塬面攔蓄水工程建設要點

孫 娟，康玲玲，呂錫芝，董飛飛

(黃河水利科學研究院 水利部黃河泥沙重點實驗室，河南 鄭州 450003)

黃土高塬溝壑區是黃土高原水土流失最嚴重的區域之一。根據水利部“黃土高原地區水土流失綜合治理技術標準”編制的要求，筆者近期對黃土高塬溝壑區董志塬、洛川塬和太德塬三大典型塬面的水土流失及其治理情況進行了調研。由于塬面的特殊性，水土流失導致的溝頭溯源侵蝕正在逐年蠶食著黃土塬面，素有“天下黃土第一塬”之稱的董志塬，因嚴重的水土流失，其面積已由原來的910 km2減少到756 km2，東西寬度已由以往的32 km減少到18 km，最窄處只有50 m，且仍以年均42 hm2的速度不斷萎縮。嚴重的水土流失導致自然災害頻發，基礎設施安全受到嚴重威脅，制約了當地經濟社會的可持續發展，因此塬面治理和保護十分必要和迫切。

攔蓄水工程是塬面水土流失治理的重要措施之一，主要有澇池、水窖、蓄水池、擋水埂等。根據調查資料，結合黃土高塬溝壑區治理的經驗總結[1-5]，參考相關國家標準、水利行業標準及其相關規范中有關塬面攔蓄水工程的條文[6-10]，以及當前塬面治理新的要求和標準，從布設、規劃、設計等方面對塬面攔蓄水工程加以分析，期望為黃土高塬溝壑區塬面水土流失治理技術標準化提供參考。

1 塬面攔蓄水工程布設原則

塬面攔蓄水工程主要功能是防止和調控塬面徑流，減少徑流對溝道的沖刷，保護水土資源。攔蓄水工程可分段攔蓄村莊道路、田間徑流，并與溝頭圍埂、防沖林、草帶等結合，達到節節控制塬面徑流的目的，使得徑流就地攔蓄入滲。基于此，塬面攔蓄水工程布設應從以下幾個方面加以考慮：

(1)根據塬面地形特點，結合塬面水土流失綜合治理規劃合理選址。水窖、澇池、蓄水池等工程，除可作為解決人畜飲水和抗旱水源外，還應能有效攔蓄暴雨洪水，起到削減洪峰、減緩洪水過程的作用，使得塬面降雨徑流不下溝或有序排放至溝底，將徑流對溝道的沖刷能力降到最低。因此，工程能否更好地發揮作用與合理選址息息相關。

(2)合理確定攔蓄水工程的位置、類型、數量與規模，以及運行方式。隨著黃土高塬溝壑區新農村建設和生態環境改善，新農村(含鄉村道路)建設形成的鄉村道路硬化面積逐漸增多，下墊面條件的改變影響了原有徑流的產匯流過程，導致部分鄉鎮、居民點雨洪排放量加大，對溝頭、塬邊(即溝沿)的沖刷加劇導致塬面侵蝕，因此原有的攔蓄水工程布設模式也應加以改變。在布設攔蓄水工程時要全面調查區內的道路網及其匯集地表徑流的運行規律，測算匯流區面積、來水量，結合地勢走向，確定攔蓄水工程的位置、類型、數量與規模，以及運行方式。部分靠近道路、城鎮等位置的攔蓄水工程，建議設計部門在設計時應與相關部門共同確定工程防洪標準。在調查過程中還發現有一些具有明顯當地特色的攔蓄水方式方法，例如：將道路路面修成中間高兩側低的魚背形，地表徑流由道路兩側排水溝引入附近的澇池或水窖；有條件的地方在房頂、場院和匯流路面等區域，鋪設混凝土或三合土集流場，以加大集雨量，減少地表徑流等，這些均可因地制宜作為攔蓄水工程選用。

2 攔蓄水工程類型和規劃要點

塬面攔蓄水工程主要有澇池、水窖、蓄水池等，也包括溝邊埂等兼有攔蓄功能的工程。不同類型攔蓄水工程的規劃要點既有共同點也有區別。

2.1 澇 池

澇池的應用在黃土高塬溝壑區具有悠久的歷史，澇池幾乎是每個村莊必備的攔蓄水工程。近年來由于農村道路和場院硬化面積增多，徑流匯流過程和產流機制發生變化，新建澇池除保留原有澇池蓄水的基本功能外，在規模、外形和功能上也有新的變化。

(1)按功能可將澇池分為防洪排澇型、蓄水灌溉型、濕地生態型、水系連通型和人文景觀型。澇池建設應以攔蓄雨水、減小溝道下泄流量、防治溝頭坍塌與塬面縮小、減少水土流失、保護村鎮及耕地為目標，以村莊(自然村)為單元，根據水土流失防治、灌溉、污染治理、連通水體和美麗鄉村建設的要求，統籌雨洪、水源、污水處理、景觀進行總體布置，做到雨水利用與調節、污水處理與利用、安全與美化兼顧，使澇池的調、蓄、凈、連、美功能相互配合，發揮綜合效益。

(2)選址時應考慮當地溝頭防護的需要，宜與溝頭防護工程相結合，同時考慮能修建足夠容量的池體和接納足夠的徑流來源，選在路旁低于路面、土質較好、暴雨中有足夠地表徑流流入的地方，多布設于村莊道路及溝頭附近較低處，距溝頭、溝邊10 m以上。澇池功能根據布設的位置不同而有差異，例如村莊道路附近的澇池主要用于解決牲畜用水及灌溉用水；溝頭附近的澇池宜與溝頭防護工程相結合，主要為防止徑流沖刷、溝頭下切，減少水土流失。

(3)設計時，應考慮澇池的功能和位置。澇池不在路旁的應修建引水渠，將道路徑流引入池中；在澇池進水口前設置分流設施，并將多余的洪水通過漿砌石排洪渠或涵管排出。根據地形條件因地制宜地進行邊坡綠化，澇池外圍可栽種適生喬、灌、草，也可在周圍設置居民活動場地。有必要設置溢流口的澇池，應與溝道排水設施結合布設。具有攔蓄水功能且處于村莊附近的澇池，應在澇池外圍設置1.5 m以上的安全圍欄及出入活動門。有條件的可對進入澇池的水源實行雨、污分流，將污水凈化后再排入澇池。在澇池一側或兩側邊坡加設梯步。

2.2 水 窖

水窖的設計相對比較簡單，可用規劃區家畜用水、部分農業活動用水和家庭清潔、灌溉用水量之和，除以當地有代表性的單窖容量，計算出規劃區需要修建水窖的數量。在降雨量年際變化較大的地區，應適當增加水窖數量。

選址時應考慮窖址處的集雨、灌溉、生活及土質等條件。用于灌溉的水窖應選在灌溉農田附近并高出農田，集水、引水、取水、用水都方便的地方；解決生活用水的水窖應選在庭院或場院較低處。水窖宜布設在村旁、路旁及有足夠地表徑流來源的地方。窖址應選在具有深厚堅實的土層，距溝頭、溝邊20 m 以上，距大樹根10 m 以上的位置。

對于來水量不大的路旁，可修建單窖容量30～50 m3的井式水窖；在路旁有土質堅實的崖坎且要求蓄水量較大的地方，可修建單窖容量100 m3以上的窯式水窖；在有灌溉需求的山路邊，可結合地形條件和集雨條件設置梯級水窖，坡面來水通過道路排水溝進入水窖，單窖容積宜在10～15 m3，溢出的水進入下一級水窖，使用時采用水泵抽水。

水窖的施工和管理，目前主要按照《水土保持綜合治理 技術規范 小型蓄排引水工程》(GB/T 16453.4—2008)的有關規定執行。

2.3 蓄水池

蓄水池設計簡單，由水池、引水口、溢流口、放水管、檢查梯組成，應結合新農村建設規劃布設，結構及尺寸應根據地形、地質狀況和用途確定。溝頭以上來水量單靠圍埂不能全部攔蓄時，應在圍埂上游附近修建蓄水池，位置應距溝頭10 m以上。

開敞式蓄水池是季節性蓄水池，在作物生長期內起調蓄作用，根據水量供需狀況合理確定容積，不具備防凍、防蒸發功能；封閉式蓄水池具有防凍、防蒸發作用，既可常年蓄水也可季節性蓄水，池水既可作為灌溉水源也可作為人畜飲用水源。

在蓄水池進水口以上3 m處修建沉沙池，沿來水方向長方形布置，長2～3 m、寬1～2 m、深1.0 m，池底比進水管低0.5 m。在蓄水池進水管前安裝攔污柵，進水管前端位于沉沙池底以上0.5 m處，末端埋設在池墻頂以下0.3 m處，并伸入池內。蓄水池出水管埋設在池底以上0.5 m的池墻內，安裝閘閥，外接輸水軟管。開敞式蓄水池沿低于地平面1.5 m，應設計防護圍欄。

蓄水池施工和管理與水窖類似，目前也是按照《水土保持綜合治理 技術規范 小型蓄排引水工程》(GB/T 16453.4—2008)的有關規定執行。

2.4 溝邊埂

溝邊埂為沿溝岸等高線布設的等高截水溝邊埂，主要布設在溝頭、塬邊等部位。根據實地調研資料，目前塬面實用的擋水埂主要有溝頭埂、溝沿埂或塬邊埂、澇池邊沿埂、梯田坎埂(田間階地擋水埂、坡改梯工程埂坎等)、方格擋水埂等。盡管名稱不同，但功能基本一致，因此本文統一稱為溝邊埂。

2.4.1 溝邊埂布設

在布設溝邊埂時，擋水埂應與塬面道路、農田坎埂等有機結合，統一規劃，筑埂材料應因地制宜，可采用土質或植物護埂，在溝頭、溝沿和澇池周邊等部位，有條件的可修建混凝土、漿砌石或者磚砌溝邊埂。

溝邊埂設計時，設計標準應參照溝頭防護工程；溝沿埂、塬邊埂的設計應參照梯田的設計標準，可設計為單道埂，也可設計為平行的多道埂。

根據實地情況，溝邊埂多為堆土碾壓而成的土質埂，以自然植被或灌木護埂為主，植物品種多為當地適生的黃蒿、冰草、針茅及經濟作物等。

另外，田間階地溝邊埂主要應用于田塊面積小的塬面，外坡隨地形、田坎高度變化而變化，埂頂栽植經濟作物，坎下部栽植經果林等。梯田邊沿溝邊埂為就地修筑的土質埂，埂坎部位栽植經濟作物。水平溝的方格溝邊埂主要用于塬面植樹造林，在水平階地、行道樹栽植過程中，修筑土質溝邊埂(方格擋水埂)，寬一般0.8～1.2 m，長1.0～1.5 m，可因地制宜適當調整。

在部分澇池周圍還可用土或者磚砌形成具有一定高度的擋水埂，防止小動物或小孩進入澇池，同時也增加了澇池的容積，提高了安全系數。

2.4.2 植物護埂

植物護埂是溝邊埂的常見保護措施，植物護埂的規劃設計應注意以下幾點：

(1)選擇對農作物生長影響小、經濟價值高、護埂效果好的適生喬、灌、草，宜采用多種植物種混交的栽植方式；寬度小于30 cm的埂坎宜植草。

(2)雙邊埂或三埂兩道溝邊埂的高度應自溝邊向塬面遞減，埂之間種植當地適生的灌木，埂上栽植經濟作物等。

(3)在地埂頂部、邊坡等部位布設適生的植物，可選擇經濟樹種、灌木、草、花、藥材等，其中埂頂部可栽植黃花菜、金銀花等；邊坡可栽植油松、刺槐、紫穗槐、檸條等，并根據當地實際情況選擇植物栽植位置、種類及種植規格。

(4)在原有溝邊埂、田間路相結合或因田(鄉)間交通需要修建溝邊道路的地方，可采取“以路代埂”，溝邊埂可作為農田生產道路，寬一般2.0～3.5 m，高度1.0～1.5 m，采用自然恢復植被的方式護埂。田坎種植植物時，應在埂坎中下部種植灌木或者喬木(如花椒、紫穗槐、桑樹、檉柳等)，在田埂上種植黃花菜等；在光熱條件差的地方可將田埂、田坎修建成45°的軟坎，在坎上種植紫花苜蓿等。

2.4.3 溝邊埂施工和管理

施工時，應根據設計要求，確定溝邊埂的位置、走向。修筑埂坎時，填筑用的生土要剔除石礫、樹根、草皮等；取土位置為農地時，應先剝離表土集中堆放保護，并在溝邊埂施工結束后將表土還原。

溝邊埂多為土質夯實筑成，即便加以植物護埂，防沖能力也有限，因此應加強管理。每年雨季前應進行巡視，發現損毀及時補修，同時要防止人畜破壞溝邊埂。

3 結 語

攔蓄水工程是塬面水土流失治理措施的一種，對徑流的攔截利用是塬面治理的基礎，塬面水土流失治理效果大部分取決于對塬面降水資源的處置方式。本文闡述的4種攔蓄水工程，是當地多年來在塬面水土流失治理中比較典型的措施。隨著黃土高塬溝壑區水土流失治理標準的提高，相信傳統攔蓄水工程的建設標準也會隨之優化并加以改進。

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