陜北黃土高原地區淤地壩利用潛力評價及模式研究

孫兆峰

（陜西省土地工程建設集團有限責任公司延安分公司，陜西 西安 710075）

陜西北部黃土高原屬于丘陵溝壑區，地貌上以多沙粗沙區為主，地形支離破碎，溝壑縱橫[1]，該地區特有的地形地貌使得其生態環境脆弱，水土流失嚴重。這些溝溝壑壑具有天然的優勢用來修建淤地壩，淤地壩是黃土丘陵溝壑區治理水土流失的最后一道防線。它不僅可以有效減少水土流失，淤地造田，還能蓄水防洪，有效利用水資源[2～3]。自20世紀50年代以來，淤地壩開始大規模開發建設，修建淤地壩成為了陜北黃土高原地區治理水土流失、保護生態環境的一項重要的戰略舉措。

但是，自從國家退耕還林（草）工程實施以來，林草覆蓋率已經顯著提高，坡地土壤侵蝕率大大降低，生態環境明顯改善。據統計分析，自2000年延安各區縣實行退耕還林還草工程以來，輸沙模數減少了65%，輸沙率減少了55%，輸沙量減少了57%[4～5]。黨的十八大把生態文明建設納入中國特色社會主義事業總體布局，生態文明建設的戰略地位更加明確，全國廣泛開展踐行“綠水青山就是金山銀山”的美麗中國理念。在這樣的大環境下，未來陜北的山會更綠，水會更清，坡地產沙量會越來越少。因此現有淤地壩是否還能繼續淤地造田？今后應該如何規劃建設？這些問題值得我們深入研究。梁越提出，未來黃河河龍區間淤地壩建設應根據小流域侵蝕產沙現狀適當縮減規模，以免造成水土資源浪費，影響下游的用水安全[6]。

鑒于此，本研究以陜北黃土高原地區典型流域—禿尾河流域為例，通過分析流域輸沙量的變化特征，研究現有淤地壩的利用情況，對陜北淤地壩利用潛力做出了客觀評估。依據評估結果，結合延川縣治溝造地工程具體案例，對未來淤地壩利用模式提出了有針對性的解決思路，以期為未來陜北淤地壩規劃建設和流域綜合治理提供參考。

1 淤地壩潛力評估

淤地壩的作用主要是攔沙保土和淤地造田，因此評價現有淤地壩的利用潛力，主要從這兩方面考慮：一是淤地壩攔沙能力；二是壩地利用情況。要想全面掌握陜北黃土高原所有淤地壩的攔沙能力可能并不容易，因此我們可以選擇典型流域，通過分析典型流域控制性水文站的歷年輸沙量，從側面評價未來淤地壩淤地造田的潛力。對于壩地的利用情況，針對現有淤地壩發展過程中普遍存在的土地鹽堿化問題，研究壩地鹽堿化形成機理，便于提出有針對性的治理措施。

1.1 典型流域輸沙量特性分析

陜北禿尾河流域是典型的陜北黃土高原地區，生態環境脆弱，水土流失嚴重。流域水土流失面積達到2965.3 km2，約占流域總面積的90%，是陜北地區的重點治理流域之一[7]。自20世紀70年代開始，流域內開展了大規模的水土保持措施，修建淤地壩是其中重要的措施之一。高家川水文站是禿尾河流域的控制性水文站，其控制流域面積占全流域面積的98.8%[8]，有1956年～2010年共計55年的輸沙量資料系列。因此該水文站的輸沙量資料基本可以反映整個流域產沙情況。

經計算，該流域1956年～2010年總輸沙量約90900×104t,年平均約1652×104t，年最大輸沙量約7210×104t（1959年），最小約24.5×104t（2009年），年最小輸沙量僅占最大輸沙量的0.3%。通過繪制高家川水文站年輸沙量系列及其五年滑動平均系列趨勢圖（圖1）可以發現，高家川站年輸沙量有明顯的下降趨勢。說明該流域自從水土保持措施實施以來，效果十分顯著，流域年產沙量逐年降低，水土流失得到極大控制，淤地壩在淤地造田、減少流域產沙量方面也發揮了很大作用。到1999年之后，年輸沙量趨勢平緩，平均約200×104t，說明水土保持措施發揮到最大作用。在退耕還林（草）工程措施實施以來，坡地水土流失得到控制，產沙量逐年降低，流入壩地的泥沙就會越來越少，淤地壩的淤地造田作用也越來越小，淤地壩壩系整體趨于穩定。

圖1 高家川年輸沙量及五年滑動平均系列

1.2 壩地鹽堿化成因分析

隨著淤地壩建設規模不斷擴大，壩地面積逐年增加，但是壩地的利用率卻并不高，鹽堿化的情況越來越嚴重。據統計，陜北地區已淤壩地6.4×104hm2，利用了3.0×104hm2，利用率僅為56%，有數萬畝壩地因為鹽堿化而難以利用[9]。榆林市未利用的壩地面積0.93×104hm2，占已淤面積的30%，其中次生鹽堿地0.6×104hm2，水濕漬地0.2×104hm2，無防洪設施不能利用的有0.13×104hm2[10]。土地是老百姓的根本，鹽堿化嚴重導致壩地減產、甚至絕產，嚴重影響區域的糧食安全和社會穩定。因此，解決陜北黃土高原地區壩地鹽堿化的問題迫在眉睫。

能夠導致陜北黃土高原壩地鹽堿化的原因主要有兩個：一是地下水位的抬高，二是蒸發量的影響。最早期的淤地壩大多為群眾自發建設，缺乏合理的規劃設計，大多為“悶葫蘆”壩，只有壩體沒有溢洪道等排水設施。因此當洪水來臨時，壩體將洪水攔蓄在壩地內無法排出，日積月累，地下水水位逐年抬高，土壤鹽分隨水面上升，最終導致土壤鹽堿化[11～13]。且由于陜北地區干旱，當地表蒸發強烈時，在土壤毛細管作用下土壤中的鹽分上升聚積在土壤的表層，因此在鹽堿化嚴重的區域，土壤表層可以看到白色晶狀物。通過實地調研，發現鹽堿情況多發生于淤地壩下游，且大多伴隨著地面下濕。修建淤地壩會改變流域溝道下墊面條件，提高壩地下游地下水水位。

綜上所述，隨著坡地產沙量越來越小，壩地逐漸趨于穩定，而已成壩地鹽堿化越來越嚴重。因此，未來淤地壩規劃建設的重心不應該繼續盲目的增加淤地壩，反而應該思考如何能夠提高現有淤地壩的安全系數，提高壩地利用率。提高現有淤地壩的安全系數主要是組織對現有淤地壩進行安全復核并除險加固。提高壩地利用率主要是要解決壩地鹽堿化問題，而解決壩地鹽堿化問題主要是依靠降低地下水水位。

2 淤地壩利用模式研究

鹽堿地的治理措施有很多種，包括生物措施、化學措施以及物理措施。生物措施一般是通過種植耐鹽作物、培育土壤肥力等方法，但是陜北黃土高原地區氣候干旱，降水較少，且大多距離村民居住地較遠，村民大多選擇種植耐旱的玉米、土豆等農作物，要想大面積推廣改變種植方法很困難。化學措施是通過施用改良劑改良土壤，而這種方法投入較大，也無法大面積推廣。物理措施是通過修建排水工程、灌溉洗鹽等措施來解決鹽堿問題，而在陜北黃土高原溝壑區基本沒有灌溉條件。因此，要想從根本上解決陜北黃土高原壩地的鹽堿化問題，只有通過工程措施降低地下水位。治溝造地工程是一項全新的溝道治理模式，是習總書記親自批示的專門針對延安黃土高原丘陵溝壑區提出來的，通過土地平整、農田防護、灌溉排水等措施讓延安的溝溝壑壑變成萬畝良田，是真正的惠民工程。治溝造地工程在平整土地的同時配備了完善的排水系統，從根本上解決了延安地區壩地的土地鹽堿化問題，保證了壩地質量。

延安市延川縣是典型的陜北黃土高原丘陵溝壑區。1969年初，習近平總書記來到延川縣文安驛鎮梁家河插隊，習總書記在延川縣七年知青歲月中，就曾帶領廣大社員在梁家河打壩造田，因此修建淤地壩在延川縣也由來已久。它讓延川縣人民糧食得到保障，生態環境得到改善，對當地經濟發展和社會穩定發揮了重要作用。但是，隨著壩地鹽堿化逐年加重，農作物逐年減產，有些壩地更是多年撂荒，嚴重影響當地糧食安全和經濟發展。

與此同時，延川縣也作為第一批試點區域拉開了治溝造地的序幕。以延川縣楊家圪臺鎮南塬村郭家塬溝3號淤地壩為例，該淤地壩經過常年運行，目前已淤地面積達到約14 hm2。該淤地壩控制流域面積較大，但是并沒有任何排水設施，甚至沒有配備溢洪道，導致壩地地下水位逐年抬高，土地鹽堿化嚴重。在淤地壩下游已經形成常流水，約2 hm2耕地無法種植，直接撂荒。據村民反映，如果不及時解決排水問題，會有越來越多的壩地遭到破壞。在延川縣治溝造地工程規劃設計中，充分考慮到該片區的實際情況，設計了一套完善的排水排鹽系統。如圖2所示：①在溝道靠著山體一側布設排洪渠，另一側布設生產路，形成“渠—田—路”的平面布置形式，其中排洪渠長約920 m，底寬3.4 m，渠深2.6 m，邊坡系數1∶1，生產路長約880 m，寬3 m；②在每個田坎的下游處布置農溝，溝尾和排洪渠相互貫通，這樣農溝可以有效排水排鹽，其中農溝長共計約300 m，底寬0.6 m，溝深1.2 m，邊坡系數1∶1；③考慮到該片區鹽堿化較為嚴重，因此采用布設暗管的形式進一步降低地下水位，暗管采用HDPE雙壁塑料波紋管，管徑為90 mm，長共計約670 m，管外纏繞玻璃纖維紗，最外層鋪設砂礫石。暗管順著溝道方向，在壩地中間布設，在下游田坎處接入排洪渠；從而排洪渠、農溝和暗管相互貫通，形成一套完整的排水系統，現有壩地全部變為設施完善的高標準農田。該片區于2019年6月竣工，目前已經全部種植玉米，通過調研農作物目前的長勢情況，詢問當地老百姓，該項目的實施可以讓玉米每畝產量由300 kg增加到650 kg。

圖2 郭家塬溝3號淤地壩壩地規劃示意圖

當然上述方法并不一定在陜北黃土高原地區所有壩地都適用，還要因地制宜。有些溝道可能較窄，僅有幾米寬，村民不允許占用有限的土地來開挖排洪渠和農溝；還有些溝道受地形限制排洪渠無法貫通，這樣排水系統就完全失效。針對這種情況，我們可以通過開挖豎井排水，或者在鹽堿化嚴重的淤地壩下游開挖集水坑，一方面可以降低地下水水位，另一方面還可以充分利用地下水灌溉。所以，要想從根本上解決陜北黃土高原地區壩地鹽堿化的問題，就是要想方設法降低地下水位，因地制宜，完善排水系統。

3 結論

通過選取陜北禿尾河作為典型流域，結合實地調研和延川縣治溝造地工程案例，對陜北黃土高原地區淤地壩利用潛力和模式進行評價和研究，得到如下結論：

（1）在國家退耕還林（草）措施的實施下，陜北黃土高原地區生態得到極大改善，坡地產沙量逐年降低，淤地壩壩系整體趨于穩定，但是由于淤地壩缺乏排水設施，已淤成壩地鹽堿化越來越嚴重。

（2）治理陜北黃土高原地區壩地鹽堿化問題的根本在于降低地下水水位，以延川縣治溝造地工程為例，提出解決陜北黃土高原壩地鹽堿化的具體思路和方法，也就是完善排水系統，降低地下水位。