水土保持在考古遗址发掘保护中的作用
本期期刊速读内容来自《中国水土保持》杂志年第10期文章《石峁遗址保护区水土保持措施体系构建》,作者康玲玲,董飞飞,张政,孙娟,马力,王云璋。 康玲玲(—),女,河南郑州市人,教授级高级工程师,硕士,主要研究方向为水土保持。 摘要简要介绍了位于陕西省神木市高家堡镇距今多年的石峁遗址概况,系统分析了遗址区域和遗址发掘中存在的水土流失及其危害。 为确保遗址安全和有效治理水土流失,将遗址区划分为保护区和控制区2个一级区,同时按遗址发掘情况将保护区分为皇城台区、东城门区和未发掘区3个二级区,根据分区水土流失现状和遗址保护、挖掘需要,按照因地制宜、因害设防、综合治理原则,拟定分区防治措施,构建水土保持措施体系。 石峁遗址是近年来我国发现的在考古界具有轰动效应的大型史前遗址。遗址位于陕西省神木市高家堡镇,地处黄土高原北部、毛乌素沙漠南缘,黄河一级支流秃尾河及其支流洞川沟交汇的台塬梁峁上。由于区域气候、地理环境特殊,加之长期人类活动的影响,形成了不同程度的风力水力交错侵蚀,对遗址安全构成了威胁。 鉴于至今尚未有过遗址保护区开展水土保持工作的先例,而考古发掘又是一项长期工作,因此有必要按水土保持法和《石峁遗址保护规划(—年)(以下简称《保护规划》)的规定,在分区布设遗址保护和水土流失治理措施的基础上,构建水土保持措施体系,为遗址保护、现有和未来可能产生水土流失的治理,以及后期水土保持工作开展提供技术参考。 1石峁遗址及遗址保护区概况 1.1石峁遗址概况 距今多年的石峁遗址位于陕西省神木市高家堡镇,属我国古代北方一个超大型中心聚落,是黄帝部族的居邑、龙山文化晚期的史前人类文明遗存,先后于、和年被神木县、陕西省和国务院确定为文物保护单位。 年成功入选中国十大考古新发现,年被列为世界十大田野考古新发现和21世纪世界重大考古发现。可与美洲玛雅古城、欧洲雅典古城相媲美,亦是国内目前规模最大的新石器晚期城址。 (1)遗址保护区概况。石峁遗址由皇城台、内城、外城3座石构城址组成。遗址保护区(简称遗址区)包括保护范围和建设控制地带(简称控制地带),总面积10.57km2,其中保护范围(含发掘区和未发掘区)西至榆西路东界,东、南、北三侧为遗址本体外扩m左右并结合地形地貌划定,面积5.42km2;控制地带东至雷家墕,西至李洞川西侧第一道山脊,西南至神王路东侧,北至牛沙墕.4m高程处,面积5.15km2。 (2)遗址发掘概况。 20世纪30年代美籍德国人萨尔蒙尼曾在北京获得陕西榆林府农民出售的牙璋等玉器42件,推测为石峁遗址出土器物。年陕西省考古研究所戴应新等到当地征集到玉器、陶器等一批遗物。 随后年8月、年4月、年10月、年、年和年6月,西安半坡博物馆、陕西省考古研究所、罗宏才等、陕西省考古研究院、榆林市考古勘探工作队、神木县文化局等分别对遗址进行了调查、试掘、踏查、考察、发掘及抢救性发掘。目前正按《保护规划》进行分阶段发掘。 1.2遗址区自然概况 (1)地形地貌。 遗址区属黄土丘陵沟壑区,地表沟壑纵横,支离破碎,梁峁两侧沟谷切割深度大多在50~m,河流中下游大多切至基岩10~m,甚至更深,断面多呈U形,两岸谷坡形成基岩陡崖。 (2)水文气象。 遗址区河流属黄河水系,主要有秃尾河及其支流采兔沟、青阳树沟、团团沟、李家洞沟、洞川沟等,其中洞川沟为长流河,长约22km,年均流量0.m3/s。区域属中温带半干旱大陆性季风气候区,年均气温9.2℃,≥10℃积温.6℃,无霜期d;年降水量.3mm,其中76%集中在6—9月份;主要气象灾害有干旱、暴雨、大风、霜冻、冰雹,以干旱危害最为严重。 (3)土壤与植被。 遗址区以黄土性土及风沙土为主。植被以灌草为主,林草覆盖率75.2%。适宜当地气候和立地条件,耐瘠薄、耐干旱的乔木有侧柏、油松、刺槐、旱柳等,灌木有臭柏、沙柳、柠条、沙枣、沙棘等;草本植物主要有野古草、地肤、胡枝子、紫花苜蓿、黄花蒿、狗尾草、虎尾草等。 (4)水土流失现状。 遗址区处于黄河多沙粗沙区国家级水土流失重点治理区,属陕北及大荔沙地重点治理区,为风力水力交错侵蚀区,水土流失强度以中、轻度为主。 2水土保持分析 2.1水土流失对遗址安全的威胁 遗址区处于我国水土流失最为严重的区域,是生态环境最为恶劣的地区之一,除西南部沟道中下游以石质为主,沟岸、沟坡较稳定外,其他区域均以土质沟道为主,土壤松散、易侵蚀,尤其部分沟道存在滑坡、坍塌等较严重的侵蚀现象。 水土流失是目前遗址安全的最大威胁之一,主要存在如下两个方面的问题: (1)坡耕地虽然不多(占总面积的6.41%),但部分坡度大于25°,水土流失十分严重。(2)部分沟道存在较严重的坍塌、滑坡现象,早期修建的淤地坝已基本淤满,表明沟道重力侵蚀严重,对遗址安全构成威胁。2.2发掘引起的水土流失 (1)道路防护措施不配套引起的水土流失。 部分道路(如榆西、阴湾等)缺乏边坡防护和完善的截排水及顺接工程,无序排水引发路基边坡及其下游沟头坍塌或滑坡,并对遗址安全构成威胁。 (2)弃土顺坡堆存缺乏防护措施造成的水土流失。 在皇城台、东城门等处,由于发掘过程中弃土未按“先拦后弃”原则进行堆存,直接顺坡堆放且又缺少拦挡、削坡开级及植被建设等措施,使得松散堆土裸露,极易产生水土流失,对生态环境造成不良影响,且为后期危害创造潜在条件。 2.3沟道及建坝资源分析 遗址区沟道侵蚀严重,对遗址安全构成严重威胁,因此有必要结合晋陕蒙丘陵沟壑区拦沙减沙工程和陕北淤地坝的建设经验,采用拦沙坝、谷坊等工程措施,加快沟道治理,有效控制水土流失及其对遗址安全的影响。 2.3.1沟道分级 按A.N.strahler沟道分级原理对保护区沟道特征进行定量分析。从上游开始,以不可分支的毛沟为Ⅰ级沟道,Ⅰ级沟道汇合后的下游沟道为Ⅱ级沟道,Ⅱ级沟道汇合后的下游沟道为Ⅲ级沟道,以此类推。 通过地形图量算(从沟长超过20m的Ⅰ级沟道起算)各级沟道的长度、比降、沟底宽等特征值对沟道进行分级分类统计,结果如表1所列。 表1沟道特征值统计 2.3.2建坝资源分析 根据沟道分级结果和实地踏勘,结合各大支沟沟道宽度、沟道两岸土壤侵蚀程度、是否有适宜布设小型拦沙坝的位置、沟道内有无居民居住等情况进行建坝资源分析。 ①Ⅰ级沟道:条,平均长0.09km,底宽2.95m,纵比降36.08%;比降较大、断面形状呈V或U形,水土流失严重区段可布设沟头防护和谷坊工程。②Ⅱ级沟道:条,平均长0.17km,底宽4.04m,纵比降20.90%;比降较大、断面形状呈V或U形,可在合适位置布设谷坊和拦沙坝工程。③Ⅲ级沟道:37条,平均长0.35km,底宽2.81m,纵比降10.47%;断面形状呈V或U形,沟道较深且窄、比降较大,可在合适位置布设谷坊和拦沙坝工程。④Ⅳ级沟道:7条,平均长0.94km,底宽3.46m,纵比降8.01%;断面形状呈U或V形,两岸及部分沟底部岩石出露,可在合适位置布设谷坊工程。⑤Ⅴ级沟道:2条,平均长0.98km,底宽m,纵比降5.61%;断面形状呈U形,大部分沟床为砂砾石,且沟道总体稳定,故不布设拦沙坝。⑥Ⅵ级沟道:1条,即洞川沟,长3.82km,底宽8.23m,纵比降0.75%,断面形状呈U形,属于秃尾河流域综合治理范畴。3水土保持措施体系构建 3.1水土保持分区 水土保持分区是合理布设防护措施的前提。根据与国家、省、市水土保持区划成果及遗址保护等级相一致原则,将遗址区划分为保护区和控制区2个一级区,同时按遗址发掘情况,将保护区分为皇城台区、东城门区和未发掘区(含祭祀坛遗址)3个二级分区。 3.2分区水土保持措施布设 鉴于遗址考古类项目的特殊性和长期性,水土保持措施布设须从遗址保护和水土流失综合治理两个方面考虑,分区确定水土保持措施类型及其布设位置。 3.2.1保护区水土保持措施布设 按《保护规划》要求,保护区内水土保持的主要功能不仅要保护遗址安全与顺利发掘,还应达到减少水土流失、改善生态环境的目的。因此,水土保持的重点既要有效控制和减少发掘过程中的水土流失,同时还应因地制宜对未发掘区水土流失进行治理。 3.2.1.1已发掘区水土保持措施布设 该区正在发掘或已基本完成发掘,总体面积相对较小,但由于存在发掘过程中产生的弃土顺坡堆放和遗址区排水处置不当等情况,不仅呈现出水土流失发展态势,而且直接影响遗址发掘与环境美观,因此要针对性采取相应的水土保持措施。 (1)皇城台区。 ①对于堆放于北侧沟头或沟坡的弃土,目前无任何防护措施,应采用拦挡、修建截排水工程、植草护坡等措施;对于发掘过程中产生的弃土(渣),应按照“先拦后弃”原则,堆放于指定位置,同时采取拦挡、苫盖等措施,以防止大雨、大风造成水土流失。②发掘施工过程中新形成的坡面,短期裸露的采取临时苫盖措施,长期裸露的采用植草护坡。③埋设于地下的雨水排放暗管东、西两侧排水口缺少消能设施,并对周边造成冲蚀的,需修建海漫等消能措施。④皇城台与弃土体之间因推平广场而在东侧形成的一处裸露坡面和东城门东侧原有施工道路施工结束后存在的裸露地,既有水土流失隐患,又影响美观,需进行土地整治和植被建设。⑤皇城台顶面现有坡耕地和深根乔木,凡是对未来遗址发掘构成影响的,必须进行退耕还草和退林还草处置。(2)东城门区。 ①东城门区发掘工作已接近完成,原先设置有3根雨水排放暗管,但搭建展厅棚后,原有排水管进水口处于棚内,已起不到排水作用,再加上顶棚和地面硬化面积增大,使得产、汇流规律发生变化,因此需根据雨水流程改变情况,重新布设雨水排放系统。②东侧原有裸露的施工道路,宜进行土地整治和植物措施建设。3.2.1.2未发掘区 该区植被稀少,尤其部分土质沟道边坡稳定性差,有较严重的沟底下切、沟头前进、沟坡坍塌等水土流失加剧情况,对古城墙等遗址安全构成威胁。因此,宜采取以下防护措施: ①东城门南侧,有以往施工所留存裸露弃土体,为风蚀、水蚀提供了条件,同时也严重影响环境美观,需进行土地整治、截排水设置和林草植被建设。②对于水土流失较严重、影响遗址安全的沟道,根据地形布设拦沙坝、谷坊等工程,以拦截沟道泥沙,抬高侵蚀基准面,减少进入下游的泥沙。③对于已影响地面安全的支毛沟,拟进行沟头回填,回填土坡脚采用植生袋挡护。④对于水土流失严重并直接影响遗址安全的沟头,采用沟头防护工程和截排水工程,以控制沟头溯源侵蚀和沟岸扩张势头。⑤对于林草长势较差,水土流失较严重的区域,进行生态恢复(即补植),以加大地面植物密度,增大土壤入渗率,提高土壤抗侵蚀能力。⑥现有坡耕地不仅造成较严重的水土流失,而且对遗址安全构成威胁,因此首先考虑考古发掘需要,无地下遗存的退耕还林(灌木),有地下遗存的实施退耕还草。⑦现有林地将影响遗址安全和遗址发掘,因此对于地下尚有遗存的少数根深且影响遗址安全的乔木,结合考古勘探进展情况,实施退树还草。⑧对于现有一定数量的民居、坟墓及其他建筑物,宜全部拆除、迁移,并根据地下勘探结果和后续遗址发掘需要确定种草或灌木。3.2.2控制区水土保持措施布设 控制区是遗址保护区的重要组成部分,尽管区内无遗址保护、发掘问题,但区域环境较恶劣、沟道严重侵蚀、坡耕地造成严重水土流失等情况与保护区遗址保护、发掘有着密切关系,尤其较多沟道与保护区相通,部分沟道深入保护区内。 因此,有必要针对控制区各区块的具体情况,以保护土壤资源,有效控制或减少水土流失,维护和提高土地生产力,改善人居与生态环境为主轴,合理布设水土保持措施。 (1)对水土流失严重的沟道,根据地形和建坝(谷坊)资源情况,布设拦沙坝、谷坊等工程,以拦截沟道泥沙,抬高侵蚀基准面,减缓沟岸扩张及其对遗址区安全的影响。 (2)对坡度大于25°的坡耕地,优先满足未来保护区考古发掘和遗址公园建设的需要,原则上全部实施退耕还林(草)。 综上可见,根据遗址区现状、遗址发掘进度和水土流失状况,结合水土保持和沟道建坝资源分析,按分区确定相适应的水土保持措施主要有拦沙坝、谷坊、沟道回填及防护工程、弃土防护与沟头防护工程、截排水工程、土地整治与生态恢复、退耕还林(草),以及局部区域排水沟末端设置海漫、临时防护和植被建设等。 这些措施的实施,必将有效控制或减少水土流失,改善生态环境,避免水土流失对遗址保护和发掘产生不良影响,并为遗址开发和遗址公园建设创造良好环境。 3.3水土保持措施体系构建 根据上述分区防护措施布设结果不难看出,以改善区域生态环境,确保遗址安全和遗址顺利发掘为前提,以有效治理水土流失和合理利用水土资源为核心,科学构建石峁遗址保护区水土保持措施体系(图1)。 图1石峁遗址保护区水土保持措施体系 4结语 (1)系统介绍、分析了遗址区和遗址发掘及其所引起水土流失等状况,以遗址保护规划为指导,以确保遗址安全和有效治理水土流失为主线,在沟道及建坝资源和水土流失治理分析基础上,按照因地制宜、因害设防原则,拟定分区治理措施,构建了水土保持措施体系。 不仅为遗址保护和水土流失防治提供了技术支撑,而且对《石峁遗址水土保持专项规划》和《石峁遗址开发建设水土保持实施方案》的编制和未来遗址公园建设具有重要参考价值。 (2)遗址保护区有较多沟道存在沟坡滑塌、沟头前进等重力侵蚀和坡耕地加剧土壤侵蚀,以及遗址发掘过程中因缺乏相应防护措施所造成的水土流失,不仅恶化生态环境,而且对遗址安全构成威胁。 因此,为有效控制沟道侵蚀、改善生态环境,同时确保遗址安全和顺利发掘,必须遵循水土保持法规定,按遗址保护规划要求,尽早组织力量编制和实施水土保持专项规划和实施方案,以确保遗址安全和发掘顺利进行。 (3)由于至今尚无可供参考的遗址保护区水土保持建设规划或方案等方面的成果与经验,作者仅针对年调查时所存在的遗址发掘过程中的水土流失情况,参考生产建设项目水土保持方案、流域综合治理规划的编制方法,就遗址区水土保持措施体系构建进行了探索。 /End. 往期热文:最新生产建设项目水土保持方案技术评审要点 新时期水土保持监督性监测工作思路与措施 ArcGIS在小流域水土保持规划设计中的应用 无人机在生产建设项目水土保持验收核查工作中的应用 “放管服”背景下水保方案评审制度该如何优化? 区域水土保持方案编制问题分析 生产建设项目水土流失测算导则在水保方案中的应用 如何提高水土保持方案编制质量? 如何使用无人机估算堆积体土石方量 线状工程如何开展水土保持监测? 及时接收最新文章 |
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