陜西省黃河流域淤地壩建設(shè)研究

王啟龍

(陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

引言

2019年9月，習(xí)近平總書記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會上發(fā)表了重要講話，對黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展利害關(guān)系進(jìn)行了深刻闡述。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，黃河的問題表象在黃河，根本在流域，要緊緊抓住水沙關(guān)系調(diào)節(jié)這個“牛鼻子”，明確指出黃河流域應(yīng)突出抓好水土保持和生態(tài)環(huán)境治理，建議有條件的地區(qū)建設(shè)和發(fā)展淤地壩工程[1]。

陜西省黃河流域地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，生態(tài)脆弱，水土流失嚴(yán)重。淤地壩工程能夠有效滯洪削峰、保持水土、攔截泥沙、淤地造田[2]。通過修筑淤地壩，不僅改善了地區(qū)生態(tài)環(huán)境，而且?guī)恿水?dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，截至2020年底，僅榆林市綏德縣，建成淤地壩2900余座，淤地面積3700hm2，淤地產(chǎn)糧4500kg·hm-2左右，高的可達(dá)10000kg·hm-2，是當(dāng)?shù)仄赂氐?倍。另外，淤地壩建設(shè)后，在未淤滿前，還可有效攔洪蓄水，幫助解決一些干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水等問題。淤地壩建設(shè)已成為支撐陜北黃土高原地區(qū)生態(tài)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、脫貧致富的有效途徑。

近些年，關(guān)于淤地壩建設(shè)和研究理論得到了快速發(fā)展。郭暉等[3]通過SWAT模型研究了淤地壩對于流域徑流量和輸沙量的影響，證明淤地壩能夠有效攔截泥沙、滯洪削峰。劉靜等[4]以砒砂巖地區(qū)黃河中游黃甫川流域淤地壩作為研究對象，從建設(shè)規(guī)模、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、新材料應(yīng)用等幾個方面系統(tǒng)闡述了當(dāng)前淤地壩建設(shè)中存在的問題，并給出了對應(yīng)的思考建議。溫愛存[5]以麥積區(qū)席子溝流域淤地壩，對于淤地壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、工程布設(shè)、庫容斷面確定、溢洪道建設(shè)等方面進(jìn)行了闡述，并進(jìn)行了效益分析。隨著國家和陜西當(dāng)?shù)卣畬τ谟俚貕谓ㄔO(shè)的重視，陜西黃河流域淤地壩建設(shè)也得到了快速發(fā)展，本文結(jié)合陜西省黃河流域基本情況和淤地壩存在問題研究，分析了陜西省黃河流域淤地壩建設(shè)需求，為陜西地區(qū)淤地壩建設(shè)提供參考。

1 項目區(qū)基本情況

1.1 陜西省黃河流域概況

陜西省黃河流域總面積13.24萬km2，占全省總面積20.56萬km2的64.4%，其中水土流失面積7.94萬km2。涉及榆林、延安、渭南、咸陽、銅川、西安、寶雞、商洛、楊凌等9個市(區(qū))78個縣(市、區(qū))。根據(jù)地貌類型和侵蝕方式，可劃分為長城沿線風(fēng)沙區(qū)(面積11363km2)、陜北丘陵溝壑區(qū)(面積60568km2)、高原溝壑區(qū)(面積42506km2)、渭河臺塬階地區(qū)(面積15371km2)[6]。

1.2 陜西省黃河流域水土保持概況

陜西省地處黃河中游、黃土高原腹地，水土流失嚴(yán)重，土壤侵蝕類型多樣，雖然國土面積僅占全國的1/50，但土壤流失總量占到全國的1/5，全省水土流失面積11.9萬km2，占國土面積的57.8%。陜北黃土高原是黃河多沙粗沙集中來源區(qū)，黃河中下游河道淤積的粗泥沙90%來自陜西，陜西黃土高原地區(qū)，嚴(yán)重的水土流失，既制約了陜西當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)，又影響了黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時也危及黃河中下游地區(qū)生命財產(chǎn)安全[7]。水土流失治理，要堅持以小流域為單元，山水林田湖草綜合治理，更好發(fā)揮梯田、淤地壩等水保措施的集群效應(yīng)和綜合效益。

2 淤地壩現(xiàn)狀

2.1 陜西省淤地壩建設(shè)基本情況

淤地壩是黃土高原地區(qū)人民群眾在與水土流失做斗爭過程中，利用自然、改造自然而形成的重要的水土保持措施，在陜西省已有幾百年歷史。截至目前，陜西省共建成淤地壩共34087座，其中大型骨干壩僅占7.78%，已累計攔泥57億t，可淤地面積7.75萬hm2，已淤地5.73萬hm2，每年可產(chǎn)糧食3億kg以上[8]，具體見表1。

表1 陜西省淤地壩建設(shè)基本情況

2.2 病險淤地壩基本情況

陜西省淤地壩大多都是20世紀(jì)60—70年代修建完成的，工程布局不合理，設(shè)施配套不完善，大部分依據(jù)經(jīng)驗建設(shè)，未進(jìn)行勘測設(shè)計和后期檢驗維護(hù)，造成淤地壩運(yùn)行管理中存在較大安全質(zhì)量隱患。根據(jù)2015年陜西省調(diào)查以及各市縣近幾年調(diào)查統(tǒng)計，陜西省共有中型以上規(guī)模病險淤地壩6284座(骨干壩1291座，中型壩4993座)，其中榆林市的病險淤地壩占全省總數(shù)的90%。

2.3 建設(shè)管理存在的主要問題

2.3.1 資金投入不足

淤地壩建設(shè)工程量大，周期長，資金回收慢，2015年國家取消了新建淤地壩投資渠道，導(dǎo)致陜西省淤地壩建設(shè)陷入停滯，尤其是民間投資小流域壩系建設(shè)中止。

2.3.2 淤地壩病險依然存在

由于資金投入有限，且陜西地區(qū)病險淤地壩數(shù)量龐大(達(dá)到6284座)，因此，難以短時間內(nèi)完成病險淤地壩的修復(fù)和重建，每逢高強(qiáng)度降雨，往往造成一些年代久遠(yuǎn)的病險壩進(jìn)一步受損，存在較大安全隱患。

2.3.3 基礎(chǔ)性工作仍需加強(qiáng)

目前，淤地壩規(guī)范在水文計算、蓄水安全、采用防洪標(biāo)準(zhǔn)等方面存在一些問題需要進(jìn)一步完善，淤地壩監(jiān)測預(yù)警方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

3 淤地壩作用

3.1 攔泥減沙

淤地壩攔沙效果極為顯著，可以很大程度減少河流中泥沙含量，根據(jù)無定河淤地壩統(tǒng)計，平均單位壩地面積的攔沙量約5.5萬m3·hm-2。黃河流域生態(tài)治理的根本在于攔泥減沙，90%的黃河泥沙來自于黃土高原地區(qū)，黃河流域修建淤地壩，能夠從源頭上攔截泥沙，保護(hù)黃河長治久安。

3.2 增加優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)農(nóng)田

淤地壩能夠?qū)⒛嗌尘偷財r截形成壩地，壩地土壤主要來源于山坡表土隨坡面徑流匯入，土壤肥沃，質(zhì)地松散，試驗數(shù)據(jù)表明，壩地表層土壤有機(jī)質(zhì)、N、P和K含量分別是新開發(fā)的梯田的1.3倍、1.2倍、4倍和5.2倍，正常年份壩地產(chǎn)玉米4500kg·hm-2左右，是坡地單產(chǎn)的5～7倍左右，修建淤地壩及其配套，增加優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)農(nóng)田，補(bǔ)充陜北耕地數(shù)量，保證當(dāng)?shù)丶Z食安全[9]。

3.3 滯洪削峰

淤地壩滯洪削峰，有效減輕災(zāi)害損失。據(jù)調(diào)查，淤地壩對保護(hù)下游村莊、學(xué)校等設(shè)施防洪保安作用十分突出，特別是近年新建的淤地壩及比較完善的小流域壩系發(fā)揮了顯著的削峰、滯洪能力和上攔下保的作用[10]，有效地防止和減輕了洪水泥沙對下游造成的危害。2017年榆林市7.26暴雨期間，無定河泥沙最高含量高達(dá)800kg以上，但比較完善的綏德縣韭園溝壩系泥沙含量只有172kg，最大流量只有39.5m3，削洪減沙和防洪保安效果十分明顯。

3.4 鞏固退耕還林還草

淤地壩建設(shè)能夠補(bǔ)充耕地數(shù)量，增加高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。壩地可以替代坡耕地，在耕地質(zhì)量提升同時，鞏固退耕還林還草成果，改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境，升級地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。按每667m2壩地可促進(jìn)6～10hm2坡地退耕，陜西省已建成5.7萬hm2壩地，可促進(jìn)34.2～57.0萬hm2坡耕地穩(wěn)定退耕，有力促進(jìn)生態(tài)環(huán)境得以改善[11]。

3.5 促進(jìn)水資源利用

淤地壩建設(shè)促進(jìn)水資源利用，解決了農(nóng)民生活生產(chǎn)用水問題。淤地壩攔蓄洪水，減輕了黃河中下游的防洪安全，并使水沙得到分離，渾水變清，凈化了水質(zhì)，使攔截的水沙資源能夠得到有效利用[12]。淤地壩攔截的水面，可以發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)；另外，亦可進(jìn)行農(nóng)田灌溉，增加了水地面積和糧食產(chǎn)量。

4 淤地壩自然潛力分析

4.1 建設(shè)區(qū)域

陜西省淤地壩建設(shè)范圍為黃土高原區(qū)域，區(qū)內(nèi)中部大多數(shù)屬黃土丘陵溝壑區(qū)、區(qū)內(nèi)中部南側(cè)為高原溝壑區(qū)，這些區(qū)域溝壑發(fā)育，黃土深厚，是淤地壩建設(shè)的得天獨厚的區(qū)域[13]。

4.2 淤地壩建設(shè)條件

陜北丘陵溝壑區(qū)、渭北高原溝壑區(qū)區(qū)內(nèi)中部大多數(shù)屬黃土丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū)，呈梁峁起伏、溝壑縱橫的地貌特征，溝壑密度可達(dá)3.0～8.0km·km-2；中部南側(cè)為高原溝壑區(qū)，地貌以高原和臺塬溝壑為主，塬面平緩，溝壑深切，溝壑密度0.8～3.3km·km-2。這些區(qū)域溝壑發(fā)育，是淤地壩建設(shè)的適宜區(qū)域[14]。

4.3 建壩潛力規(guī)模

根據(jù)表2陜西省黃土高原地區(qū)淤地壩布壩密度潛力指標(biāo)，經(jīng)過分析計算，在目前地形及工程技術(shù)條件下，扣除現(xiàn)有已經(jīng)建成的淤地壩，從地理條件及人為活動影響方面考慮，陜西省黃土高原地區(qū)可建壩潛力為53328座，其中骨干6857座，中型20013座，小型26458座。

表2 陜西省黃土高原地區(qū)淤地壩布壩密度潛力指標(biāo)表

5 意見建議

5.1 加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)

由于交通不便，加之農(nóng)村勞動力缺乏，使淤地壩管理難度增大。建設(shè)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，可以為淤地壩后期運(yùn)用與維護(hù)提供較大便利，提升管理水平和監(jiān)管效能，充分發(fā)揮淤地壩效益，鞏固建設(shè)成果[15]。基于云平臺和專線網(wǎng)絡(luò)，以現(xiàn)有的淤地壩項目管理信息為基礎(chǔ)，現(xiàn)場水位監(jiān)測信息和視頻監(jiān)控信息為補(bǔ)充，建成全省重點淤地壩可視化監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，建立長效機(jī)制，確保淤地壩安全和充分發(fā)揮效益。

5.2 對淤地壩建設(shè)規(guī)劃實行統(tǒng)一管理

各級水利部門作為淤地壩建設(shè)與后期管理的主要責(zé)任部門，應(yīng)從全局考慮，對淤地壩建設(shè)和規(guī)劃進(jìn)行綜合管理，統(tǒng)一規(guī)劃。其它行業(yè)部門有計劃投資淤地壩建設(shè)，也應(yīng)在水利部門批準(zhǔn)下，按照要求投資建設(shè)。

5.3 加強(qiáng)淤地壩建成后運(yùn)行期的管護(hù)

淤地壩作為抗洪防汛構(gòu)筑物，其后期管護(hù)至關(guān)重要。淤地壩建成后，建議采用因地制宜原則，誰受益，誰管護(hù)，以實現(xiàn)“以壩養(yǎng)壩”目標(biāo)[18]，當(dāng)?shù)卮褰M作為直接受益方和責(zé)任方應(yīng)承擔(dān)壩體管護(hù)義務(wù)，壩體投入使用，需簽訂移交管護(hù)協(xié)議，夯實村組管護(hù)責(zé)任和義務(wù)。

5.4 加大相關(guān)科技人才的培養(yǎng)力度

淤地壩建設(shè)涉及水利、生態(tài)環(huán)保、土地工程等相關(guān)學(xué)科。淤地壩建設(shè)前期的可行性論證、設(shè)計規(guī)劃、勘察測量至關(guān)重要。陜西省作為淤地壩建設(shè)的主要省份，應(yīng)該加大相關(guān)科教人才培養(yǎng)力度，結(jié)合國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范，探索適合陜西的配套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)流程，加強(qiáng)淤地壩建設(shè)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，組織相關(guān)行業(yè)交流，確保淤地壩建設(shè)助力地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

5.5 重視現(xiàn)有病險壩的維修與維護(hù)

做好新壩建設(shè)規(guī)劃與設(shè)計的同時，也要重視現(xiàn)有病險壩的加固除險工作，病險淤地壩潰壩，將會造成無法避免的損失，使壩體長期攔截的泥沙、造田等成果毀于一旦。