陜西省黃河流域淤地壩建設研究

王啟龍

(陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075)

引言

2019年9月，習近平總書記在黃河流域生態保護和高質量發展座談會上發表了重要講話，對黃河流域生態保護和高質量發展利害關系進行了深刻闡述。習近平總書記強調，黃河的問題表象在黃河，根本在流域，要緊緊抓住水沙關系調節這個“牛鼻子”，明確指出黃河流域應突出抓好水土保持和生態環境治理，建議有條件的地區建設和發展淤地壩工程[1]。

陜西省黃河流域地質環境復雜，生態脆弱，水土流失嚴重。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，不僅改善了地區生態環境，而且帶動了當地經濟社會的可持續發展。據統計，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，淤地產糧4500kg·hm-2左右，高的可達10000kg·hm-2，是當地坡耕地的7倍。另外，淤地壩建設后，在未淤滿前，還可有效攔洪蓄水，幫助解決一些干旱地區農業灌溉和生活用水等問題。淤地壩建設已成為支撐陜北黃土高原地區生態保護、經濟發展、脫貧致富的有效途徑。

近些年，關于淤地壩建設和研究理論得到了快速發展。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]以砒砂巖地區黃河中游黃甫川流域淤地壩作為研究對象，從建設規模、建設標準、新材料應用等幾個方面系統闡述了當前淤地壩建設中存在的問題，并給出了對應的思考建議。溫愛存[5]以麥積區席子溝流域淤地壩，對于淤地壩設計標準、工程布設、庫容斷面確定、溢洪道建設等方面進行了闡述，并進行了效益分析。隨著國家和陜西當地政府對于淤地壩建設的重視，陜西黃河流域淤地壩建設也得到了快速發展，本文結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需求，為陜西地區淤地壩建設提供參考。

1 項目區基本情況

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)78個縣(市、區)。根據地貌類型和侵蝕方式，可劃分為長城沿線風沙區(面積11363km2)、陜北丘陵溝壑區(面積60568km2)、高原溝壑區(面積42506km2)、渭河臺塬階地區(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，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，嚴重的水土流失，既制約了陜西當地生態環境保護，又影響了黃河流域經濟發展，同時也危及黃河中下游地區生命財產安全[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，更好發揮梯田、淤地壩等水保措施的集群效應和綜合效益。

2 淤地壩現狀

2.1 陜西省淤地壩建設基本情況

淤地壩是黃土高原地區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，每年可產糧食3億kg以上[8]，具體見表1。

表1 陜西省淤地壩建設基本情況

2.2 病險淤地壩基本情況

陜西省淤地壩大多都是20世紀60—70年代修建完成的，工程布局不合理，設施配套不完善，大部分依據經驗建設，未進行勘測設計和后期檢驗維護，造成淤地壩運行管理中存在較大安全質量隱患。根據2015年陜西省調查以及各市縣近幾年調查統計，陜西省共有中型以上規模病險淤地壩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的90%。

2.3 建設管理存在的主要問題

2.3.1 資金投入不足

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

2.3.2 淤地壩病險依然存在

由于資金投入有限，且陜西地區病險淤地壩數量龐大(達到6284座)，因此，難以短時間內完成病險淤地壩的修復和重建，每逢高強度降雨，往往造成一些年代久遠的病險壩進一步受損，存在較大安全隱患。

2.3.3 基礎性工作仍需加強

目前，淤地壩規范在水文計算、蓄水安全、采用防洪標準等方面存在一些問題需要進一步完善，淤地壩監測預警方面需要進一步加強。

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，根據無定河淤地壩統計，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，黃河流域修建淤地壩，能夠從源頭上攔截泥沙，保護黃河長治久安。

3.2 增加優質高產農田

淤地壩能夠將泥沙就地攔截形成壩地，壩地土壤主要來源于山坡表土隨坡面徑流匯入，土壤肥沃，質地松散，試驗數據表明，壩地表層土壤有機質、N、P和K含量分別是新開發的梯田的1.3倍、1.2倍、4倍和5.2倍，正常年份壩地產玉米4500kg·hm-2左右，是坡地單產的5～7倍左右，修建淤地壩及其配套，增加優質高產農田，補充陜北耕地數量，保證當地糧食安全[9]。

3.3 滯洪削峰

淤地壩滯洪削峰，有效減輕災害損失。據調查，淤地壩對保護下游村莊、學校等設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

淤地壩建設能夠補充耕地數量，增加高標準農田。壩地可以替代坡耕地，在耕地質量提升同時，鞏固退耕還林還草成果，改善地區生態環境，升級地區產業結構。按每667m2壩地可促進6～10hm2坡地退耕，陜西省已建成5.7萬hm2壩地，可促進34.2～57.0萬hm2坡耕地穩定退耕，有力促進生態環境得以改善[11]。

3.5 促進水資源利用

淤地壩建設促進水資源利用，解決了農民生活生產用水問題。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，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，可以發展水產養殖業；另外，亦可進行農田灌溉，增加了水地面積和糧食產量。

4 淤地壩自然潛力分析

4.1 建設區域

陜西省淤地壩建設范圍為黃土高原區域，區內中部大多數屬黃土丘陵溝壑區、區內中部南側為高原溝壑區，這些區域溝壑發育，黃土深厚，是淤地壩建設的得天獨厚的區域[13]。

4.2 淤地壩建設條件

陜北丘陵溝壑區、渭北高原溝壑區區內中部大多數屬黃土丘陵溝壑區第二副區，呈梁峁起伏、溝壑縱橫的地貌特征，溝壑密度可達3.0～8.0km·km-2；中部南側為高原溝壑區，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。這些區域溝壑發育，是淤地壩建設的適宜區域[14]。

4.3 建壩潛力規模

根據表2陜西省黃土高原地區淤地壩布壩密度潛力指標，經過分析計算，在目前地形及工程技術條件下，扣除現有已經建成的淤地壩，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淤地壩布壩密度潛力指標表

5 意見建議

5.1 加強監測預警系統的建設

由于交通不便，加之農村勞動力缺乏，使淤地壩管理難度增大。建設監測預警系統，可以為淤地壩后期運用與維護提供較大便利，提升管理水平和監管效能，充分發揮淤地壩效益，鞏固建設成果[15]。基于云平臺和專線網絡，以現有的淤地壩項目管理信息為基礎，現場水位監測信息和視頻監控信息為補充，建成全省重點淤地壩可視化監測信息管理系統，建立長效機制，確保淤地壩安全和充分發揮效益。

5.2 對淤地壩建設規劃實行統一管理

各級水利部門作為淤地壩建設與后期管理的主要責任部門，應從全局考慮，對淤地壩建設和規劃進行綜合管理，統一規劃。其它行業部門有計劃投資淤地壩建設，也應在水利部門批準下，按照要求投資建設。

5.3 加強淤地壩建成后運行期的管護

淤地壩作為抗洪防汛構筑物，其后期管護至關重要。淤地壩建成后，建議采用因地制宜原則，誰受益，誰管護，以實現“以壩養壩”目標[18]，當地村組作為直接受益方和責任方應承擔壩體管護義務，壩體投入使用，需簽訂移交管護協議，夯實村組管護責任和義務。

5.4 加大相關科技人才的培養力度

淤地壩建設涉及水利、生態環保、土地工程等相關學科。淤地壩建設前期的可行性論證、設計規劃、勘察測量至關重要。陜西省作為淤地壩建設的主要省份，應該加大相關科教人才培養力度，結合國家相關技術規范，探索適合陜西的配套技術標準流程，加強淤地壩建設培訓學習，組織相關行業交流，確保淤地壩建設助力地方經濟發展。

5.5 重視現有病險壩的維修與維護

做好新壩建設規劃與設計的同時，也要重視現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。