我国应用比较普遍的坡面工程措施主要是梯田、鱼鳞坑、水平阶等。其中，鱼鳞坑和水平阶的主要作用是拦蓄径流、沉淀泥沙，改善已经恶化的侵蚀环境，为退耕还林创造条件，而我国 《中华人民共和国水土保持法》严禁在25°以上的坡面上开垦，因此，鱼鳞坑和水平阶是主要应用在坡度大于25°以上坡面上的水保工程措施。考虑到农业耕作的需要，梯田措施仍然是坡耕地改造首选的水土保持工程措施。梯田有水平梯田、隔坡梯田和坡式梯田，隔坡梯田修建省工，能够有效利用降水资料，适合在地多人多、干旱缺水地区推广应用，坡式梯田由于没有改变原来的坡面状况，坡度越大必然导致地埂的设计标准提高和土地利用率的降低，所以坡式梯田适合在坡度较缓的坡面上应用。北方土石山区，特别是海河流域和淮河流域是我国人口密度最大的地区之一，综合考虑，水平梯田仍是本区域最主要的坡耕地改造的工程措施。

由于水平梯田的田面比较平整，能够有效地切断坡面上的径流流程，减小了流速，并且延长径流在坡面上的滞留时间，增加径流在坡面上入渗，减少了坡面的径流，削弱了径流的挟沙能力，所以水平梯田的水保效益明显要好于其他水土保持措施。徐乃民对我国7个省，11个县市的资料统计显示，水平梯田的平均蓄水和拦沙效益分别可达89.6%和96.2% (徐乃民和张金慧，1993)。但是梯田的保土蓄水效益与梯田的设计标准、降雨强度密切相关，水平梯田的设计标准越低，降雨强度越大，其保土蓄水的效益也就越低(焦菊英和王万中，1999；吴发启，2004)。同时，坡度和土层的厚度对水平梯田的修建影响也比较大，一般情况下坡面坡度越大，土壤越薄，水平梯田的田面宽度也应越小。除此之外，还需要考虑到山区农业种植的特点，梯田应具备便于耕作的特点，因此梯田的田面宽度应该大于4m (王相国等，2001；蒋定生，1987)。

表6-1是我国不同地区水平梯田的基本设计参数指标，从表中可以看到，水平梯田的田面宽度，随着坡度的增大，可变范围越来越小，如在北方丘陵区20°坡面上修水平梯田时，田面的最大宽度只有7.9m，由于黄土丘陵沟壑区土层比较厚，在25°坡面上修水平梯田时，田面的最大宽度为7m，在四川盆地丘陵区20°～25°坡面上修水平梯田时，田面的最大宽度只有3～7m。从表6-1中还可以看出，不同地区在大于20°坡面上修建田面宽度达到最大时的水平梯田时，地埂高度都超过了3m，这必将给施工造成很大的困难。同时，地埂越高，对稳定性要求就越高，因此梯埂的边坡必须较缓，方可稳定，但是这样梯埂占地损失就大，修筑也费工。表6-2是不同坡度和田面宽度时的水平梯田地埂高度、土方量和土地利用率，从表中可以看出，在固定田面宽度下，随着坡度的增加，地坎高度不断增加，地坎侧坡不断变缓，每公顷土方量不断增加，土地利用率也不断降低，在25°坡面上修建田面宽度为5m或10m的水平梯田时的地埂高度和每公顷土方量分别为15°坡面上修建水平梯田的2倍，土地利用率也仅达到79%和67%，在20°坡面修建田面宽度为5m的水平梯田的土地利用率也只有88%，土地损失较大，而且陡坡梯田每年的维护费用也较高 (范兴科等，1996)。我国北方土石山区，人口众多，土地资源非常紧张，人均耕地仅有0.075hm2左右，对土地的要求程度高，同时，山区人民贫穷自身没有财力去修建高标准的水平梯田，因此该区在陡坡上不适合修建水平梯田。

表6-1　不同地区水平梯田的设计参数指标

表6-2　不同坡度、不同田宽时的土方量及土地利用率

同时，梯田的稳定性还与梯田田面宽度、梯埂高度密切相关。而影响梯田地埂高度和田面宽度的主要影响因素除了地形坡度以外，还受到土壤的物理性状的影响，其中主要受土壤抗剪强度的影响。一般情况下，土壤的抗剪强度大、抗冲系数大以及崩解速率小，梯埂的高度可以大些，甚至超过3m，田面的宽度也就可以宽些，如果土壤的抗剪强度、抗冲系数小，而崩解速率大，梯埂的高度一般较小(唐克丽，2004)。从表6-3中可以看出，通过对比我国主要水蚀区土壤指标空间分异特征可以看出，北方土石山区土壤抗蚀指标与东北丘陵区和黄土高原区最为接近，但考虑到北方土石山区很大范围内都有黄土覆盖层，有些地区的地形地貌特征及土壤类型与黄土高原十分相似。同时，黄土高原开展梯田稳定性调查和研究成果比较系统和全面 (刘万铨，1985；范兴科，1996；陈勇，2007)，因此，北方土石山区梯田的安全性指标可以参考黄土高原地区。

表6-3　主要水土流失区土壤指标空间分异特征(www.daowen.com)

注 资料来源于参考文献 [332]。

从以上论述可知，梯田田面的宽度与地面坡度正反比，地面坡度小，梯田的田面宽度可以修宽些，地面坡度大，田面的宽度一般较小。从图6-3可以看出，在径流冲刷下毁坏的梯田主要是田面宽度小于8m，修建在地面坡度大于15°的梯田，且地面坡度越小，田面宽度越宽，梯田的抗径流冲刷能力越强。同时，为了耕作的方便，在陡坡上修建田面相对较宽的梯田就意味着要不断增加田埂高度，这样就会大大降低梯田的稳定性。根据调查资料显示 (图6-4)，根据梯埂高度把水平梯田划分最安全区、安全区、危险区和最危险区，其中最安全区的田埂高度应低于1.5m，此时，梯田的安全保证率可达90%以上，安全区田埂高度为1.5～3.0m，安全率为60%～90%，而危险区田埂高度为3～4.8m，此时的梯田安全保证率为30%～60%，当田埂的高度超过4.8m时梯田的安全保证率将小于30%，是最危险田埂高度的临界值。同时，研究表明，在阳坡靠近梯埂的填方部位，会出现一条宽度不等的土壤水分亏缺带，据观测该部位1m 深处的土壤湿度，埂高1m的要比埂高3m的大5%左右 (蒋定生，1987)，而北方土石山区的降雨年际和季节分配极不均匀，常常发生严重的旱情，因此修建梯田的地埂最好不要超过3m。并且陡坡梯田上下台面高差大，交通不便，加上梯面狭窄，出入梯田作业不方便，农用机械更无法作业。考虑到作物的生长要求，坡地的土层厚度一般要大于0.5m，北方土石山区大部分山丘区土层厚度在0.5m以下，而在陡坡上修建水平梯田时的开挖深度很大，这样势必严重损坏部分土壤，影响作物的生长。因此，通过以上综合分析，综合考虑当地的水保效益、经济效益和社会效益，以及农业耕作的方便性、具体的土壤条件和经济可接受能力等多方面因素，北方土石山区适合在坡度为小于15°的坡面上修建水平梯田。

图6-3　梯田冲毁与田面宽度和地面坡度的关系

—梯埂崩塌； —梯埂穿洞； —径流漫顶； —未破坏

图6-4　黄土高原梯埂安全保证率分区