球癌症”“地球上的月球”和“死亡之谷”。砒砂岩自下而上有古生代二叠纪地层、中生代三叠纪地层、侏罗纪地层和白垩纪地层，其上层覆盖了第三纪红土和第四纪黄土。砒砂岩的特点是：无水干硬如石，遇水则软如泥，遇冻融则膨胀疏松，遇风则风化剥蚀。由于植被生长困难，当地群众形容这种岩石毒如砒霜，故称砒砂岩，其实是各种泥质砂岩。

砒砂岩区主要分布于黄河一级支流皇甫川、窟野河和清水川流域，系基岩产沙区的核心，总面积约11 683 km2，其中完全裸露面积6 265 km2，盖沙砒砂岩2 623 km2，盖土砒砂岩2 795 km2[2]。砒砂岩区总面积占河龙区间总面积的12%，占黄河多沙粗沙区总面积的13%；仅皇甫川和窟野河的产沙量就有1.08亿t，占河龙区间总沙量的33%，占基岩产沙区粗沙总量的47%。为此，首先要弄清楚砒砂岩区的土壤侵蚀规律，才能寻找到有针对性的防止土壤侵蚀的新技术。

黄土高原土壤侵蚀以沟蚀为主。实践证明，淤地坝适用于中下游沟床比降小于1%的沟道拦截泥沙。而对正处于侵蚀发育阶段，沟道比降大于1%，沟长小于1 000 m，表现为沟头前进、沟岸扩张、沟底下切的支毛沟，淤地坝在此类区域很难稳定存在。如内蒙古准格尔旗西召沟东一支沟，若遇30 mm以上的次降雨量，小型淤地坝就会被水流冲垮。因此，对产沙集中的支毛沟沟头一直缺乏有效的防治技术，这就是我们提出沙棘植物柔性坝拦沙试验研究的主要缘由。

“砒砂岩区沙棘植物柔性坝试验研究”课题在水利部和黄河水利委员会(以下简称“黄委”)的大力支持和帮助下，于1995年11月23日获得批准，在黄委黄河上中游管理局正式立项，试验期5年。该课题2004年6月12日通过鉴定，结论是：沙棘植物柔性坝试验抓住了黄河治理的一项关键技术，是利用沙棘生物特性在砒砂岩地区治理水土流失的一项技术创新。

2 砒砂岩区土壤侵蚀的基本规律研究

砒砂岩区产沙量大且集中在沟壑，大多数泥沙来自支毛沟沟头的沟谷坡面非径流产沙，为了弄清楚非径流产沙和暴雨径流产沙的数量、部位、时序、方式，以及产流产沙和汇流过程中各自的特征、作用和相互影响，布设了非径流产沙小区进行观测，研究冻融侵蚀和非径流坡裙堆积物发生规律。

2.1 非径流土壤侵蚀观测

据资料，每年10月至次年5月是砒砂岩区冻融风化产沙的集中时段，即非径流土壤侵蚀产沙时段。

2.1.1 冻融侵蚀厚度观测

(1)西召沟东一支沟平均冻融风化侵蚀厚度为5.2 cm，按砒砂岩颜色排列为：蓝色砂泥岩7 cm，紫色砂泥岩6 cm，白色砂泥岩5 cm，黄色砂泥岩2 cm。

(2)西召沟沟头东三支沟、东五支沟、东六支沟平均冻融风化侵蚀厚度为7.6 cm，其中东三支沟、东五支沟分别为7.03、8.37 cm，东六支沟为7.35 cm(阴谷坡)和7.85 cm(阳谷坡)。

(3)2001年12月5日，东五支沟2号小区出现最大冻融侵蚀厚度9.57 cm；1999年11月11日，东六支沟4号小区出现最小冻融侵蚀厚度6.45 cm。

(4)以上观测值与金争平1988—1989年在皇甫川流域布设小区观测到的沟坡表层风化厚度5～10 cm的结果完全一致。

2.1.2 沟谷坡非径流产沙量测定

沟谷坡非径流产沙量指沟谷坡冻融风化侵蚀量，具体指裸露砒砂岩区小流域支毛沟沟头从沟谷坡面洒落在沟谷坡脚的坡裙堆积物，涵盖黄河3级以上全部支毛沟。据笔者对沟道产沙的大量调查得知，对一条20 km2的小流域支毛沟沟头的沟谷坡来讲，其侵蚀多为重力侵蚀、冻融侵蚀和风蚀，产沙绝大部分集中于支毛沟沟头的沟谷坡。

(1)1#骨干坝以上的东五支沟、东六支沟、东八支沟的沟谷坡平均面积分别占峁坡、沟谷坡和沟床三部分总面积的75%，峁坡占22%，沟床占3%。可见沟谷坡面积在支毛沟沟头占绝对优势。

(2)根据实测资料分析得到经验关系式。

1)沟谷坡面积与冻融风化侵蚀量(非径流侵蚀量)的经验关系式为

A谷坡=25 500+75G2

(1)

式中：A谷坡为支沟谷坡面积，m2；G2为冻融风化侵蚀量，m3。

2)沟谷坡冻融风化侵蚀量可用线性模量即沟沿线长度和沟谷坡脚线长度的算术平均值表示。砒砂岩区在同一纬度的沟壑切割深度变化不大，用线性模量计算沟谷坡冻融侵蚀量便于在地理信息判读中取得，便于估算冻融风化侵蚀量。根据实测资料得到的关系式为

(2)

(3)冻融风化侵蚀量在支沟上、中、下游分配比例不同，其分配比例为76.1%、17.5%、6.4%。这一比例充分说明小流域产沙集中在支毛沟沟头，同时这一分配比例可作为小流域上、中、下游非径流土壤侵蚀的分布标准或分配模式。

2.2 砒砂岩区土壤侵蚀的基本规律

根据上述测量分析结果得出如下规律：砒砂岩区峁坡侵蚀量小，以沟谷坡侵蚀量为主，且以冻融风化侵蚀为主，沟谷坡是产沙量最集中的部位。沟床侵蚀是有先决条件的，即暴雨径流从峁坡起搬运，接着搬运沟谷坡面和坡裙堆积物，也即从分水岭至沟谷坡脚进入主沟道时，水流有富余的力量引发沟床下切和沟谷坡脚淘刷。风力侵蚀是在水力冲刷前的非径流侵蚀期加剧沟谷坡面剥蚀的外营力，以吹蚀洒落的坡裙堆积物。

2.3 砒砂岩区土壤侵蚀分类系统图

在上述产流产沙研究的基础上，按照系统理论研究原理，对砒砂岩区土壤侵蚀进行综合研究，得出了土壤侵蚀分类系统图(图1)，概括了砒砂岩区土壤侵蚀的全貌。

图1 砒砂岩区土壤侵蚀分类系统

2.4 砒砂岩区输沙机理

砒砂岩区产沙是以非径流冻融风化侵蚀为主形成的，而输沙是以暴雨径流为主形成的，暴雨径流是输送大量非径流物质的唯一动力。输沙机理是沟壑中暴雨股流的作用，其输送量的大小取决于暴雨径流单宽功率的大小，可用单宽功率与沟道泥沙输移比比较作为判别式。即

(3)

2.5 砒砂岩区小流域产沙量计算

为了计算小流域总产沙量，按照不同地貌单元，将小流域分为峁坡、沟谷坡面和沟谷坡脚。一般砒砂岩区3、4、5、6级支毛沟沟床比降变化在1/100～1/10，是黄河下游1.2/10 000平均比降的83～833倍，加之γs很大，支毛沟沟头的沟道窄，因此单宽流量很大，即股流大，这就是其输沙量大的原因。为此，峁坡、沟缘和沟谷坡只要形成股流，就会产生冲刷。

G=G1+G2+G3

(4)

式中：G为小流域总产沙量，m3；G1为峁坡产沙量，m3；G2为沟谷坡面产沙量，m3；G3为沟谷坡脚坡裙堆积沙量，m3。

G=G1+G2+G3+G4+G5

(5)

式中：G4为沟床冲刷量，m3；G5为沟谷坡淘刷量，m3；其余字母意义同上。

(6)

式中：Δws为沟床淤积量，m3；其余字母意义同上。

3 沙棘植物柔性坝野外试验研究

3.1 沙棘植物柔性坝野外试验

沙棘植物柔性坝野外试验，主要包括支毛沟沟头单坝技术、纵向坝系技术、立体坝系系统工程技术和沟道自上而下防止土壤侵蚀刚柔配置的综合技术。

3.1.1 试验地点选择

试验地点选择在内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗西召沟小流域内1.67 km2的东一支沟内进行。

3.1.2 预备试验

1993年秋在西召沟右岸选了2条一级支沟和主沟道部分出口，按沙棘植物柔性坝的思路在垂直水流方向用一年生沙棘苗构筑2道沙棘植物柔性坝。2条支沟的沟道比降为5.3%，沿水流方向坝长度为40 m左右，宽6～7 m。植株按“品”字形种植，行距2 m，株距0.3 m。当年沙棘苗木成活率在80%以上，经1994年第一场洪水试验后，所有成活的沙棘全部被洪水冲走，预备试验以失败告终。1995年正式立项后，重新考虑在多大沟道比降的支毛沟沟头选用怎样的苗木种植不会被水冲走，还能成活拦沙。最后确定选用4～5年生苗木进行试验，在西召沟东一支沟试验区内布设9座沙棘植物柔性坝。

3.1.3 沙棘植物柔性坝单坝设计原则

(1)柔性坝长度指沿水流方向的种植长度，主要取决于沟道比降的大小和沿程暴雨洪水股流量的大小。

(2)柔性坝宽度指垂直水流方向沟壑的宽度，随坝长和沟道形状变化。

(3)柔性坝坝高指露出沟床面以上植株的高度，坝高与时俱增，依据植物的生命年限，决定其极限坝高。

(4)植株高度主要取决于树龄，分为地下和地上两部分，其埋深按拦沙规范设计原则控制。一般从抗水流冲拔力出发，植株设计埋深不小于0.5 m，露出地面的植株高度不低于一般洪水深度，在支毛沟道大约为0.5 m。为保险起见，要求施工时植株高度不低于0.8 m。

(5)柔性坝株距和行距按沟道过流量和沟床比降而定。

3.1.4 沙棘植物柔性坝纵向坝系规划设计原则

砒砂岩区支毛沟沟头比降大，沟道形态千差万别，在一条沟道中布设单坝不能有效削峰拦沙缓洪，必须按照沟道具体情况，参照沟道淤地坝布设模式，采取阶梯式沙棘植物柔性坝坝系工程，以此作为编制控制沟蚀和分滞洪水泥沙规划的基本原则，才能实现沟道河床从冲刷到淤积，即从不平衡输沙向平衡输沙和区间淤积转变。

(1)根据沟道比降布设柔性坝数量和坝系工程密度，使沟道不发生冲刷，只发生淤积。砒砂岩区暴雨产生的高含沙洪水，相当于稀性泥石流，因此参照泥石流拦沙刚性坝坝系经验，确定两坝的间距，公式为

l=H/J

(7)

式中：H为沙棘植物柔性坝坝高，m；J为沟床比降，%；l为坝间距，具体指相邻两个柔性坝上坝最下游一排沙棘距下坝最上游一排沙棘的距离，m。

(2)沟头出现跌水或陡坎，或沟道比降大于1/4时，不宜布设柔性坝，可按跌水或陡坎水流形式在其下游相应沟床布设沙棘柔性圈。

(3)沙棘植物柔性坝适应性极强，在任何形态的沟床均能布设，但最好选择在平面形态阻力最大的沟段，如“S”形弯道、喇叭形出口段、大肚沟段、两支沟交汇处“Y”形沟段等，以有利于泥沙沉积的沟段为佳。

(4)沙棘植物柔性坝坝系单坝数量的确定。柔性坝的数量根据公式(7)和不计算跌水落差的原则确定，其计算式为

m=(∑H-∑ΔH)/H

(8)

式中：m为沙棘植物柔性坝数量，座；∑H为沟壑总落差，m；∑ΔH为跌水和陡坡段落差，m；H为沙棘植物柔性坝坝高，m。

3.1.5 沙棘植物柔性坝坝系试验成果

(1)1996—1998年东一支沟沙棘植物柔性坝坝系的断面累计淤积厚度。截至1998年11月，测段最大累积淤积厚度为0.8 m，出现在最下游的0#柔性坝；最小厚度为0.19 m，出现在最上游的6+1#柔性坝。观察发现，除柔性坝坝体中间普遍淤积外，坝体上游壅水段内也普遍发生淤积，其淤积规律也是自下而上递减，沟道下游段淤积最厚。其中，左岸支沟淤积最厚，主沟次之，右岸最薄，其淤积厚度与沟谷坡面面积大小有关。

(2)1995—2000年沙棘植物柔性坝坝系总拦沙量为2 463.75 m3，年平均淤积量为410.6 m3，是黄土高塬沟壑区南小河沟小流域内的杨家沟69座柳谷坊1954—1963年年平均淤积量155.7 m3的2倍多。

(3)沟道比降比布设柔性坝试验前略微变小，1995年布设前分别为4.4%、6.8%、5.8%，布设后至1999年分别为3.7%、6.5%、4.6%。

(4)柔性坝以拦粗沙为主。实测资料表明，柔性坝天然地把泥沙进行了分选，粗沙淤积在0#柔性坝以上，细沙淤积在下游1#谷坊内。大于0.05 mm的粗泥沙在0#柔性坝内占76%，在1#谷坊回水末端占37%，在1#谷坊坝前占11%。1997—1999年柔性坝坝系拦截大于0.05 mm的粗泥沙765.60 m3，占该时段柔性坝坝系总拦沙量的78%。

(5)沟道含水量观测初步成果。沟道含水量观测点布置在沟底柔性坝长度中心线和对应的沟谷坡中部和顶部。沟谷坡顶、中、底部含水量变化规律与砒砂岩陡坡实测含水量进行比较，结果表明，沟谷坡自顶部至底部含水量递增，除8月份外，其余时间各坝淤积体各层含水量均大于陡坡含水量。其中4—7月正值植物生长季节，沟底含水量大于砒砂岩陡坡值，很有利于植物生长。8月份因蒸发量大，沟谷坡底各层含水量偏低。初步证明沟底含水量最高。

(6)沙棘植物柔性坝坝系内的植物群落演变。自沙棘植物柔性坝坝系运行第三年起，在两坝之间的淤积体上，长出北京杨、旱柳、乌柳、沙柳、沙蒿等，特别是在垂直水流方向上长出的一排排沙棘，犹如新建的沙棘植物柔性坝，这些沙棘是沙棘籽繁殖的，可称为沙棘“自繁性柔性坝”，这就为沙棘平茬做好了准备。同时，柔性坝区出现了雉鸡、野兔等动物。

(7)沙棘植物柔性坝对水资源的调节作用。西召沟小流域1997—2000年遇到了连续4年的大旱，群众吃水相当困难，当地的井水位普遍下降3～5 m，鄂尔多斯西召沟小流域观测房旁的井已干枯。东一支沟东面的贺家沟，井比东一支沟的深，原来井水旺盛，贺氏兄弟4家共17口人住在附近，但从1998年起就无水可吃。他们在东一支沟0#柔性坝下游挖了两口2 m×2 m的土井，才解决了17口人将近4年的人畜吃水问题。由于没有菜吃，兄弟四人把1#谷坊至0#柔性坝间的0.26 hm2坝地，分为4块作为菜地，解决了吃菜问题。他们还在1#谷坊坝前和下游沟床种植了玉米等。经调查，1#谷坊内种玉米0.087 hm2，产量100 kg(大部分被水淹)；甜菜0.067 hm2，产量1 400 kg；卷心菜0.027 hm2，产量500 kg；另外还种有豆角、油菜、西红柿、白菜、芹菜、萝卜等。1#谷坊下游种玉米0.1 hm2，产量500 kg。这是由于沟道沙棘植物柔性坝分散了暴雨形成的股流，降低了径流行进速度，延长了径流的入渗时间，同时坝与坝间淤积的粗沙增加了水流的入渗量，形成了沟道“地下水库”，恢复的植被也减少了地面蒸发，因此即使是在最干旱的1999年，东一支沟也有水吃。

3.1.6 经验关系式的建立

根据原型沙棘植物柔性坝试验实测资料统计分析得到如下经验关系式。

(1)沙棘植物柔性坝坝系布设总长度与沟道原始比降和沟道长度的乘积成正比，其经验关系式为

L坝总长=5.353L0J0-21.253 6

(9)

式中：L0为沟道原始长度，m；J0为沟道原始比降，%；L坝总长为坝系布设总长度，m。

(2)为了建立沟道植物阻滞作用和沟道产沙量与累积淤积厚度的关系，我们引入了两个系数，一个是产沙系数A*，另一个是植物分流阻滞系数B*。沙棘植物柔性坝的累积淤积厚度，应与这两个数值的乘积成正比。用统计分析的方法得到线性经验关系式为

∑+ΔZ=6.201 4×10-5A*B*+0.301 6

(10)

式中：A*为产沙系数，与沟谷坡面积、冻融风化层厚度、汇流条件、砒砂岩性质有关，当沟谷坡面积、冻融风化层厚度、汇流条件不变时，来沙主要取决于砒砂岩性质，而砒砂岩性质可从其颜色辨别，其中紫色砂泥岩和蓝色砂泥岩产沙量最大，假设取其值为1，则可与其他颜色相比，分别求出黄色砂泥岩、白色砂泥岩、灰色砂泥岩、红色砂泥岩、粉红色砂泥岩的比例系数；B*为植物分流阻滞系数，以平均株高、平均冠幅、株距、行距的乘积表征；∑+ΔZ为1997—1999年累积淤积厚度。

(3)为了寻找累积淤积量与植物分流阻滞系数的关系，点绘各坝实测资料并进行统计分析，得到累积淤积量与植物分流阻滞系数呈指数关系，关系式为

(11)

式中：∑+ΔWs为累积淤积量，m3。

总之，沙棘是砒砂岩区人工生态恢复、改善恶劣环境、把泥沙就地拦截在千沟万壑中的绿色拦沙工程和调节水资源短缺的绿色水库的先锋树种和主要建坝框架材料，是这一地区根治水土流失和调节水资源的无价法宝。

3.2 砒砂岩区支毛沟沟头沙棘植物柔性坝坝系系统工程技术研究成果

砒砂岩区支毛沟沟头正处在发育阶段，千沟万壑，形态各异，自上而下没有相同的沟道，仅用纵向柔性坝坝系工程无法全方位覆盖控制。为了彻底控制沟头前进，必须研究出全方位立体覆盖，从沟沿线至沟谷坡脚适应任何一种形态的工程结构，构成一个坝系系统工程，涵盖支毛沟沟头峁坡面、沟谷坡面和沟床全面的防治技术。该技术包括：①沟底沙棘植物柔性坝坝系；②柔性坝坝体两岸沟谷坡面沙棘防护网；③柔性坝上游沿两岸沟谷坡脚导流屏；④沟头或沟中跌水处沙棘柔性圈；⑤全沟沿线沙棘分流防护带；⑥“V”形沟头毛沟沿沟底两岸挡沙墙；⑦替代平茬“自繁性柔性坝”；⑧主沟上游段沟道“人造滩地”；⑨主沟上游第一座骨干坝回水末端坝体外加高柔性坝。

上述沙棘植物柔性坝坝系系统工程是一条支沟沟头第一座骨干坝以上防止各种土壤侵蚀的全部技术。

西召沟1号骨干坝上、下游共19条支毛沟道，总面积2.451 km2，总沟长10 011 m，平均沟宽85.4 m，平均沟深23.1 m，平均沟道比降12.2%，平均沟谷坡度24°。我们在其中的16条支沟中布设了81座沙棘植物柔性坝，布设沟道总面积2.269 km2，总沟长9 129 m，平均沟宽113.1 m，平均沟深23.7 m，平均沟道比降11.97%，平均沟谷坡度23.7°。该处已经成为黄土高原第一个用沙棘植物柔性坝坝系和坝系系统工程全方位治理土壤侵蚀的示范区，是利用黄土高原植被地貌和植物柔性工程学建立的一个原型试验基地，为国内外研究工作者提供了试验平台。

3.3 防止砒砂岩区土壤侵蚀的水土保持综合技术研究成果

几十年的实践证明，任何单一的水土保持技术都不可能使砒砂岩区小流域土壤侵蚀得到控制，必须根据其土壤侵蚀特点，采用刚柔工程多种技术形成综合工程体系，才能取得好的成效。针对砒砂岩区支毛沟沟头的沟谷坡面非径流产沙面广、历时长、量大和暴雨径流集中及沟壑输沙特点，采取一一对应的盖被子技术限制其产沙，保护上中下游淤地坝和沟口微型蓄水工程，达到沟、坡、水、土、沙资源全面控制的目的。

根据西召沟20 km2小流域内试验实测资料分析研究，防止砒砂岩区土壤侵蚀的综合技术模式如下：

(1)基本模式为Fd+Wd+Kd+Vd，其中：Fd为针对黄河干流4级与5级支毛沟的沙棘植物柔性坝坝系；Wd为针对黄河干流4级与5级支沟的中小型淤地坝；Kd为针对黄河3级支沟的骨干坝；Vd为3级支沟沟口的微型水库。

(2)扩展模式为Fd+Wd上+Wd下+Kd+Kd上+Kd下+Vd，其中：Wd上为黄河4级支沟中上游中小型淤地坝，拦截粗沙，视上游控制面积大小，同时布设溢洪道；Wd下为4级支沟下游中小型淤地坝，拦截区间未控区泥沙和径流；Kd上为黄河3级支沟上游骨干坝，拦截区间未控泥沙和主沟道径流；Kd下为黄河3级支沟中下游骨干坝，拦截主沟道区间径流和未控区泥沙，淤地造田。

(3)根据西召沟刚柔工程配置推算出20 km2小流域刚柔工程配置比例为Vd∶Kd∶Wd∶Fd=1∶3∶9∶117。这一配置比例体现了支毛沟沟头柔性坝的主体功能，即依靠柔性坝恢复沟头生态，拦截沟头产生的粗泥沙，协调沟道纵向工程自上而下刚柔并济的合理配置。同时，也是沟道纵向时序效应的体现。

上述砒砂岩区防止土壤侵蚀的模式给砒砂岩区乃至基岩产沙区的治理提出了一套完整系统的治理模式，可供小流域水土流失治理区进行规划设计时应用。该模式的好处是能把粗细泥沙在源头进行天然分选，不仅从根本上防止土壤侵蚀，消除粗沙对黄河干流中下游河道的危害，而且用优质沟底基本农田取代坡耕地，促进退耕还林还草，最终形成土壤水库拦蓄径流，为该区可持续发展打下良好的基础。

4 沙棘在砒砂岩区水土资源可持续利用中的协调功能

1985年11月16日水电部部长钱正英提出“以开发沙棘资源作为加速黄土高原治理的一个突破口”的科学建议[3]，这是黄土高原人工沙棘资源建设的里程碑。沙棘植物柔性坝坝系在砒砂岩区治理中具有特殊功能，其对沙土水的协调作用、与刚性淤地坝工程的合理配置、沙棘自身全方位开发的生态经济价值等被钱正英一语道破，这足以说明该建议的科学性和正确性。谁也没料到，泥沙研究工作者几十年来寻找的集拦沙、分选粗泥沙、泄流、溢洪于一体的武器竟是鲜为人知的小灌木——沙棘。

笔者深入研究了沙棘植物柔性坝坝系协调沟道沙、土、水资源的关系，协调沟坡关系，协调农牧关系，协调生态经济关系，协调经济社会关系，给出了砒砂岩区20 km2小流域沙棘植物柔性坝坝系协调关系图(图2)，这是一个宏观框架图，在协调方面应包括若干子系统。

图2 沙棘植物柔性坝坝系协调关系

5 结 语

(1)本文给出了砒砂岩区土壤侵蚀分类系统图(图1)，分析得出该区以沟蚀为主且产沙部位集中在支毛沟沟头的沟谷坡面，即以沟谷坡非径流产沙和暴雨径流产沙输沙为主的特点，为沙棘植物柔性坝各种技术提供了控制的目标。

(2)综合利用沙棘植物的根、秆、枝、叶，进行科学设计，形成一种天然的柔性坝新技术，达到控制千沟万壑、形态各异的砒砂岩区支毛沟沟头土壤侵蚀，最大限度地加大沟壑糙度，把暴雨形成的强劲股流用其枝秆连续分散、平化为漫流，在其秆后形成连续的各个方位的涡旋，使水流穿过密集的枝叶后受到各个方向的连续扰动，行进的阻力急剧增加，流速小于对沟床表面的冲刷流速和对沟谷坡脚的淘刷流速；削减水流的剪切应力，并保持水流的行进流速小于泥沙的沉降速度，使泥沙输移比小于1并趋于0，达到以柔克刚和以柔消能的目的，起到缓洪、削峰、防冲、促淤、就近拦截泥沙的效果。经过对砒砂岩区植物柔性坝长达10多年的野外试验研究，结果证明了上述植物拦沙机理的正确性。

(3)总结出了沙棘植物柔性坝坝系技术和支毛沟沟头沙棘植物柔性坝坝系系统工程技术，与20世纪80年代以来成功的沟道骨干坝工程技术和沟口微型水库拦沙调水相结合，使黄土高原基岩产沙区水土保持沟道治理技术趋于完善。

(4)沙棘可作为植物柔性坝可靠的坝工材料。针对正在发育、集中产沙的支毛沟沟头，野外原型拦沙试验成果给钱正英的科学建议找到了确定的证据。

(5)期望有关部门在黄土高原基岩产沙区建设淤地坝工程时，也能配套相应的沙棘植物柔性坝建设资金，以加速黄土高原多沙粗沙区治理进度。