鄂爾多斯水土保持建設(shè)實(shí)踐與探索

張 強(qiáng)，達(dá)古拉，侯 琳

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市水利局，017000，鄂爾多斯；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市水利事業(yè)發(fā)展中心，017000，鄂爾多斯；3.清華大學(xué)，100084，北京）

內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市地處黃土高原和黃河上中游， 是全國(guó)水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一， 也是國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治地區(qū)。多年來(lái)，鄂爾多斯市依托重點(diǎn)治理項(xiàng)目， 積極推進(jìn)水土保持生態(tài)建設(shè)， 先后精心組織實(shí)施了國(guó)家水土保持重點(diǎn)工程、 京津風(fēng)沙源治理二期工程、 晉陜蒙砒砂巖區(qū)沙棘生態(tài)減沙工程、 黃土高原淤地壩工程、 淤地壩除險(xiǎn)加固工程等一批水土保持項(xiàng)目。 截至2021 年年底，全市累計(jì)完成水土流失治理面積3.58 萬(wàn)km2，建成淤地壩1 758 座。水土流失面積由1995 年的71 159 km2減少到2020 年的34 116 km2， 土壤侵蝕由高強(qiáng)度向低強(qiáng)度轉(zhuǎn)變，以輕度侵蝕為主，實(shí)現(xiàn)了水土流失面積和強(qiáng)度雙下降。

一、鄂爾多斯水土保持治理的實(shí)踐

1.堅(jiān)持持續(xù)投入

在積極爭(zhēng)取國(guó)家與自治區(qū)資金的同時(shí)，2014 年市政府批復(fù)每年將征繳各類開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水保補(bǔ)償費(fèi)的80%返還用于水土流失治理、 水保工程建設(shè)、改革創(chuàng)新等，形成了穩(wěn)定的投資機(jī)制，為水保項(xiàng)目實(shí)施提供了資金保障。 這些資金除用于執(zhí)法隊(duì)伍工作經(jīng)費(fèi)外， 主要用于水保相關(guān)的工作。 例如，扎實(shí)開(kāi)展前期工作，每年安排專項(xiàng)資金開(kāi)展全市水利項(xiàng)目的規(guī)劃、可研等前期工作；創(chuàng)建科技示范園，市級(jí)安排水保補(bǔ)償費(fèi)4 233 萬(wàn)元，建成自治區(qū)第一個(gè)水?？萍际痉秷@；在自治區(qū)率先出臺(tái)了小型淤地壩報(bào)廢銷號(hào)管理辦法，利用補(bǔ)償費(fèi)對(duì)達(dá)到淤積高程的淤地壩報(bào)廢銷號(hào)， 其中2020—2021 年安排800 萬(wàn)元對(duì)90 座報(bào)廢銷號(hào)；探索生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”模式，安排補(bǔ)償費(fèi)500 萬(wàn)元在鄂托克旗試點(diǎn)，有序推開(kāi)。

2.堅(jiān)持“兩手發(fā)力”

采用水保補(bǔ)償費(fèi)補(bǔ)助形式，捆綁旗區(qū)財(cái)政和企業(yè)資金，部分項(xiàng)目治理資金由水土保持補(bǔ)償費(fèi)和旗區(qū)財(cái)政資金組成；部分項(xiàng)目治理資金由水土保持補(bǔ)償費(fèi)和企業(yè)資金組成。 累計(jì)投入水保補(bǔ)償費(fèi)3.17 億元，帶動(dòng)企業(yè)和社會(huì)投資8.77 億元。 例如，在全國(guó)首次試行攔沙換水試點(diǎn)工程，在“十大孔兌” 中的西柳溝和黑賴溝新建攔沙壩154 座和1 處引洪滯沙工程， 顯著減少入黃泥沙，年置換水量2 800 萬(wàn)m3，總投資6.43 億元，其中投入市級(jí)水土保持補(bǔ)償費(fèi)2.2 億元， 通過(guò)水指標(biāo)置換資金，帶動(dòng)企業(yè)投資4.23 億元。

結(jié)合鄉(xiāng)村振興和農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，圍繞城鎮(zhèn)區(qū)、工業(yè)園區(qū)、礦區(qū)、旅游區(qū)和公路沿線，開(kāi)展高標(biāo)準(zhǔn)水土保持綜合治理，同時(shí)根據(jù)農(nóng)牧民的實(shí)際生產(chǎn)生活需求， 合理安排經(jīng)果林、飼草料基地等，累計(jì)建成各類返還治理工程52 處， 大力助推城鎮(zhèn)區(qū)和工礦區(qū)建設(shè)，促進(jìn)鄉(xiāng)村旅游業(yè)和紅色旅游業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)項(xiàng)目區(qū)村集體經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)牧民增收致富。 通過(guò)沙地發(fā)包入股創(chuàng)收，農(nóng)牧民將閑置的荒沙地轉(zhuǎn)租給企業(yè)或以沙地入股企業(yè)，再通過(guò)包種到戶、包銷到戶的模式，讓農(nóng)牧民取得固定發(fā)包或入股收入。

3.堅(jiān)持系統(tǒng)治理

丘陵溝壑區(qū)治理統(tǒng)籌上下游、左右岸、支溝岸坡，采取工程措施、林草措施和封育治理相結(jié)合，治坡和治溝相結(jié)合、生態(tài)移民與封禁保護(hù)相結(jié)合的統(tǒng)一布局和治理策略，建立山、水、林、田、路及攔蓄工程相配套的綜合水土流失防治體系，從梁峁、山坡、臺(tái)地、溝坡、溝道形成五道立體防線。 梁峁、坡面采取水平溝、魚鱗坑等整地方式， 營(yíng)造喬灌草相結(jié)合的水保林；在溝頭布設(shè)圍埂式溝頭防護(hù)工程，埂外營(yíng)造溝頭防護(hù)林； 在支毛溝溝底、溝坡和主溝流水帶兩側(cè)營(yíng)造沙棘防沖林，尤其采取沙棘封溝、植物柔性壩等模式治理砒砂巖區(qū)，并在支毛溝道內(nèi)布設(shè)谷坊；在主溝內(nèi)以流域?yàn)閱卧?，按照溝道侵蝕及壩系相對(duì)穩(wěn)定原理，視徑流泥沙來(lái)量的大小，本著骨干壩控制為主、大中小相結(jié)合的原則，因溝制宜，層層布設(shè)，建立使水沙相對(duì)平衡的壩系；在溝道兩岸坡地種植經(jīng)濟(jì)作物，也可有效降低土壤侵蝕量。

4.堅(jiān)持“一地一策”

針對(duì)庫(kù)布其沙漠區(qū)，按“先易后難、由近及遠(yuǎn)、鎖邊切割、分區(qū)治理、整體推進(jìn)”原則，在南北兩側(cè)營(yíng)造生物鎖邊林帶， 阻止沙漠南侵北擴(kuò)東移；利用“十大孔兌”和已建公路進(jìn)行切割治理；在核心坡地，建設(shè)生態(tài)治理示范區(qū)；在風(fēng)沙區(qū)除營(yíng)造防風(fēng)固沙林及水保林外， 著重實(shí)施引洪滯沙、淤澄造田工程等治理模式。 針對(duì)毛烏素沙地沙丘低緩、 地下水水位高、存在天然綠洲的特點(diǎn)，通過(guò)建設(shè)“生態(tài)經(jīng)濟(jì)園” 和防風(fēng)固沙林草帶網(wǎng)加以治理，形成“莊園式生物經(jīng)濟(jì)圈”治理模式。 針對(duì)黃河鄂爾多斯段干支流河情狀況，提出泥沙治理方案，初步建立上游沙源固定、支流泥沙阻截、干流泥沙輸導(dǎo)與淤沙堤外處置的“固-阻-輸-置”綜合防治體系。

5.加強(qiáng)水土保持監(jiān)測(cè)

率先開(kāi)展入黃泥沙監(jiān)測(cè)，印發(fā)了《鄂爾多斯市入黃泥（風(fēng)）沙監(jiān)測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)》， 在主要一級(jí)支流入黃口建設(shè)18 處全自動(dòng)泥沙監(jiān)測(cè)站、11 處沿黃風(fēng)沙監(jiān)測(cè)站， 已安排補(bǔ)償費(fèi)2 435 萬(wàn)元， 建成西柳溝監(jiān)測(cè)站并投入運(yùn)行。2022 年將完成“十大孔兌”所有入黃泥（風(fēng)）沙監(jiān)測(cè)站建設(shè)，為摸清鄂爾多斯入黃泥沙量提供基礎(chǔ)。 連續(xù)三年在自治區(qū)率先開(kāi)展了市級(jí)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，發(fā)布了水土保持公報(bào)。 優(yōu)化完善了監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，提升了水土保持信息化水平。

二、傳統(tǒng)淤地壩建設(shè)常見(jiàn)問(wèn)題

1.淤地壩在水土保持中的作用

黃土高原是黃河泥沙的主產(chǎn)區(qū)，鑒于植被生物措施抵御旱災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)的能力相對(duì)較低，只能以工程措施改變侵蝕地理環(huán)境。 淤地壩可以在實(shí)現(xiàn)降低土壤侵蝕、減少水土流失、滯洪攔沙、淤地造田的同時(shí)，改善生態(tài)環(huán)境，在維護(hù)區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定等方面發(fā)揮重要作用，因而淤地壩建設(shè)一直是黃土高原水土保持的重要措施。

盡管典型溝壑區(qū)溝谷面積只占總面積的少部分，但產(chǎn)沙量卻占大部分。 建在溝道上的淤地壩，攔截了來(lái)自上游溝道與坡面侵蝕而下的泥沙，隨著壩內(nèi)淤積物厚度增大，相應(yīng)抬高所控制區(qū)的局部侵蝕基準(zhǔn)面，使上游溝谷與溝坡面的土體滑塌受到制約，侵蝕隨之減弱，溝坡和小流域生態(tài)結(jié)構(gòu)即趨于穩(wěn)定，這便是淤地壩攔沙減蝕的力學(xué)機(jī)理，又是在所有水土保持措施中作用最為顯著的原因。

2.傳統(tǒng)淤地壩常見(jiàn)問(wèn)題

傳統(tǒng)淤地壩的技術(shù)探索難點(diǎn)或問(wèn)題有：

①傳統(tǒng)淤地壩多是由中粉質(zhì)壤土等材料修建而成的，存在易水毀破壞甚至潰決風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題，還易造成一壩潰決數(shù)壩告急、連鎖垮壩，故不僅攔沙出現(xiàn)所謂“零存整取”，而且致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高。 特別是大中型淤地壩的安全成為非常突出的問(wèn)題，且缺乏安全監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)調(diào)控能力。

②筑壩時(shí)為滿足均質(zhì)筑壩要求需大量土料，尤其水墜筑壩時(shí)需要將高處符合建壩土質(zhì)要求的坡耕地，利用水槍抽沙沖填， 破壞大量坡耕地，對(duì)生態(tài)環(huán)境也有嚴(yán)重影響。

③傳統(tǒng)淤地壩隨著年限增加，攔泥庫(kù)容逐漸減少，致使防御標(biāo)準(zhǔn)逐年降低， 加上淤積面存在翹尾巴現(xiàn)象，也會(huì)減少滯洪庫(kù)容，如不加高壩體就容易漫頂垮壩。 有的淤地壩設(shè)置的泄水洞因施工質(zhì)量差，使得洪水沿輸水洞頂穿洞、壩體與岸坡結(jié)合處形成的軟弱帶或孔洞而造成垮壩，從而具有管護(hù)難度大的問(wèn)題。

④傳統(tǒng)淤地壩的溢洪道一般采用漿砌石或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，難以加深基礎(chǔ)，底部?jī)H按規(guī)范在“泄槽基礎(chǔ)每隔10～16 m 應(yīng)設(shè)置齒墻”而不進(jìn)行反濾排水，難以滿足對(duì)地基的抗滑穩(wěn)定要求。

⑤傳統(tǒng)淤地壩的溢洪道常離壩體較遠(yuǎn)， 且布設(shè)在岸坡高陡部位，開(kāi)挖量與范圍大， 岸坡存在隱患較多，所需直接與間接費(fèi)用約占溢洪道總投資的35%，且對(duì)自然環(huán)境破壞嚴(yán)重，形成的邊坡裸露，植被修復(fù)難。近年群眾對(duì)淤地壩占地賠償預(yù)期較高， 工程占地很難協(xié)調(diào)， 已成為影響工程建設(shè)的主因。另外，溢洪道開(kāi)挖土方堆放以及施工修路多，也增加了占地矛盾。

⑥規(guī)范規(guī)定溢洪道“每隔5～8 m應(yīng)設(shè)置沉降縫”，但由于傳統(tǒng)的嵌填料不能與縫面很好結(jié)合，填充飽滿度不夠，對(duì)于氣溫變化較大的西北地區(qū)，兩三年時(shí)間縫內(nèi)填塞的材料就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，止水片再裝不規(guī)范，縫內(nèi)雜質(zhì)清除不凈，都將引發(fā)槽身變形開(kāi)裂，難以滿足抗?jié)B性及耐久性要求。

三、淤地壩建設(shè)的創(chuàng)新探索

針對(duì)傳統(tǒng)淤地壩存在的諸多問(wèn)題，亟需改進(jìn)創(chuàng)新。 采用清華大學(xué)與中國(guó)水利水電科學(xué)研究院在“鋼筋混凝土預(yù)制板組合壩”等專利技術(shù)基礎(chǔ)上聯(lián)合探索研發(fā)的鋼混預(yù)制管板樁組合法修建與除險(xiǎn)加固淤地壩技術(shù)，以創(chuàng)新工程結(jié)構(gòu)顯著減少傳統(tǒng)工程的潰壩概率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)病險(xiǎn)老舊淤地壩提質(zhì)增效。

1.鋼混預(yù)制管板樁組合法簡(jiǎn)介

該技術(shù)系利用鋼混預(yù)制板樁、鋼管樁（包括鋼混管樁）、擋護(hù)體三種以上不同構(gòu)件的協(xié)同承壓結(jié)構(gòu)，共同組成淤地壩的“混合結(jié)構(gòu)體系”，可稱其為 “管板樁組合淤地壩”。 所述預(yù)制板樁通過(guò)若干子板樁體拼接，兩端設(shè)置連接耳，其相對(duì)的兩個(gè)面上均設(shè)置有界面為三角形的凹槽，相拼接后形成菱形槽，以便通過(guò)澆筑灌漿料連接密封。

預(yù)制板樁的上端設(shè)置有冠梁，以加強(qiáng)板樁壩的整體性。 壩肩處設(shè)置板樁組合式溢洪道，進(jìn)口上游山體側(cè)設(shè)置順流板樁墻。 放水建筑物為矩形斷面的臥管型式， 也由預(yù)制板樁組合而成。

2.鋼混預(yù)制管板樁組合法優(yōu)點(diǎn)

①通過(guò)壩體結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，工程受力條件得到改善，改變了滲透變形對(duì)壩體的影響，規(guī)避了傳統(tǒng)均質(zhì)土壩由于滲流水存在導(dǎo)致整體滑動(dòng)或局部滑動(dòng)而失穩(wěn)的問(wèn)題，解決了淤地壩易潰決問(wèn)題，用于除險(xiǎn)加固時(shí)還便于壩體加高，能讓老壩長(zhǎng)期發(fā)揮淤地?cái)r沙效益，又大大減輕了工程管護(hù)任務(wù)。

②板樁或管板樁壩是工程承壓體系的核心， 且能起到土壩截滲墻、心墻、防滲帷幕等的防滲作用，故對(duì)筑壩土料要求低，在利用棄土棄渣的同時(shí)， 可適當(dāng)從壩上游溝道取土，規(guī)避了破壞大量坡耕地的問(wèn)題，并擴(kuò)大淤沙庫(kù)容，降低單位攔沙投資。

③利用預(yù)制板樁組合等技術(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，可將溢洪道進(jìn)口設(shè)置在壩肩， 上游可省去引水渠和進(jìn)水渠，減少水頭損失與工程量，在控制段前及兩側(cè)插入的板樁相當(dāng)于刺墻，與底板增加承重能力的管樁一起，強(qiáng)化了抗滑穩(wěn)定性，加上泄槽、消力池底部設(shè)置以及側(cè)面夾護(hù)的管樁，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)“根”而抗滑穩(wěn)定弱的缺陷。 且將水流自然流入下游溝道內(nèi)，減小了泄洪影響范圍，還能有效防護(hù)對(duì)邊坡的沖刷。

④相對(duì)于避開(kāi)壩肩的傳統(tǒng)溢洪道工程，新技術(shù)明顯減少開(kāi)挖量與范圍，加上筑壩用土不需占用大片坡耕地或林草地，規(guī)避了占地賠償與協(xié)調(diào)難度，同時(shí)對(duì)坡面擾動(dòng)少，明顯減少淤地壩建設(shè)與除險(xiǎn)加固對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響。

⑤新型結(jié)構(gòu)工程尤其是溢洪道部分，能按標(biāo)準(zhǔn)模塊預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)組裝，具有溢洪道進(jìn)口增設(shè)防沖及擋土防護(hù)墻、溢洪能力大、質(zhì)量易控、施工方便、 易提高滯洪攔沙庫(kù)容等優(yōu)點(diǎn)，明顯縮短工期，降低建設(shè)成本。 還能將溢洪道分為幾種模式固定，有利于形成標(biāo)準(zhǔn)圖集，便于后續(xù)設(shè)計(jì)與施工。

四、結(jié) 語(yǔ)

鄂爾多斯市切實(shí)推進(jìn)水土保持建設(shè)，帶動(dòng)全社會(huì)廣泛參與，形成了政府、 市場(chǎng)兩手發(fā)力的治理合力，堅(jiān)持水土保持與生態(tài)建設(shè)的系統(tǒng)性和長(zhǎng)效性，形成梁峁、山坡、臺(tái)地、溝坡、溝道五道立體防線，加強(qiáng)土壤侵蝕與入黃泥沙監(jiān)測(cè)，初步建立黃河鄂爾多斯干支流 “固-阻-輸-置”綜合防治體系。 為規(guī)避傳統(tǒng)淤地壩常見(jiàn)問(wèn)題與缺陷，探索應(yīng)用工程安全度高、抗水毀能力強(qiáng)、投資節(jié)省的鋼混預(yù)制管板樁組合法修建與除險(xiǎn)加固淤地壩技術(shù)，有助于大規(guī)模發(fā)揮淤地壩減沙效益， 讓老壩發(fā)揮長(zhǎng)期淤地?cái)r沙效益，減少建設(shè)淤地壩對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。 ■