黄土高原地区淤地坝建设战略思考

2020-09-17刘雅丽王白春

中国水土保持 2020年9期

刘雅丽，王白春

(黄河上中游管理局西安规划设计研究院，陕西西安 710021)

黄土高原地区是我国水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区之一，水土流失面积之广、强度之高、危害之大堪称世界之最，是黄河泥沙的主要来源区。而淤地坝是黄土高原地区人民群众在长期同水土流失斗争实践中创造的一种行之有效的既能拦截泥沙、保持水土，又能淤地造田、增产粮食的水土保持工程措施，经历了由自发到有组织进行，由试验示范到全面推广，由单坝到合理布设大型坝和中小型坝的小流域坝系等发展阶段，在拦泥保土、减少入黄泥沙、防洪减灾、淤地造田、巩固退耕还林(草)、保障生态安全、促进粮食生产和水资源合理利用及经济社会稳定发展等方面发挥了重要作用，是黄土高原水土流失综合治理的关键措施之一。近年来，随着经济社会的发展，淤地坝建设成本大幅提高，加之大批农村劳动力向城镇转移，结合人们对淤地坝安全的迫切需求，为适应这一时期的发展，淤地坝投资转向以病险淤地坝除险加固为主的阶段，黄土高原七省(区)新建淤地坝数量大大减少。随着习总书记“有条件的地方要大力建设旱作梯田、淤地坝等”新的建设思路及黄河流域生态保护和高质量发展的新要求的提出，黄土高原地区淤地坝建设迎来了新的挑战和机遇。

1 淤地坝现状

1.1 淤地坝建设情况

截至2019年11月统计，黄土高原地区共有淤地坝58 776座，其中大型坝5 905座、中型坝12 169座、小型坝40 702座，分别占淤地坝总数的10.05%、20.70%、69.25%。多沙区、多沙粗沙区、粗泥沙集中来源区是黄土高原地区水土流失重点区域，其淤地坝数量分别为52 241、40 876、12 072座，各占黄土高原地区淤地坝总数的88.88%、69.55%和20.54%，见表1。

表1 黄土高原地区水土流失重点区域淤地坝统计

淤地坝主要分布在陕西、山西两省，分别占黄土高原地区淤地坝总数的57.99%和30.89%，见表2。

表2 黄土高原地区各省(区)淤地坝现状统计

1.2 淤地坝除险加固情况

根据《黄土高原地区中型以上病险淤地坝除险加固工程实施方案》，七省(区)病险淤地坝除险加固工程共涉及5 282座病险淤地坝，其中大型坝3 025座、中型坝2 257座。目前，一期工程正在实施，二期工程尚未启动，下达计划1 999座，已完成1 484座(见表3)。在除险加固工程实施过程中，由于贫困县涉农资金整合、前期工作滞后、工程占地补偿不能及时落实等原因，造成500多座坝的除险加固工程未能按期完工。

表3 黄土高原病险淤地坝除险加固情况统计座

1.3 淤地坝淤积情况

以2011年第一次全国水利普查的5 655座大型坝和2008年淤地坝安全大检查的10 556座中型坝实测数据为本底，采用2015年延安市8 797座、2016年鄂尔多斯市1 513座、2016年宁夏回族自治区1 116座、“十二五”国家科技支撑计划156座、2017年中国黄河保护基金212座共11 794座淤地坝淤积实测数据，对本底数据进行更新、校核与补充完善，得到淤地坝淤积实测样本15 776座，其中骨干坝4 744座、中型坝10 165座、小型坝867座。为摸清淤地坝淤积现状，科学分析淤地坝运行状态，引入了淤积率的概念，即淤积量占总库容的百分比，作为表示淤地坝淤积程度的物理量。结合2019年各省(区)统计上报的资料，推算黄土高原地区淤地坝淤积情况。

1.3.1 总体淤积情况分析

黄土高原地区淤地坝已淤满41 008座，占总数的69.77%。现状淤地坝设计总库容110.33亿m3、淤积库容77.50亿m3，目前已淤积55.04亿m3，实际淤积率为49.89%。其中，1986年以前、1986—2003年、2003年以后修建的淤地坝淤积率分别为72.57%、43.47%、18.74%，见表4。

表4 黄土高原地区淤地坝淤积情况统计

1.3.2 水土流失重点区域淤积情况分析

按照水土流失重点区域分，多沙区、多沙粗沙区、粗泥沙集中来源区大中型淤地坝已淤满数量分别为6 975、6 668、3 287座，各占区域大中型淤地坝总数的43.06%、51.99%、68.71%，具体见表5。

表5 黄土高原地区水土流失重点区域大中型淤地坝淤积情况统计

1.3.3 各省(区)淤积情况分析

根据统计数据分析，黄土高原地区已淤满淤地坝主要分布在陕西、山西两省，分别占淤满坝总数的60.99%、34.63%，具体见表6。

1.4 淤地坝拦沙能力分析

据统计分析，现状各类水土保持措施年均减少入黄泥沙4.35亿t。截至2019年，黄土高原地区淤地坝已建总数为58 776座。通过淤地坝建设，区域的水土流失得到了初步治理，沟岸扩张和沟头前进得到了遏制，沟壑发育得到了控制，局部小气候明显改善。根据《黄土高原地区水土保持淤地坝规划》(2003年)，结合国家“十二五”科技支撑计划《黄河水沙调控技术研究及应用成果》，综合分析，确定沟道工程减沙能力占总减沙能力的50%。

表6 黄土高原地区各省(区)淤地坝淤积情况统计

通过淤积情况分析，现状坝剩余淤积库容22.46亿m3，到2035年，平均每年还可拦沙2.02亿t，即现有淤地坝到2035年仍可基本实现年均减少入黄泥沙2.18亿t(4.35亿t的50%)的减沙能力。

2 淤地坝建设面临的挑战

2.1 水土流失问题依然严重

据2018年全国水土流失动态监测成果，黄河流域水土流失面积为26.96万km2，黄土高原地区水土流失面积24.15万km2。经过长期的水土保持工作，黄土高原地区水土流失得到有效治理，环境有所改善，土壤侵蚀强度有所降低，侵蚀模数总体有所减小，但黄土高原地区水土流失依然严重。

2.2 投入不足，规划落实不到位

由于淤地坝建设的大部分地区地方财政困难，群众生活贫困，地方自筹能力较差，且淤地坝单坝建设所需投资增加，而国家对淤地坝建设的投入又有限，每座大型坝仅补助60%～70%，中型坝仅补助40%～50%，配套资金难以落实，因此部分坝系规划无法实施。

2.3 工程设计标准低，设施不完善

据统计，黄土高原地区现有淤地坝一半以上修建于1986年以前，这些淤地坝大多数设计标准低或由农民自发修建，骨干坝多数未设溢洪道，中型淤地坝大部分属无泄水和放水建筑物的一大件工程，俗称“一口吞”或“闷葫芦”工程。这些工程配套设施不完善，存在极大安全隐患，一旦失事，将严重影响下游人民群众生命财产安全。

2.4 现状淤地坝功能不满足需求

据调查，黄土高原地区现有淤地坝在人畜饮水、农业(林草)灌溉、水产养殖及绿色生态旅游等方面效益显著。随着社会进步，人民群众对水资源需求越来越迫切，干旱缺水地区尤为强烈，然而受淤地坝设计标准、规范及运行管理办法的限制，按规定蓄水远远不能满足当地群众对水资源的需求，已成为工程利用、效益提高的主要制约性因素。

2.5 建管体制不健全，后期管理不到位

黄土高原地区部分淤地坝经过多年运行，出现老化失修、缺少溢洪道、放水建筑物堵塞损坏等现象，日常管理存在薄弱环节，成为病险坝，已经影响了工程的运行与坝体的安全，同时也对下游影响范围内人民群众生命财产造成安全隐患。此外，淤地坝管理管护机制尚未有效建立，淤地坝建设区域多为贫困县，地方财政十分困难，难以落实管护和应急管理经费，监测预警系统不完善，应急管理工作不到位，给防汛和安全生产工作造成了被动局面。

3 淤地坝建设在黄土高原生态保护和高质量发展中至关重要

3.1 淤地坝建设是全面建设小康社会的需要

淤地坝是控制沟道水土流失的主要措施，能就地拦截泥沙，形成高产稳产的基本农田，既能改善农业生产条件，又可以解决交通困难，促进城乡贸易；通过有效滞洪，可调节汛期洪水，使水资源得到合理利用，解决当地生产用水问题，发展灌溉等；淤地坝建设还可以吸收农村劳动力就业，拉动内需，实现群众的脱贫致富奔小康。因此，加快黄土高原地区淤地坝建设，对促进地方经济发展和群众脱贫致富，全面建设小康社会具有重要的现实意义。

3.2 淤地坝建设是改善生态环境、巩固和扩大退耕还林还草成果的需要

淤地坝建设形成了旱涝保收、稳产高产的基本农田和饲料基地，使农民由过去的广种薄收改为少种高产多收，促进了农村产业结构调整，为发展经济创造了条件，解除了群众的后顾之忧，与国家退耕政策相配合，能够保证现有坡耕地“退得下、还得上、稳得住、能致富”，为实现美丽乡村、绿水青山创造了条件。

3.3 淤地坝建设是实现黄河长治久安的需要

黄河的根本问题是泥沙。黄土高原地区，特别是21.2万km2的多沙区是黄河泥沙的主要来源地。只有加快黄土高原地区，特别是多沙粗沙区的水土保持生态环境建设，制止该区大量的粗泥沙进入黄河，下游河道淤积才能得到根本性缓解。作为黄河水沙调控体系的重要组成部分，淤地坝能抬高侵蚀基准面，稳定沟床，有效制止沟底下切和沟岸扩张，减轻沟道侵蚀，控制水土流失，减少入黄泥沙，是水土保持生态建设的重要措施。根据现有淤地坝的拦沙效益，通过大中小型淤地坝合理配置的沟道坝系建设，辅以其他水土保持治理措施，能够实现到2035年减少入黄泥沙6亿t以上的目标。加快黄土高原地区的淤地坝建设是实现黄河“四个确保”，保障黄河长治久安，促进全流域高质量发展，改善人民群众生活，建设幸福河的重要举措。

4 淤地坝建设整体格局

4.1 新建淤地坝

4.1.1 适宜区域

根据2018年水土流失遥感数据，黄土高原地区水土流失面积有所下降，侵蚀模数5 000 t/(km2·a)以上的水土流失面积也相应减少，但侵蚀模数在5 000 t/(km2·a)以上的水土流失面积集中在多沙区，说明多沙区仍是黄土高原地区水土流失最为严重的区域，且是黄河泥沙主要来源区；黄土高原多沙区土层深厚，黄土广布，具有质地均匀、结构疏松、透水性强、易崩解、脱水固结快等特点，是良好的筑坝材料，可以就地取材，且该区域地形破碎，沟道分布较广，具备淤地坝建设的地形条件。因此，在黄土高原地区的多沙区，特别是粗泥沙集中来源区继续实施以支流为骨架、以小流域为单元的拦沙减沙体系尤为重要。

4.1.2 建设潜力

结合多沙区沟壑密度、水土流失状况等自然条件，根据各侵蚀分区的面积和多年平均侵蚀模数，计算出黄土高原多年平均总侵蚀量为25亿t；按照各侵蚀分区的20年侵蚀量和中小型淤地坝平均单坝淤积库容15万t，计算出各分区应布设的淤地坝数量为33.4万座；再根据大型坝与中小型淤地坝平均配置比例，计算出黄河流域黄土高原地区大型坝应为6.2万座，中小型淤地坝应为27.2万座。下一阶段，淤地坝全部布设在多沙区，核减侵蚀强度在中轻度以下区域的淤地坝建坝潜力，确定多沙区淤地坝建设潜力为23.2万座，见表7。

表7 多沙区淤地坝建设潜力分析

参考陕西省、山西省近年来公路、矿产覆压及其他基本建设活动对淤地坝建设的影响，将多沙区建坝潜力核减10%，计算出实际可能的建坝数量为20.9万座，其中大型淤地坝3.4万座、中小型淤地坝17.5万座。根据建设潜力分析，黄土高原可建坝潜力巨大，下一阶段应结合黄河减沙、乡村建设、经济社会发展需求，合理布设淤地坝建设规模。

4.1.3 统筹规划，科学设计

淤地坝建设是一项关乎中国北方生态环境、减少黄河中下游泥沙、增加耕地储备、保障粮食安全的生态保护工程，不是“小打小闹”所能解决的[1]。下一步建设中，应坚持以多沙区为目标、多沙粗沙区为重点、粗泥沙集中来源区为重中之重，统筹安排淤地坝建设；坚持以干支流为骨架，以小流域为单元，因地制宜，科学配置，合理布局；坚持与区域经济社会发展相结合，生态、经济和社会效益相统一；坚持综合治理、系统治理，沟坡兼治；坚持以建设管理体制与机制的创新促进淤地坝建设的良性发展，实现黄河长治久安。

在拦沙需求分析的基础上，考虑多沙区、各省(区)侵蚀强度在5 000 t/(km2·a)以上的水土流失面积、沟道密度及现状淤地坝情况，结合各省(区)需求、近年已建淤地坝及现有建设投资的可能性等情况，确定各省(区)多沙区新建淤地坝规模。

为实现到2035年沟道年新增减沙1亿t的目标，需建设大型淤地坝3 100座；大型淤地坝和中小型淤地坝配置比例采用1∶4左右，需配置中小型淤地坝1.27万座。即：2020—2035年，确定应新建淤地坝1.58万座，其中大型淤地坝3 100座、中小型淤地坝1.27万座，具体见表8。

表8 黄土高原地区淤地坝建设布局(2020—2035年) 座

4.2 淤地坝除险加固和提升改造

黄土高原地区现有淤地坝主要是20世纪70年代以前建设的，大多为群众修建的中小型淤地坝，缺少统一规划和科学设计，所建淤地坝标准较低，部分淤地坝蓄水拦沙的能力丧失。同时，在淤地坝运行过程中会不断出现新的病险，淤地坝淤积库容会淤满，防汛压力也会逐渐增大。因此，继续推进病险淤地坝除险加固，是促进淤地坝工程效益持续发挥、确保人民生命财产安全的有效措施。根据《黄土高原地区中型以上病险淤地坝除险加固工程实施方案》，黄土高原地区七省(区)认定的病险淤地坝共计5 282座，目前一期工程正在实施(下达计划1 999座，已完成1 484座)，二期工程3 283座(表9)尚未启动，按照实施方案，到2025年全部实施完成。

根据2019年11月完成的黄土高原地区淤地坝调研分析，目前有7 305座大中型淤地坝已淤满，其中有60%的淤地坝蓄水拦沙能力丧失，可通过坝体加高、增设放水建筑物和溢洪道对已淤满淤地坝提质增效。到2035年，需完成淤地坝提质增效规模4 348座，其中大型淤地坝1 390座、中型淤地坝2 958座，具体见表10。

表9 黄土高原地区中型以上淤地坝除险加固工程二期规模座

表10 黄土高原淤地坝提质增效规模(2020—2035年) 座

4.3 发挥淤地坝蓄水功能，加强淤地坝蓄水安全运用管理

《黄土高原地区水土保持淤地坝建设管理办法》规定，严禁淤地坝蓄水运用。但在淤地坝实际运用中，为缓解当地人畜饮水困难，发展灌溉和养殖，各地均不同程度存在淤地坝蓄水情况。根据对鄂尔多斯市淤地坝建设意愿调查，52份调查问卷中，有50份有蓄水需求，占调查总数的96.2%。建议对水资源匮乏、用水需求强烈的地区，在未淤满情况下，允许利用淤积库容进行蓄水，充分发挥淤地坝拦泥蓄水效益。

要满足淤地坝蓄水需求，就必须提高淤地坝建设标准。此外，各地水行政管理部门应加强对淤地坝蓄水利用的安全运用管理，根据洪水特点完善淤地坝防汛预案和淤地坝安全运用调度方案，严格执行蓄水红线，确保淤地坝安全运行。新建小流域坝系，在有常流水的沟道可配套部分塘坝、涝池等蓄水设施，为乡村振兴和农业发展提供水资源保障。内蒙古鄂尔多斯市就根据区域地形地貌及当地群众用水需求，因地制宜提出了“一坝一塘，引水上梁”的水资源利用模式，利用坝拦蓄径流洪水，通过坝下渗流补给塘，利用塘中水，采取各种节水措施(深埋塑料管、喷灌等)发展农牧业生产并解决人畜饮水，是一种提高水资源利用率的水资源开发模式，可为当地居民人畜饮水安全提供重要保障。