黃土高原地區淤地壩現狀分析

高健翎，陳小科，張佃茂

(1.黃河上中游管理局，陜西 西安 710021； 2.黃河水土保持工程建設局，陜西 西安 710021)

淤地壩是黃土高原地區人民群眾在長期同水土流失斗爭實踐中創造出的一種既能攔減泥沙、保持水土、改善生態環境，又能淤地造田、增產糧食、發展區域經濟的水土保持工程措施。

1 黃土高原淤地壩現狀

最初的淤地壩是自然形成的，人工修筑淤地壩的歷史最早開始于明代萬歷年間，距今已有400多年。1945年，黃河水利委員會在西安荊峪溝修建了近代黃土高原第一座淤地壩。新中國成立以后，經過水利水保部門總結、示范和推廣，黃土高原地區淤地壩建設快速推進，大體經歷了1986年以前的群眾自發建設、1986—2003年的規范建設、2003年以后的壩系完善提高三個階段。淤地壩建設由農民群眾為主打壩到政府組織和出資建設，由零星分散到以小流域為單元的壩系建設，由缺乏規劃設計到前期工作不斷完善的規范化，由重視建設到建設與管護并重，效果顯著，在治理黃土高原水土流失、促進生態環境保護和改善中發揮著不可替代的作用。

截至2019年11月，黃土高原共有淤地壩58 776座，其中大型壩5 905、中型壩12 169、小型壩40 702座，絕大部分位于丘陵溝壑區、高塬溝壑區。多沙區、多沙粗沙區、粗泥沙集中來源區是黃土高原水土流失最為嚴重的區域，分別布設淤地壩52 241、40 876、12 072座，分布密度顯著高于黃土高原地區平均分布密度。陜西、山西兩省的淤地壩最多，分別占57.99%、30.89%。黃土高原地區54.54%的淤地壩修建于1986年以前，多為群眾結合農業生產、基本農田建設自發修建的中小型壩，標準低，目前多已淤滿失效。黃土高原地區現狀淤地壩設計總庫容110.33億m3、淤積庫容77.50億m3，目前已淤積55.04億m3，剩余淤積庫容22.46億m3。其中，1986年以前、1986—2003年、2003年以后修建的淤地壩淤積率分別為72.57%、43.47%、18.74%，大型壩、中型壩、小型壩淤積率分別為38.59%、60.71%、64.19%。黃土丘陵溝壑區已淤滿大中型壩占黃土高原地區已淤滿大中型壩總數的93%。

2 淤地壩的作用與成效

2.1 抬高侵蝕基準面，減輕溝道侵蝕

淤地壩抬高侵蝕基準面，是有效減少重力侵蝕和保護土地資源的最直接手段。淤地壩不僅能通過攔泥淤地在溝道中形成錯落有致的人造小平原，降低溝道比降，而且能夠通過淤積壩地抬高侵蝕基準面，縮短坡長，增大坡面來水來沙落淤面積，改變坡溝系統的坡溝侵蝕和溝道的攔蓄特征，有效制止溝道下切和溝頭前進，減輕溝谷重力侵蝕，進而減少溝道侵蝕，并減少對塬(坡)面土地的侵蝕，對穩定當地耕地數量和確保糧食安全具有積極意義。據黃河水利委員會西峰水土保持科學試驗站對南小河溝流域3座淤地壩的測算，溝道比降由打壩前的11%～15‰下降到淤積后的0.5%～1.0‰。據黃河水利委員會綏德水土保持科學試驗站對王茂溝小流域某淤地壩自建壩以來歷次洪水沉積層面積、厚度的量測，建壩初期小流域侵蝕強烈，泥沙沉積量巨大，其后，當有大量泥沙沉積溝底、侵蝕基準面抬高后，流域侵蝕產沙呈明顯下降趨勢。據西安理工大學和中國水科院有關專家對王茂溝壩系研究結果，有壩溝道的洪峰流量僅為無壩溝道的15%左右，減蝕減沙量達50%～95%。

事實充分說明淤地壩建設對溝谷坡的穩定起到了一定的加強和鞏固作用，淤成的壩地可有效遏制淤積面以下的溝谷產沙，降低淤積面附近發生重力侵蝕的風險，而且壩內淤積厚度越大，對重力侵蝕的控制越為有利。可以展望的是，淤地壩的建設可以抬高溝道侵蝕基準面，且在黃土高原形成錯落有致的人造小平原。

2.2 攔截淤蓄，減少入黃泥沙

淤地壩是確保黃河下游河床不抬高的重要措施。“黃河為害，根在泥沙”，治理黃河的關鍵是解決來源于黃土高原千溝萬壑的泥沙問題。只有治理并有效控制溝道產沙，才能減少入黃泥沙、緩解并控制下游河床抬高的趨勢。在黃土高原大規模修建淤地壩，不但能攔蓄溝道本身產生的泥沙，而且能攔蓄坡面匯入溝道內的泥沙，從源頭上封堵了向下游輸送泥沙的通道，在泥沙的匯集和通道處形成了一道人工屏障。實踐證明，淤地壩工程是減輕黃河下游粗泥沙淤積、實現河床不抬高、保障黃河長治久安的關鍵措施，在小流域綜合治理中具有不可替代的作用。現狀各類水土保持措施年均減少入黃泥沙4.35億t，其中溝道工程減沙近50%。

2.3 防洪減災，保障下游安全

淤地壩為攔蓄洪峰發揮了明顯作用。以小流域為單元，治溝骨干工程控制，大、中、小型淤地壩結合，層層攔蓄，具有較強的削峰、滯洪能力和上攔下保的作用，能有效防止洪水泥沙對下游造成危害，保障人民生命財產安全。

2010年9月19日，山西省呂梁市突降大雨，局部降特大暴雨，店坪溝流域24座大中型淤地壩共攔蓄洪水537萬m3，流域溝道沒有形成較大洪水，有效保障了流域內及其下游群眾的生命財產安全。按照洪水量計算，如果沒有淤地壩攔蓄，店坪溝主溝大武段斷面洪水將超過堤頂約1 m，主溝水源村段河槽水深將超過河堤1.0～1.5 m，那么洪水將沖進兩岸農田和民房，給群眾的生命財產造成不可估量的損失。2013年7月22日，延安市遭遇百年一遇降水，強降雨超過30天，麻莊、碾莊小流域出現多處山體滑坡、窯洞坍塌等自然災害，但得益于壩系工程較好地發揮了層層攔泥、削峰錯峰作用，洪峰、淹沒范圍均較以往大大減小，最大程度地減少了對經濟社會發展和人民群眾生產生活的影響。

2.4 淤地造田，促進農業增產

淤地壩淤地造田，為區域高質量發展創造了條件。壩系建設，不僅可將原先要被洪水沖走的水土資源攔蓄在溝道內，使荒蕪、起伏不平的大小溝道成為良田，增加水土流失區的耕地面積，而且由于壩地攔蓄的都是小流域坡面流失下來的表土，含有大量的牲畜糞便、枯枝落葉等有機肥料，土壤肥沃、墑情好、耕作方便，是水肥條件良好的高產穩產基本農田。

據調查，一般壩地土壤的含水量、養分分別比坡耕地高80%、30%以上，產量更是坡耕地的6～10倍。陜北地區5.7萬hm2壩地，年產糧3億多kg，以僅占4%的耕地面積貢獻了20%以上的糧食總產量。這些都為優質耕地資源匱乏、貧窮落后的黃土高原地區保障糧食自給、鞏固脫貧攻堅成果及推進鄉村振興提供了堅實的基礎支撐。

2.5 調蓄洪水，增加新水源

淤地壩一定程度上解決了當地人畜用水困難問題。淤地壩攔蓄洪水泥沙，使水沙分離，化害為利。利用蓄水，補充當地工農業生產和發展水產養殖業用水，水資源得到合理利用，對水資源嚴重缺乏的黃土高原干旱、半干旱地區的群眾生產生活條件改善和當地產業調整發揮了重要作用。同時，淤地壩通過有效的滯洪，將高含沙洪水一部分轉化為地下水，一部分轉化為清水，通過泄水建筑物，排放到下游溝道，涵養了水源，方便了群眾的生產生活，改善了溝道植被的生長條件。

據統計，黃土高原地區約有2 854座淤地壩存在非汛期蓄水利用情況，在提供優質水資源、解決人畜飲水以及農業(植被)灌溉、水產養殖、綠色生態旅游等方面較有潛力。據調查，寧夏241座大型壩解決了46 188頭家畜的飲水難題，54座淤地壩蓄水灌溉農田面積1 700.4 hm2。陜西省麟游縣2座大型壩解決了當地6 000余人的安全飲水難題，為鞏固脫貧攻堅成果、推進鄉村振興奠定了良好基礎。綏德韭園溝小流域受益于完善的壩系，溝道常流水流量較以前增加2倍以上，基本解決了附近村莊的人畜飲水困難問題。

2.6 促進退耕還林，改善生態環境

淤地壩鞏固退耕還林成果，為區域生態保護提供支撐。壩地高產穩產，實現了少種多收，使農民群眾從長期形成的“越窮越墾、越墾越窮”的惡性循環和傳統的廣種薄收的生產方式中解放出來,大大提高了農民退出坡耕地的自覺性，保證了退耕還林還草“退得下、還得上、穩得住、可持續”，進而促進了區域植被恢復、生態環境持續向好轉變。

據調查，1 hm2壩地可促進6～10 hm2坡地退耕[1]，黃土高原淤成的8.5萬hm2壩地可促進51.3萬～86.0萬hm2坡耕地穩定退耕，為優化土地利用結構、調整農村產業結構、促進林草覆蓋度的提高提供了保障。陜西清澗縣老舍古流域，大力發展淤地壩后，退耕1 940 hm2，占原耕地面積的43.9%[1]。綏德縣王茂莊小流域，有壩地約27 hm2，在人口增加、糧食播種面積縮小的情況下，糧食總產卻連年增加，有效促進了大量坡耕地退耕還林還草[1]。

2.7 以壩代路，促進互連互通

淤地壩以壩代路，是鄉村道路的重要補充。黃土高原地區地形破碎，溝壑縱橫，尤其是黃土丘陵溝壑區和黃土高塬溝壑區，交通極其不便，嚴重影響當地社會經濟發展。在交通不便的偏僻山區，淤地壩壩頂成了連接溝道兩岸的橋梁，助力解決經濟發展“交通落后”這個瓶頸，便利了區域人流和物流，做到了互連互通，進而改變了人們的生產生活方式，為當地美麗鄉村建設奠定了基礎。

據統計，黃土高原地區壩路結合的淤地壩占13%，相當于建設近1萬座鄉村公路橋，切實方便了當地群眾的生產生活，促進了物資、文化交流和商品經濟的發展。甘肅省定西縣(現安定區)建成的淤地壩有90%以上已成為重要的交通道路[1]。陜西省靖邊縣青陽岔至橋溝灣路段內有8處大溝，都是以壩頂代替橋梁。

3 淤地壩安全風險及對水資源影響分析

淤地壩作為黃土高原治理水土流失的重要工程措施，在攔蓄徑流泥沙、調峰削能和利用水沙資源等方面發揮了積極作用，但受缺乏設計、設計有缺陷、投資不足等因素的影響，過去修建的部分大型淤地壩未設溢洪道、中型壩未設泄水及放水建筑物，施工質量不高。隨著淤地壩運行時間的增加，部分淤地壩存在滯洪庫容不足的現象，加之后期管護不到位問題的持續存在，淤地壩安全運行壓力較大。近年來，隨著淤地壩安全運用監管及“四不兩直”暗訪督查的持續加強，有效推動“三個責任人”、防汛預案等措施、責任落實，以及淤地壩除險加固工程的實施，在一定程度上緩解了淤地壩安全運行的風險和壓力。

3.1 部分淤地壩存在安全風險

20世紀70年代以前，黃土高原地區修建了大量的中小型壩和生產壩，但由于缺乏科學的規劃設計，防洪標準低，無控制性骨干工程，經過幾十年的運行，多已基本喪失繼續攔泥和蓄洪滯洪能力，在較大的暴雨洪水襲擊下容易垮壩失事。后期建設的淤地壩在超標準洪水條件下也存在垮壩風險。目前，黃土高原地區已認定病險淤地壩5 282座，其中下游有人員居住的456座。

經過不斷研究，總結經驗教訓，后期“以支流為骨架、小流域為單元，骨干壩和中小型壩相配套，建設溝道壩系”思路建成的壩系工程，提升了安全運行防御能力，扭轉了過去多次洪水淤積、一次較大洪水連鎖垮壩的現象。淤地壩多建在無人區的荒溝中，距離村莊較遠，下游居住人員較少，而且后期多選擇下游無居民點、學校、工礦、交通等重要設施，對下游群眾生命財產安全無嚴重影響的地方。從近年的潰壩案例來看，即便潰壩造成的危害也很小，無人員傷亡。

據調查，2016年8月16—18日，內蒙古達拉特旗西柳溝、罕臺川流域(孔兌)發生特大暴雨，最大降水量達到406 mm，部分淤地壩水毀嚴重，并有19座決口，但仍發揮了顯著的滯洪攔沙作用，無人員傷亡。發生決口的淤地壩，大部分泥沙仍留在庫區。與1989年“7·21”暴雨洪水、泥沙資料的對比分析表明，在最大24 h降雨量偏大、次洪量基本相同的情況下，洪峰流量只是1989年的40%，次洪輸沙量僅為15%，最大含沙量僅為9%[2]。2017年7月25—26日，陜西綏德大理河流域普降暴雨到大暴雨，綏德水文站測得建站以來實測最大洪水，但最大含沙量839 kg/m3，遠小于歷史最大含沙量1 400 kg/m3；在實地查看的20多座淤地壩中，沒有損毀的淤地壩基本沒有排沙，有損毀的淤地壩大多是溢洪道或排水設施旁沖了一條溝，呈現“淤積一大片，沖刷一條線”的特征。實例證明淤地壩攔沙量遠遠大于因損毀而下排的泥沙量，不會出現泥沙多年淤積、垮壩一次沖走的“零存整取”現象。

3.2 對流域水資源有微量影響

骨干壩和中型淤地壩運用初期，死庫容攔蓄徑流泥沙，壩前水面增加蒸發量和地下水補給，下泄水量減少；當水位超過臥管底部高程后，攔蓄的水量可通過臥管排入下游，在死庫容淤滿到攔泥庫容淤滿前，主要利用攔泥庫容調蓄水資源，對水資源的影響僅限于淤泥中含水量及蒸發損失。小型淤地壩影響僅在運行初期有攔蓄水量和產生水面蒸發損失。各類淤地壩在壩地淤成后，上游來水即來即排，對水資源的影響很小，但生產種植會增加用水量。

淤地壩建設因當地人畜飲水、生態用水、蒸發損失和地下水補給以及壩地用水等而導致減少入黃水量。據研究，黃土高原地區淤地壩2010年減少入黃水量約15.2億m3，預測2041年后減少入黃水量穩定在42.66億m3，約占黃河天然徑流量的8%～10%[3]。陜西省黃土高原地區淤地壩以不到2%黃河徑流量的耗用水，促進了區域農業增產、農民增收和農村經濟發展，鞏固了退耕還林成果，改善了生態環境，并減少了黃河下游輸沙用水，與之相比，效益比較高[4]。

總的來看，經過多年的建設和運行實踐，淤地壩發揮了生態、防洪減災、農業經濟發展、水資源補給、交通運輸等多方面的作用，促進了區域生態環境改善、群眾增產增收、互連互通，進而改變了人們的生產生活方式，淤地壩的建設符合黃河流域生態保護和高質量發展要求。盡管部分淤地壩存在損毀等安全風險問題，但損毀淤地壩的占比很小，其造成的危害也很小，不會造成人員傷亡，其攔沙淤泥和削峰減災作用仍然存在。經過近幾次局部強暴雨等極端條件下的考驗，說明淤地壩安全風險總體上可控。通過后期提高淤地壩建設標準、納入水利工程管理體系加強管護等，可以有效減少存在的風險和問題。關于淤地壩攔蓄水資源造成下泄水量少量減少問題，干旱缺水地區利用汛期自身區域產生水資源的少部分，緩解水資源緊缺局面，改善其生態生產生活條件，滿足當地人民群眾日益增長的美好生活需要，是有優先使用權和合情合理的。當地由此改善生態環境，減少了入黃泥沙，從全局角度看節省了因下游淤積需要的沖沙用水。

4 加強淤地壩建設及運行管理的措施

4.1 推動新建淤地壩和病險淤地壩除險加固

淤地壩的攔沙能力隨時間而衰減，仍要繼續修建淤地壩，以空間上的可持續性來彌補單個淤地壩時間上的不可持續性，才能有效攔減泥沙，控制水土流失，確保黃河下游河床不抬高。結合改善當地群眾生產生活條件，改善生態及人居環境、發展農村經濟、振興鄉村等，以侵蝕模數5 000 t/(km2·a)以上的多沙區為范圍，多沙粗沙區為重點、粗泥沙集中來源區為重中之重，大力建設淤地壩。

根據《黃土高原地區中型以上病險淤地壩除險加固工程實施方案》，黃土高原地區7省(區)共認定病險淤地壩5 282座，到2020年，病險嚴重、威脅下游安全的2 724座病險淤地壩除險加固工程全部完成。但在淤地壩運行過程中會不斷出現新的病險，防汛壓力逐漸增大。建議繼續開展病險淤地壩除險加固，多渠道籌措資金，進一步提高中央投資比例，建立穩定的加固配套機制。

20世紀70年代以前群眾修建的中小型淤地壩，建壩標準較低，目前約40%的大中型淤地壩已淤滿。對已淤滿的淤地壩(全部大型及半數中型壩共4 348座)，可通過增設泄洪溝、放水建筑物等措施，進行提質增效，保護壩體，提高壩地利用率。

4.2 提高建設標準，加強淤地壩安全運用管理

建議在工程設計中按壩體、放水建筑物和溢洪道“三大件”設計，充分考慮土地征占及補償問題，增加前期工作中的工程地質勘察費、招投標費，以及上壩道路建設等相關費用，逐項足額核定工程預算，確保工程高質量、高標準和順利實施。

將淤地壩納入水利工程管理體系，由中央統籌安排工程防汛和管護維修經費，建立穩定的經費保障機制，及時消除安全隱患，確保淤地壩安全運用和效益持續發揮。同時加強淤地壩安全管理，在具有上攔下保作用、下游有居民點及重要設施的骨干壩和中型淤地壩布設監控設施設備，建設監測預警系統，實時監測淤地壩的淤積和運行情況，切實保障淤地壩安全運行。

4.3 通過建設淤地壩，打造高質量生態片(帶)

實際運用中，為緩解人畜飲水困難，發展灌溉、養殖和植被建設，各地均不同程度存在淤地壩蓄水情況。建議對水資源匱乏、用水需求強烈的地區，在淤地壩未淤滿情況下，通過加強淤地壩蓄水利用的安全運用管理，根據洪水特點完善淤地壩防汛預案和淤地壩安全運用調度方案，嚴格執行蓄水紅線，在確保淤地壩安全運行條件下，允許利用淤積庫容進行蓄水。新建小流域壩系，建設高標準、高質量淤地壩，在有長流水的溝道可配套建設部分塘壩、澇池等蓄水設施，為鄉村振興、農業發展提供水資源補充，圍繞淤地壩打造生態示范片(帶)，促進區域生態改善，提供良好生態產品，造福當地群眾。

4.4 完善以淤地壩銷號退出機制為主的制度建設

建議對現有淤地壩開展普查，實行淤地壩注冊登記制度，建立淤地壩管理數據庫，加強維護，及時更新。逐步制定以淤地壩銷號退出機制為主的制度和標準，為規范淤地壩管理奠定基礎。如對已經淤滿、不再具有攔沙淤地功能的成為生產壩的淤地壩，建議明確處理意見，在采取技術評估、出具專家意見的基礎上予以銷號，不再納入淤地壩體系管理。