基于“7·26”暴雨洪水災(zāi)害的淤地壩作用分析與思考

黨維勤 ，郝魯東 ，高健健 ，黨恬敏 ，白 云

（1.水利部黃河水利委員會綏德水土保持科學(xué)試驗(yàn)站，719000，榆林；2.黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，710021，西安；3.黃土高原水土保持與生態(tài)修復(fù)國家林草局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，719000，榆林）

1950年以來，黃河上中游水沙量總體上呈現(xiàn)遞減趨勢。泥沙由平均16億 t/a（1919—1959年）減少到 2億~3億 t/a（2000—2013 年），2014 年和 2015年甚至只有0.69億t和0.55億t?；▓@口天然徑流量已經(jīng)由1919—1975年的560億m3減少為2000—2014年的460億m3。不少專家和學(xué)者認(rèn)為黃河已經(jīng)變“清”了，水土保持工作起到了一定的作用，而淤地壩工程作為黃土高原地區(qū)水土保持最重要的工程措施之一，作用是顯而易見的。

無定河 “7·26”暴雨洪水集中發(fā)生在黃土高原腹地的多沙粗沙區(qū)的核心地段，雨量達(dá)到200 mm，雨強(qiáng)達(dá)到50 mm/h，造成陜西省榆林市綏德、子洲兩縣80億元的巨大損失。暴雨洪水發(fā)生后，水土保持科學(xué)家們即刻奔赴現(xiàn)場開展調(diào)查研究工作。筆者參與了調(diào)研工作，并結(jié)合長期在基層一線從事水土保持工作的實(shí)踐，對淤地壩的水土保持作用進(jìn)行分析與思考，以期為未來黃土高原水土保持工作的開展提供參考依據(jù)。

一、“7·26” 暴雨洪水及受災(zāi)情況

2017年7月25日至26日，陜北大理河下游和無定河中游的綏德、子洲部分地區(qū)發(fā)生持續(xù)性的局地強(qiáng)降水事件，降水過程主要以分散性短時強(qiáng)降水為主，多地遭遇短時強(qiáng)降雨，77個雨量站雨強(qiáng)超過30 mm/h，10個站超過50 mm/h，最大達(dá)到60.4 mm/h，致災(zāi)性高，過程總降水量30～100 mm，局地超過200 mm。強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在 25日晚到26日上午、26日晚到27日白天，全市有中到大雨，部分地方有暴雨。

1.暴雨情況

7月25日7時至26日7時，陜西北部有中到大雨，其中陜西榆林有暴雨到大暴雨，最大點(diǎn)雨量為綏德縣趙家砭站252.3 mm、四十鋪站247.3 mm，子洲縣子洲站218.7 mm。此次暴雨主要涉及綏德、子洲、米脂、橫山、佳縣、吳堡等6個縣區(qū)。

此次暴雨中心主要集中在無定河支流大理河流域，其中李家坬站日降雨量達(dá)到218.4 mm、朱家陽灣站日雨降量201.2 mm。據(jù)陜西省水利水電勘測設(shè)計(jì)院測算，本次上游暴雨的重現(xiàn)期超過50年一遇，下游超過100年一遇，局地可達(dá)500年一遇。此次暴雨集中于黃河多沙粗沙區(qū)尤其是粗泥沙集中來源區(qū)，使黃土高原地區(qū)產(chǎn)生了自改革開放以來，尤其是實(shí)施城鎮(zhèn)化和退耕還林（草）政策以來較大水土流失現(xiàn)象。

2.洪水情況

受強(qiáng)降雨影響，黃河中游右岸一級支流無定河干流及其支流大理河發(fā)生超歷史洪水。無定河支流大理河青陽岔站26日4時洪峰流量1 800 m3/s，最大含沙量620 kg/m3；綏德站26日 5時 5分最大流量 3 290 m3/s（歷史最大流量 2 450 m3/s，1977年 8月），均為1959年建站以來最大洪水，最大含沙量837 kg/m3。無定河白家川站26日9時42分洪峰流量4 480 m3/s（歷史最大流量 3 820 m3/s，1977年 8月），最大含沙量873 kg/m3（歷史最大含沙量1 280 kg/m3），為1975年建站以來最大洪水。黃河干流吳堡站26日7時 54分洪峰流量 3 510 m3/s，最大含沙量190 kg/m3。三川河后大成站26日11時30分洪峰流量1 050 m3/s，最大含沙量為287 kg/m3。黃河龍門站出現(xiàn)2017年1號超警洪水，7月27日1時6分，洪峰流量達(dá)到6 010 m3/s，最大含沙量達(dá)到291 kg/m3（見表1）。

根據(jù)水文站觀測數(shù)據(jù)顯示，此次洪水流量超過歷史洪水，但是泥沙含量小于1964年7月6日洪水 （最大洪峰流量僅1 740 m3/s，最大含沙量達(dá)到1 420 kg/m3）的歷史最大含沙量。

3.受災(zāi)情況

截至8月4日16時，僅綏德縣“7·26”特大水災(zāi)受災(zāi)人口就達(dá) 17.12萬人，農(nóng)作物受災(zāi)面積3 347 hm2，房屋倒塌194戶314間，受損房屋1 194戶2 337間，城區(qū)門市及超市受損4 290間，受損車輛1 562輛（不含地下車庫積水車輛），損毀橋梁61座、淤泥壩337座、水井129口、道路213處。直接經(jīng)濟(jì)損失42.17億元，是綏德縣2016年地方財(cái)政總收入的35.7倍。

二、水土保持和水土流失調(diào)查與分析

對災(zāi)情比較嚴(yán)重的綏德和子洲一些典型流域開展了調(diào)查，包括橋溝（0.45 km2）、辛店溝（1.44 km2）、清水溝（8.2 km2）、王茂溝（5.97 km2）、裴家峁溝（39.5 km2）、韭園溝（70.7 km2）、小河溝（133.5 km2）、岔巴溝（205 km2）等 7個暴雨相對集中的流域。

1.小流域治理與非治理溝的對比分析

（1）韭園溝綜合治理情況

韭園溝通過60多年生態(tài)建設(shè)建成以壩系工程為主的綜合治理流域，初步治理面積達(dá)到5 603.26 hm2，治理度達(dá)到75%，植被覆蓋率達(dá)到48.04%。韭園溝流域淤地壩達(dá)到241座，其中骨干壩28座、中型壩42座、小型壩171座，總庫容4 236.52萬m3，攔泥庫容 3 414.53 萬 m3，可淤面積433.20 hm2。壩地面積與流域面積之比達(dá)到1/17，溝道壩系相對穩(wěn)定，洪水泥沙不出溝。該流域自然面貌發(fā)生了巨大變化，土地利用結(jié)構(gòu)趨于合理，生態(tài)環(huán)境以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到明顯改善，經(jīng)濟(jì)效益和群眾生活水平顯著提高，水土流失得到有效控制。

表1 黃河“7·26”洪水主要站點(diǎn)洪水特征值統(tǒng)計(jì)

（2）韭園溝和裴家峁對比

黃委綏德水保站從20世紀(jì)50年代就按照 “治理溝與非治理溝對比”的原則布置了韭園溝（治理溝）和裴家峁（非治理溝）的徑流泥沙觀測。韭園溝流域經(jīng)過 60多年的治理，溝道形成了完整的壩系控制體系，是黃土高原地區(qū)為數(shù)不多的以完整壩系為主的治理典型。裴家峁流域不僅治理程度較低，由于307國道貫穿整個主溝道，主溝道內(nèi)沒有任何淤地壩。兩個流域 “7·26”特大水災(zāi)中水沙特征實(shí)測資料見表2。

從表2數(shù)據(jù)看，降雨量相差不大，韭園溝洪峰流量相對裴家峁溝得到削減較多，這正得益于韭園溝流域比較完整的溝道壩系建設(shè)，避免了洪水陡漲陡落。同時，韭園溝最大含沙量為170 kg/m3，而裴家峁最大含沙量為382 kg/m3，顯示出盡管降雨歷時長、雨強(qiáng)大，但韭園溝流域經(jīng)過淤地壩的層層攔截，溝口洪水流量和含沙量均已大大降低，進(jìn)一步證明淤地壩等水土保持措施在攔沙淤泥方面的重要作用。

（3）韭園溝和小河溝對比

韭園溝上游相鄰流域小河溝是綏德縣石雕產(chǎn)業(yè)石頭的主要來源地，主溝溝道沒有任何淤地壩，坡耕地占30%左右，治理程度較低。在本次暴雨發(fā)生的兩天后對韭園溝和小河溝的泥沙含量進(jìn)行了測定，韭園溝泥沙含量僅8 kg/m3，而小河溝泥沙含量高達(dá)136 kg/m3。暴雨致使小河溝溝口的張家山、元寶灣、劉家坪、王家石畔等村發(fā)生大面積洪水災(zāi)害，調(diào)查發(fā)現(xiàn)30多戶人家全部進(jìn)水，其中1戶房屋倒塌；大量的玉米地、苗圃、棗園等絕收或苗木死亡。而韭園溝出口的韭園、劉家坪等村人員平安，壩地玉米不但沒有受災(zāi)，而且由于降水增加了土壤水分，玉米長勢更加良好，因此韭園溝在這次洪水暴雨中受災(zāi)較小，可以說是安然無恙。

綜上兩組小流域?qū)Ρ群同F(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)：韭園溝流域通過60多年的山、水、田、林、路綜合治理，尤其是在溝道中形成的小流域壩系，減災(zāi)效果明顯。以溝道谷坊、淤地壩、塘壩、蓄水池等組成的蓄水?dāng)r沙工程體系，不僅分段節(jié)節(jié)緩沖洪水，而且攔蓄了部分水量和泥沙，有效降低了溝道洪峰流量，減少了含沙量，延長了洪水下泄時間?？梢钥闯?，韭園溝淤地壩壩系工程不僅水土保持作用巨大，而且減災(zāi)效果顯著。

2.治溝造地與淤地壩的對比分析

（1）治溝造地產(chǎn)生水土流失嚴(yán)重

治溝造地是近年國土部門在黃土高原丘陵溝壑區(qū)開展的一種溝道整治措施。根據(jù)我們在子洲岔巴溝流域調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2015年建設(shè)的治溝填溝造地情況沖刷非常嚴(yán)重，沖溝長、寬、深可達(dá)25 m、7.5 m和8 m，沖刷程度比同溝道的淤地壩（長、寬、深為10 m、4.5 m、3.5 m）嚴(yán)重得多。治溝填溝造出的土地與淤地壩形成的土地看上去似乎相同，但實(shí)質(zhì)不同。治溝造地形成的土地是削坡下來的，而淤地壩的土地是淤積起來的，其密實(shí)度不同，土壤肥沃情況不同，攔擋措施也不同。淤地壩施工時要開挖基礎(chǔ)，與溝道緊密結(jié)合，碾壓要求嚴(yán)格，而削坡填溝造地?cái)r擋工程沒有相應(yīng)的規(guī)范，從其損毀的情況看密實(shí)度不夠。治溝造地和淤地壩防護(hù)水土流失功能不同，差異較大。

表2 “7·26”暴雨條件下韭園溝和裴家峁流域水沙特征

（2）淤地壩水土保持功能強(qiáng)大

本次對王茂溝23座淤地壩進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。王茂溝是韭園溝中游左岸的一級支溝，流域面積5.97 km2，主溝長3.75 km，平均比降2.7%，溝壑密度4.31 km/km2，共有淤地壩 23座，其中骨干壩2座，中型淤地壩5座，小型淤地壩16座，也是一個以壩系為主的治理典型。從水土流失看，王茂溝流域因整體上得到治理，水土流失基本得到控制，土地利用及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于合理，群眾生活水平有所改善。這次暴雨洪水，降雨歷時12小時，降雨量179.6 mm，洪峰流量24.261 m3/s，洪峰水位2.5m，最大含沙量382kg/m3，次洪水輸沙模數(shù)為5 965 t/km2。通過對23座淤地壩的淤積調(diào)查，總的攔蓄泥沙10.75萬t，小流域壩系起到了非常大的控制作用。因此在黃土高原溝道中興建谷坊、淤地壩，能夠攔蓄上游來的泥沙，攔截部分徑流，降低洪峰流量，控制洪水危害，避免下游河道淤積和洪水猛漲，保護(hù)了人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

3.病險淤地壩將會成為未來產(chǎn)沙的主要策源地

通過對韭園溝流域217座淤地壩調(diào)查，已失去攔蓄洪水能力的淤地壩189座，占總數(shù)的82.9%。2010年以來，水毀淤地壩119座，其中骨干壩5座、中型壩23座、小型壩91座，造成31.15萬m3淤積泥沙重新進(jìn)入溝道。同時，中型以上淤地壩，90%以上損毀基本發(fā)生在放水建筑物和泄洪建筑物與壩體接觸部位，即土石接合部位，這個部位比較軟弱，極易造成損毀，如韭園溝流域團(tuán)臥溝1號壩、下橋溝2號壩，清水溝流域羊道溝壩、元溝壩等。如不及時開展病險壩加固，將會成為未來黃土高原的產(chǎn)沙策源地。

據(jù)調(diào)查，截至2011年潼關(guān)以上現(xiàn)狀5 470座骨干壩中有4 397座仍有攔沙功能，它們基本上是在20世紀(jì)80年代建成；現(xiàn)有52 444座中型淤地壩中，只有90年代以來建成的6 371座仍有攔沙能力。因此，整治有效攔截泥沙的淤地壩只是少數(shù)的骨干壩，而中小型淤地壩的90%左右都失去了攔沙功能或已經(jīng)變?yōu)椴‰U壩，這個結(jié)論與韭園溝淤地壩情況相似。因此，病險淤地壩已經(jīng)成為當(dāng)前和今后黃土高原水土流失治理需要解決的主要問題，亟待開展淤地壩除險加固工作。

三、淤地壩變?yōu)椴‰U壩的主要原因

1.缺乏規(guī)劃與科學(xué)設(shè)計(jì)

黃土高原地區(qū)現(xiàn)有相當(dāng)數(shù)量的淤地壩沒有進(jìn)行過壩系整體布局規(guī)劃與工程設(shè)計(jì)，且標(biāo)準(zhǔn)偏低，缺少控制性骨干壩，發(fā)生特大暴雨洪水時，如果骨干壩失事，極易造成連鎖潰壩；在設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)洪水和校核洪水偏低，設(shè)計(jì)淤積年限與規(guī)模不相符，泄洪設(shè)施規(guī)模偏小，不能及時騰空庫容，有些壩沒有配置必要的泄洪設(shè)施，這些都是造成淤地壩成為病險壩的原因。

2.年久失修，超期服役

黃土高原地區(qū)現(xiàn)有淤地壩多數(shù)是20世紀(jì)60—70年代興建的，已經(jīng)運(yùn)行了五六十年，目前大多數(shù)已淤滿，失去了滯洪能力，更談不上繼續(xù)攔沙。據(jù)調(diào)查，大多數(shù)淤地壩的淤泥面距壩頂不足2 m，有不少人把壩頂作為耕地耕種?，F(xiàn)有大多數(shù)淤地壩經(jīng)過長期運(yùn)行，由于受雨水沖蝕、重力侵蝕和自然風(fēng)蝕的作用，導(dǎo)致淤地壩壩體損壞，有些甚至失去了原貌，難以辨認(rèn)和區(qū)分；且放水建筑物、泄洪建筑物老化損毀現(xiàn)象嚴(yán)重，許多已經(jīng)失去作用或功能大大降低。陜北地區(qū)目前達(dá)不到防洪標(biāo)準(zhǔn)的大型淤地壩有536座、中型淤地壩4 135座，分別占到各自總數(shù)的64%和73.8%，造成壩地利用率和保收率偏低。

3.責(zé)任不明，疏于管理

長期以來，淤地壩普遍存在責(zé)任不明、管護(hù)不力問題，特別是過去修建的跨鄉(xiāng)、跨村的大中型淤地壩，缺乏統(tǒng)一組織管理，只注重種與收，不注重管理、養(yǎng)護(hù)和維護(hù)。個別淤地壩由于長期棄置不用，疏于管護(hù)，建筑物遭到人為破壞，建筑設(shè)施 （如放水蓋板、料石）遺失，使淤地壩的病險程度越來越嚴(yán)重。當(dāng)前存在的壩體種植、溢洪道上種植、放水建筑物臥管旁種植農(nóng)作物等問題，致使形成多條細(xì)溝侵蝕，進(jìn)而形成淺溝侵蝕，影響壩體、溢洪道、放水建筑物的安全。

四、建 議

從黃河下游輸沙量的變化趨勢看，“黃河變清”總體上是生態(tài)環(huán)境向好的一個標(biāo)志，即黃土高原的生態(tài)建設(shè)剛剛走向良性循環(huán)的起步階段。從“7·26”暴雨產(chǎn)生的水土流失情況看，黃土高原水土流失面大量廣，防治任務(wù)依然艱巨，生態(tài)環(huán)境惡化尚未得到根本遏制。淤地壩作為黃土高原最重要的溝道治理措施，對其發(fā)展提出如下建議。

1.開展黃土高原淤地壩普查工作，建立信息系統(tǒng)

通過普查，明確黃土高原不同建設(shè)時期淤地壩的運(yùn)營情況、三大件配置、淤地面積等特征，進(jìn)而對每個淤地壩建立檔案數(shù)據(jù)，構(gòu)建黃土高原淤地壩信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為今后黃土高原水土保持管理工作提供支撐，為了解黃土高原生態(tài)環(huán)境變化、水沙問題及“黃河變清”提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。

2.強(qiáng)化淤地壩除險加固治理，尤其突出中小型淤地壩整治

當(dāng)前開展的淤地壩除險加固工程數(shù)量太少，而且主要是骨干壩的除險加固，應(yīng)該兼顧對中小型淤滿和毀壞淤地壩的加固、恢復(fù)和整治，全面解決黃土高原整個淤地壩存在的問題。

3.開展創(chuàng)新研究，豐富淤地壩建設(shè)中的新技術(shù)、新材料、新工藝

創(chuàng)新作為我國的發(fā)展理念，已經(jīng)在各個領(lǐng)域中都有體現(xiàn)，而作為水土保持重要技術(shù)措施的淤地壩，其建筑技術(shù)、材料、工藝還比較落后。從淤地壩壩體上說，從20世紀(jì)50年代開始到目前僅局限于均質(zhì)土壩，放水建筑物為漿砌石臥管（豎井）、漿砌石涵洞、混凝土涵管、混凝土臥管等，溢洪道也是土質(zhì)和漿砌石；從建筑技術(shù)上除壩體碾壓采用裝載機(jī)以外，幾乎都是人工施工，沒有大型的機(jī)械施工；從建筑工藝上說，幾十年來幾乎沒有太大的變化。因此，亟待開展新材料、新技術(shù)、新工藝研究工作，促進(jìn)淤地壩的進(jìn)一步發(fā)展，并把這些新材料、技術(shù)、工藝應(yīng)用于淤地壩建設(shè)和除險加固中。

4.加大治理投資力度，開展淤地壩的管護(hù)工作

當(dāng)前的農(nóng)產(chǎn)品價格使農(nóng)業(yè)產(chǎn)值低下，無法收回應(yīng)有的投入，農(nóng)民不可能在沒有淤地壩維護(hù)費(fèi)情況下對其進(jìn)行管護(hù)，因此國家應(yīng)該加大投資力度，管護(hù)已有的淤地壩工程。同時，需要建立淤地壩管理機(jī)制，增加維護(hù)費(fèi)用，建立大修基金。