砒砂巖區(qū)淤地壩建設(shè)中存在的問題及思考

劉靜 白力嘎 郭建英 田秀民 韓宇航

1.水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所 2.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 3.陜西省府谷縣水利發(fā)展有限公司

鄂爾多斯市砒砂巖地區(qū)位于黃河中游黃甫川流域，是水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)，也是黃河粗沙的主要策源地，在其區(qū)域內(nèi)建設(shè)科學(xué)有效的攔沙措施——淤地壩，對解決黃河輸沙問題和控制流域水土流失至關(guān)重要。本文通過分析淤地壩建設(shè)的背景、需求及現(xiàn)有淤地壩的建設(shè)成效，提出了淤地壩存在的問題及思考，希望能夠?yàn)橛俚貕蔚目茖W(xué)規(guī)劃、建設(shè)提供理論依據(jù)。

一、砒砂巖區(qū)淤地壩建設(shè)的必要性

黃土高原是世界上面積最大的黃土覆蓋地區(qū)，是我國水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)，控制黃土高原的水土流失是根治黃河泥沙問題的關(guān)鍵。多年的水土流失治理實(shí)踐和理論研究表明，加強(qiáng)多沙粗沙區(qū)的水土流失治理，是減少黃河下游河道泥沙淤積的有效途徑。黃河粗泥沙的主要來源且最嚴(yán)重復(fù)雜的區(qū)域是黃甫川流域，其是黃河流域多沙粗沙支流。流域的土壤母質(zhì)由砒砂巖（紅色松散沉積巖，養(yǎng)分低、膠結(jié)力差）、黃土和風(fēng)沙土構(gòu)成，極易發(fā)生土壤侵蝕。黃土又多為覆沙性黃土，且含沙粒徑較大，是地表侵蝕的主要原因，也是黃河流域粗泥沙的主要來源。黃甫川流域的泥沙問題，在整個(gè)黃河泥沙問題上占有極其重要的地位，理應(yīng)成為人們研究黃河泥沙、治理泥沙的重中之重。黃甫川流域的水土流失及其對黃河輸沙的影響一直都是相關(guān)研究的熱點(diǎn)問題。

二、砒砂巖區(qū)淤地壩建設(shè)成效

1.淤地壩建設(shè)歷程

淤地壩是黃土高原地區(qū)廣大人民群眾在長期同水土流失的斗爭實(shí)踐中，創(chuàng)造的一種行之有效的水土保持工程措施，在鞏固退耕還林還草成果，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，以及減少入黃泥沙，實(shí)現(xiàn)黃河長治久安等方面，發(fā)揮著重要的作用。最早的淤地壩始建于距今400 多年前的明朝，其不是修建而是自然形成的。新中國成立后，淤地壩經(jīng)過四個(gè)階段的發(fā)展，即20世紀(jì)50年代的試驗(yàn)示范階段，60年代的推廣普及階段，70年代的發(fā)展建設(shè)階段和80年代以來以治溝骨干工程為主體的壩系建設(shè)階段。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，國家加大了淤地壩建設(shè)的投入，進(jìn)一步加快了淤地壩的發(fā)展進(jìn)程，逐漸從以往分散、沒有規(guī)模發(fā)展到現(xiàn)今以小流域?yàn)閱卧磯蜗到ㄔO(shè)。到 2020年，已建設(shè)淤地壩16.3 萬座，其中骨干壩3.0萬座。

2.淤地壩建設(shè)改善了自然生態(tài)環(huán)境

近十幾年，國家在黃甫川流域?qū)嵤┝植莨こ毯陀俚貕谓ㄔO(shè)的綜合治理工程，極大地改善了自然生態(tài)環(huán)境。淤地壩發(fā)展至今已經(jīng)形成了“以小流域?yàn)閱卧歉蓧魏椭行⌒陀俚貕蜗嗯涮?，建設(shè)溝道壩系”的淤地壩建設(shè)思路。已有相關(guān)研究表明，淤地壩作為長期治理黃土高原小流域土壤侵蝕過程中最為有效的工程措施（范利杰，2013；付凌，2011），對小流域洪水泥沙進(jìn)行長期控制，充分利用水沙資源，促進(jìn)溝坡退耕還林還草和綜合治理工作，最終達(dá)到水沙相對平衡、壩系相對穩(wěn)定的狀態(tài)。統(tǒng)計(jì)分析表明，每淤一畝壩地，中型淤地壩可攔沙8000 噸，小型淤地壩可攔沙5000 噸，尤其是中、小型淤地壩結(jié)合的攔沙效果更為突出。

3.淤地壩建設(shè)改善了生產(chǎn)生活條件

攔沙工程的主要措施是建設(shè)溝道淤地壩，淤地壩淤成的壩地，是水分充沛、肥力高、旱澇保收的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)農(nóng)田。與坡耕地相比，土壤含水率高80%，養(yǎng)分高30%，土地生產(chǎn)力大大提高，極大地改善了當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活條件。據(jù)多年資料統(tǒng)計(jì)，每畝壩地產(chǎn)量相當(dāng)于坡耕地的5～8 倍。淤地壩優(yōu)化了土地利用結(jié)構(gòu)，增加了農(nóng)民收入，發(fā)展了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，農(nóng)業(yè)增產(chǎn)與農(nóng)民增收效益十分顯著。

三、砒砂巖區(qū)建設(shè)淤地壩存在的問題

1.淤地壩建設(shè)規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性有待論證

關(guān)于黃甫川流域淤地壩減沙效果、小流域林草措施減蝕減沙效果的問題，國內(nèi)許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。但是隨著黃河流域高質(zhì)量發(fā)展這一重要理論的提出，以及國家對黃河水沙調(diào)節(jié)關(guān)系的高度重視，在“以小流域?yàn)閱卧歉蓧魏椭行⌒陀俚貕蜗嗯涮?，建設(shè)溝道壩系”的壩系綜合治理思路下，淤地壩攔截泥沙的作用是毋庸置疑的，但大規(guī)模的淤地壩建設(shè)也可能對黃河水沙資源產(chǎn)生負(fù)面影響。據(jù)水利部預(yù)測，如果能全面按照淤地壩建設(shè)規(guī)劃實(shí)施，截至2020年，淤地壩建設(shè)將減少43 億立方米的水量進(jìn)入黃河，而且在全球變暖和大規(guī)模人類活動(dòng)的影響下，黃河水資源的減少量可能更大。其次，由于退耕坡面的植被恢復(fù)，也可能出現(xiàn)淤地壩無沙可淤，并失去其淤地造田的基本功能。有些小流域設(shè)計(jì)配套建設(shè)的淤地壩不科學(xué)，庫容超過需求范圍，導(dǎo)致工程投資不足，影響淤地壩建設(shè)進(jìn)度和實(shí)用性。而有些淤地壩設(shè)計(jì)太小，幾年內(nèi)就淤滿，無法繼續(xù)發(fā)揮作用，小型淤地壩越多，增加的管護(hù)費(fèi)用就越多，得不償失。因此，小流域內(nèi)的淤地壩建設(shè)的必要性，以及選擇最合適庫容的淤地壩建設(shè)，也應(yīng)進(jìn)行科學(xué)論證。

2.淤地壩相應(yīng)的工程措施不配套，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相對較低

坡面植草措施淤地壩

目前，粗泥沙集中來源區(qū)內(nèi)已有的淤地壩中，絕大部分為控制面積在0.5 平方公里以下的小型淤地壩，中型淤地壩的比例嚴(yán)重失調(diào)。而且，這些淤地壩絕大多數(shù)是20世紀(jì)70年代以前群眾運(yùn)動(dòng)中修建的，基本已淤滿。由于沒有統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)，工程設(shè)施不完善，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，且管護(hù)缺失，這一類淤地壩還面臨除險(xiǎn)加固、改造利用等諸多問題。

下游壩體帶反濾體淤地壩

3.新技術(shù)、新材料應(yīng)用水平偏低

目前，攔沙工程建設(shè)仍沿用均質(zhì)土壩壩體，放水工程涵管采用混凝土預(yù)制圓管或漿砌石涵洞，溢洪道采用混凝土或漿砌石材料。部分技術(shù)工作需人工完成，施工速度慢，造價(jià)高，質(zhì)量難以保證。后期管護(hù)需要人力多，管護(hù)難度大，成本高。要解決這一問題，應(yīng)研究應(yīng)用新型材料、新技術(shù)，例如植物柔性壩、可再生材料壩體等，采取將生態(tài)科技材料用于修建淤地壩等措施。

4.淤地壩建設(shè)初期，征地移民問題突出

由于淤地壩建設(shè)投資大、技術(shù)要求高、建設(shè)任務(wù)重，且涉及移民、征地等多種問題，多數(shù)建設(shè)區(qū)域的地方財(cái)政資金緊張，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活困苦。國家投資有限，地方配套不足是一大問題。據(jù)水利部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，國家目前對于每座大型壩僅補(bǔ)助60%～70%，中型壩僅補(bǔ)助40%～50%，而地方資金多數(shù)難以落實(shí)。征地移民補(bǔ)償無法及時(shí)落實(shí)到位，導(dǎo)致建設(shè)工期延長或停滯，這一問題是導(dǎo)致規(guī)劃落實(shí)困難的癥結(jié)所在，值得國家及地方財(cái)政部門給予關(guān)注及支持。

5.淤地壩建成淤滿后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用率較低

淤地壩的建設(shè)，除了能夠積蓄徑流改善生態(tài)環(huán)境外，還有一個(gè)重要作用就是促進(jìn)陡坡耕地退耕還林還草，利用壩地資源增加基本農(nóng)田，改善農(nóng)民生產(chǎn)生活。綏德縣的王茂溝是小流域治理的成功案例，是國家級水保示范園區(qū)，其內(nèi)有壩地400 多畝，區(qū)內(nèi)科學(xué)利用壩地資源，種植糧食作物，實(shí)現(xiàn)了由廣種薄收轉(zhuǎn)變?yōu)樯俜N而高產(chǎn)多收的壩地高效利用。區(qū)內(nèi)大量坡耕地退耕還林還草，坡耕地由建設(shè)初期的57%下降到28%，林草覆蓋率由6%上升到52%。而這樣的理想效果，在砒砂巖區(qū)的淤地壩建設(shè)中并沒有實(shí)現(xiàn)。砒砂巖區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀是許多淤滿的壩地閑置，即使政府給予相應(yīng)的補(bǔ)償，愿意耕種的農(nóng)民也較少，這就使淤地壩的效益大大降低。要想解決這些問題，就要從區(qū)內(nèi)農(nóng)民的切身利益出發(fā)，發(fā)揮壩地作用，推廣有效的種植技術(shù)等，使其了解淤地種田是科學(xué)的，使其沒有后顧之憂，積極主動(dòng)地投入到壩地農(nóng)田改造生產(chǎn)中，解決農(nóng)民最基本的生產(chǎn)生活問題才是一切生態(tài)工程的最終落腳點(diǎn)。

四、思考

砒砂巖區(qū)小流域內(nèi)淤地壩建設(shè)的必要性及其規(guī)模的確定是有待認(rèn)真研究的科學(xué)問題。淤地壩（骨干壩）控制的小流域減沙效果如何；小流域內(nèi)在林草措施實(shí)施下是否需要建壩；現(xiàn)有的壩控小流域內(nèi)，不同植被恢復(fù)模式減蝕減沙有何特征，減蝕減沙量上有什么差別，是否可以總結(jié)其不同的減蝕減沙規(guī)律，而運(yùn)用于建設(shè)規(guī)劃中……這些都是需要進(jìn)行科學(xué)論證的問題，也是本文討論的關(guān)鍵。今后應(yīng)通過開展相關(guān)研究工作，查清黃甫川小流域土壤侵蝕強(qiáng)度、面積以及侵蝕產(chǎn)沙特征等水土保持工作中的重要問題，才能使淤地壩的建設(shè)更為科學(xué)有效，使其真正成為保護(hù)黃河長治久安最為有效的措施。