“7·26”暴雨调查对黄土高原水土保持工作的启示

党维勤，党恬敏，张 泉，李小兵，田金梅

(1.黄河水利委员会 绥德水土保持科学试验站，陕西 榆林 719000；2.黄土高原水土保持与生态修复国家林业局重点实验室，陕西 榆林 719000；3.黄河流域水土保持生态环境监测中心，陕西 西安 710021； 4.西北大学 城市与环境学院，陕西 西安 710127)

2017年陕西省绥德、子洲等地发生了“7·26”特大暴雨，最大降雨量达到252.3 mm，降雨时间超过24 h，多地遭遇短时强降雨，77个雨量站最大雨强超过30 mm/h，10个站超过50 mm/h，最大值达到60.4 mm/h，无定河绥德站7月26日5时5分洪峰流量3 290 m3/s，为1959年建站以来最大洪水，最大含沙量837 kg/m3，无定河白家川站7月26日9时42分洪峰流量4 480 m3/s，为1975年建站以来最大洪水，最大含沙量873 kg/m3。此次暴雨集中于黄河多沙粗沙区尤其是粗泥沙集中来源区，是黄土高原地区在改革开放以来尤其是城镇化和退耕还林(草)政策实施以来发生的一次覆盖面积、降雨强度较大的暴雨和水土流失事件，关于这次暴雨及其引发的水土流失问题的研究对于研究黄河中游黄土高原地区突出的水土流失问题具有重要的现实意义。

暴雨发生后，黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站(以下简称“绥德站”)开展了多次水土流失问题调研。选择暴雨引发灾情比较严重的绥德、子洲等地的一些典型小流域——清水沟、王茂沟、裴家峁沟、韭园沟、小河沟、岔巴沟等，它们都位于黄土丘陵沟壑区第一副区，地形、地貌、土壤、植被、水文、气象等自然条件相近，对它们在“7·26”暴雨后的洪水流量、土壤侵蚀、治理措施等进行对比，以分析黄土高原地区的水土流失治理现状和措施。根据各个流域的具体情况，调查内容有所区别，具体来说：清水沟流域重点对坡耕地侵蚀、淤地坝淤积情况进行调查；王茂沟流域重点对淤地坝及其坝系情况进行调查；裴家峁沟重点调查非治理对比沟、坡地经济林、沟道侵蚀等；韭园沟以调查治理对比沟、梯田措施、林草植被等为主；小河沟流域以调查坡地经济林、道路侵蚀等为主；岔巴沟流域以调查坡地经济林、沟道侵蚀、道路侵蚀、削坡填沟造地侵蚀、梯田措施等为主。

1 治理沟与非治理沟对比

1.1 基本情况

绥德站从20世纪50年代开始就按照治理沟与非治理沟对比的原则布置韭园沟(治理沟)和裴家峁沟(非治理沟)的径流泥沙观测。裴家峁沟流域和韭园沟流域相邻，1952年治理前两流域状况基本一致。裴家峁沟流域面积39.5 km2，多年来基本没有治理，治理度在40%左右，由于307国道贯穿整个主沟道，主沟道内没有淤地坝，仅在支沟内布设了18座淤地坝。韭园沟流域面积70.7 km2，经过60多年的生态建设，建成了以坝系为主的综合治理体系，初步治理面积5 603.26 hm2，包括建设“三田”1 991.72 hm2、造林2 795.29 hm2等，建设淤地坝214座，其中骨干坝28座、中型坝42座、小型坝144座，总库容4 236.52万m3，拦泥库容3 414.53万m3，可淤面积433.20 hm2，坝地面积与流域面积之比达到1/17，沟道坝系相对稳定，洪水泥沙不出沟。多年的生态建设使韭园沟流域的自然面貌发生了巨大变化，土地利用结构趋于合理，生态环境及农业生产条件得到明显改善，群众生活水平显著提高，流域治理程度接近75%，沟道形成了完整的坝系控制体系，是黄土高原地区为数不多的以完整坝系为主的治理典型。

1.2 “7·26”暴雨洪水泥沙对比

根据实测资料得到两流域“7·26”暴雨洪水泥沙的有关情况。韭园沟流域：降雨历时51小时20分钟，降雨量156.1 mm，洪峰流量36.14 m3/s，洪峰水位2.17 m(三角槽1.5 m、大断面0.67 m)，径流深18.39 mm，径流系数0.12，最大含沙量170 kg/m3，次洪水输沙模数1 914 t/km2。裴家峁沟流域：降雨历时36小时30分钟，降雨量156.7 mm，洪峰流量126.1 m3/s，最大水面宽30.1 m，实测最大流速3.85 m/s，径流深45.50 mm，径流系数0.29，最大含沙量382 kg/m3，次洪水输沙模数7 595 t/km2。可以看出，两流域在“7·26”暴雨过程中降雨量相差不大，但相比裴家峁沟，韭园沟洪峰流量减少了71.34%，最大含沙量减少了55.50%，这正是得益于韭园沟比较完整的沟道坝系建设。韭园沟流域内有大大小小的淤地坝共计214座，洪水来临时经过淤地坝层层拦蓄，洪峰被逐步削减，避免了洪水陡涨陡落，沟口洪水流量和含沙量也大大降低。

综合数据对比和现场考察我们发现，韭园沟流域经过多年的山水田林路综合治理，从坡面到沟道形成了黄土高原小流域立体防护体系，减灾效果明显：建设的乔、灌、草相结合的生态经济型水土保持防护体系，可以有效减轻暴雨对地面的击溅侵蚀，降低了径流流速，减缓了径流对表层土的冲刷，发挥了林草措施特有的水土保持和生态屏障功能；水平梯田、水平沟、水平阶等相结合的坡面防护体系，延长了降雨径流的产汇流时间，降低了洪峰流量，发挥了坡面工程措施的水土保持作用；以沟道谷坊、淤地坝、塘坝、蓄水池等组成的蓄水拦沙工程体系不仅分段节节延缓洪峰，而且拦蓄了部分水量和泥沙，有效降低了沟道洪峰流量，减少了含沙量。可以看出，韭园沟流域水土保持综合治理不仅水土保持作用巨大，而且减灾效果显著，进一步证明了淤地坝等水土保持措施在拦沙淤地方面的重要作用。

2 土壤侵蚀对比

选择清水沟、小河沟、裴家峁沟、岔巴沟等小流域开展调查，对坡面侵蚀、沟道侵蚀、道路侵蚀、削坡填沟造地侵蚀等进行对比，分析“7·26”暴雨洪水造成的土壤侵蚀情况及危害。

2.1 坡面侵蚀

“7·26”暴雨发生后，我们对清水沟、小河沟、裴家峁沟、岔巴沟等地的坡面侵蚀情况进行了调查，根据焦菊英研究员对清水沟小流域21个坡耕地样方的调查结果，清水沟坡耕地上主要种植马铃薯、黄豆、红小豆、糜子、谷子等，受人类耕作活动影响，坡耕地土壤侵蚀严重，地表分布有大量的侵蚀细沟，个别地段还存在浅沟，成为水土流失的主要来源，暴雨发生后侵蚀模数达到15 000～30 000 t/km2，严重处甚至达到110 000 t/km2[1]。小河沟、裴家峁沟、岔巴沟等地的坡地多种植以红枣、苹果、梨、杏、桃等为主的经济林，受人类活动影响，坡地经济林不仅存在细沟侵蚀(有的细沟深度接近20 cm)，而且浅沟也比比皆是，侵蚀模数达到10 000～25 000 t/km2，个别地方侵蚀非常严重，如在裴家峁沟沟掌右岸的坡地苹果林形成了较大的浅沟，大有向切沟发展的趋势。

2.2 沟道侵蚀

黄土高原地区沟道侵蚀也非常严重，不仅会发生沟道下切、沟岸扩张、沟头前进等，而且在暴雨发生后相当长一段时间内重力侵蚀异常严重，普通的泻溜、滑塌、崩塌、滑坡等随处可见，大量泥沙进入沟道，为水土流失提供了物质来源。“7·26”暴雨发生后，引发了3次大的滑坡，共造成5人死亡，分别是：8月4日22时绥德县满堂川乡靳家沟村发生山体坍塌，造成1人死亡；10月24日21时左右榆林市横山区波罗镇宋家洼村发生山体滑坡，造成2人死亡；11月26日榆林市子洲县驼耳巷乡发生山体滑坡，造成背靠山体的1户村民住房和羊圈被压塌，夫妻俩被埋身亡。

2.3 道路侵蚀

在黄土高原地区，生产道路和田间道路施工完成后形成的土质路面、路堑和路基边坡容易产生水土流失，即使是柏油和水泥路面的生产道路，路堑边坡非常陡峭，路基边坡也很陡，加之道路截排水设施不够完善，在暴雨情况下冲刷非常严重，要计算侵蚀模数的话，应该是黄土高原地区侵蚀最严重的地段。我们对小河沟、岔巴沟等流域进行了调查。在小河沟流域高家沟村，我们发现1个在土质道路路面上侵蚀形成的长、窄、深的冲沟，深达6 m以上，宽0.5～0.8 m，局部达2.8 m(路面宽度3 m)，长20多m。在岔巴沟流域，我们看到1条混凝土路面的路基边坡处被冲出了1个宽5 m、长30多m、深2～3 m的冲沟，水土流失导致其下部的治沟工程和拦挡措施损毁，危害非常严重。

2.4 削坡填沟造地侵蚀

削坡填沟造地是近年来国土部门在黄土丘陵沟壑区特殊地貌上开展的一种沟道整治措施。我们在岔巴沟流域调查发现，“7·26”暴雨发生后，洪水对2015年实施的削坡填沟造地工程冲刷非常严重，冲沟大的长25 m、宽7.5 m、深8 m，冲刷比相同沟道淤地坝坝地内严重得多。冲刷形成的土地与淤积形成的土地看上去相似，但实质不同：削坡填沟造地形成的土地是削坡下来的，而坝地的土地是淤积起来的，其密实度不同，土壤肥沃情况也不同；同时，两者拦挡措施不同，淤地坝施工时要开挖基础，与沟道紧密结合，碾压要求严格，而削坡填沟造地拦挡工程还没有相应的规范。因此，削坡填沟造地和淤地坝水土保持效果差异非常明显。

3 治理措施对比

选择王茂沟、清水沟、韭园沟、小河沟、岔巴沟等小流域开展调查，对淤地坝、梯田、林草植被等措施的水土保持效果进行对比，分析“7·26”暴雨洪水造成的土壤侵蚀情况及危害。

3.1 淤地坝

我们选择王茂沟、清水沟、小河沟、岔巴沟流域的淤地坝进行详细调查。王茂沟是韭园沟中游左岸的一级支沟，流域面积5.97 km2，主沟长3.75 km，平均比降2.7%，沟壑密度4.31 km/km2，共有淤地坝23座，其中骨干坝2座、中型淤地坝5座、小型淤地坝16座，也是一个以坝系为主的治理典型。从水土保持情况分析，王茂沟流域整体得到了治理，水土流失基本得到控制，土地利用及产业结构趋于合理，人民生活水平有所改善。“7·26”暴雨发生后，王茂沟流域降雨历时12小时，降雨量179.6 mm，洪水最大流量24.261 m3/s，洪峰水位2.5 m，最大含沙量382 kg/m3，次洪水输沙模数5 965 t/km2。通过淤积调查，23座淤地坝拦蓄泥沙总量10.75万t，加上输沙模数，流域内侵蚀模数达到2.4万t/km2。从调查结果可以发现，流域内2座骨干坝起到了非常大的控制作用，但是也有3座中型淤地坝和8座小型淤地坝被毁坏，6座小型淤地坝淤满，亟待开展淤地坝除险加固工作。此外，我们在其他流域的调查中也发现了类似的情况：在清水沟调查了3座大中型淤地坝，其中2座淤地坝损毁；在岔巴沟调查了4座大中型淤地坝，都完好，调查了2座小型淤地坝，其中1座冲毁、1座淤满；在小河沟调查的大中型淤地坝中1座淤满，小型淤地坝中1座被冲毁。

在黄土高原的沟道中兴建谷坊、淤地坝，能够拦蓄上游来沙，拦截部分径流，降低洪峰流量，减轻洪水危害，避免下游河道淤积和洪水猛涨，保护人民生命财产安全[2]。根据刘晓燕等的研究结果，至2011年潼关以上现状5 470座骨干坝中有4 397座仍有拦沙功能，它们基本上为20世纪80年代建成的骨干坝；现有52 444座中型淤地坝中，只有20世纪90年代以来建成的6 371座仍有拦沙能力[3]。因此，真正有效拦截泥沙的淤地坝只是少数的骨干坝，而中小型淤地坝中90%左右都失去了拦沙功能或已经变为病险坝。因此，病险淤地坝除险加固已成为今后黄土高原地区水土流失治理中亟待解决的问题之一。

3.2 梯田

我们对岔巴沟、韭园沟等流域的梯田进行了调查。在调查中发现梯田主要可以分为两种类型：一种是建设于20世纪50—70年代的人工老旧梯田，另一种是2000年至今机械修筑的宽幅梯田。人工老旧梯田修建时间较早，通常田面较窄，经过长时间的耕作，已完全没有田埂，田面一般情况下也不水平，甚至向外倾斜，形成局部坡度，田坎侵蚀比较严重，形成很多平行的细沟。比如在岔巴沟，我们看到的主要是人工老旧梯田，一般情况下田面宽度在5 m左右，最窄处2 m，最宽10 m，田坎高度在2 m左右，没有田埂，侵蚀较为严重，出现了田面侵蚀细沟，田坎侵蚀沟也非常多，大部分地方已经形成了一种特有的景观，这些人工老旧梯田如不进行必要的改造，未来将成为黄土高原地区水土流失较严重的地块。而机械修筑的梯田，一般情况下田面较宽，平均宽度在10 m左右，最宽的30 m，最窄的也在5 m以上，田坎平均高3 m，一般有一些田埂，田面比较水平或向内倾斜。比如我们在韭园沟蒲家洼2003年修筑的机修梯田上调查发现，梯田土壤侵蚀较轻，基本没有发现因为田面产汇流造成的较大侵蚀，只是在生产道路处由于集中排水而产生了一些细沟侵蚀。这说明高质量的机修宽幅梯田是治理坡耕地水土流失有效的工程措施，其蓄水、保土、增产作用十分显著[4]，同时通风透光条件较好，有利于作物生长和营养物质的积累。

3.3 林草植被

我们对韭园沟、王茂沟、清水沟等地的林草植被及其水土保持效应进行了调查。从调查结果可以看出，水土流失治理林草地和水土保持生态修复地都在流域水土保持中起到了良好的作用。比如：韭园沟流域水土流失综合治理中主要的树草种为油松、侧柏、杨树、桑树、柠条、紫穗槐、紫花苜蓿等，配合赖草、茭蒿、蒙古蒿、角蒿和狗尾草等草本植物，加上一些水平沟、水平阶、鱼鳞坑等整地工程，地表植被覆盖明显增加，林草植被覆盖率达到48%[5]；在王茂沟上游的造林种草地上，林草长势较好，枯落物较多，土壤侵蚀轻微，有的地方已经没有水土流失了[6]；清水沟的正沟流域通过自然恢复林草植被，主要生长的有茭蒿、铁杆蒿、达乌里胡枝子、猪毛蒿、狗尾草等野草，还有柠条、酸枣、枸杞等灌木，植被恢复较好，林草覆盖率较高，没有观察到严重的土壤侵蚀情况，现有土壤侵蚀以鳞片状剥蚀为主，局部出现了少量细沟。

可见“7·26”暴雨中，林草措施有效地拦截了降雨和径流，乔木树冠既减轻了雨水冲刷又拦截了部分雨水，同时地面覆盖的草本植物减缓了地表径流的产汇流，降低了雨滴击溅侵蚀，拦蓄了一定的泥沙，保护和固定了坡面表层土，提高了土壤抗冲能力。

4 思考和建议

当前从黄河下游输沙量的变化趋势看，黄土高原地区的生态建设刚刚走上良性循环的起步阶段，但从“7·26”暴雨产生的水土流失情况看，黄土高原水土流失面广量大，防治任务依然艰巨，生态环境恶化尚未得到根本遏制。因此，笔者依据大量调查结果，根据当前城镇化、农村现代化和生态文明建设等新形势，对黄土高原地区水土流失治理提出了如下建议。

(1)开展坡耕地、坡地经济林治理。坡耕地和坡地经济林在黄土丘陵沟壑区分布较多，且水土流失相当严重，是下一阶段需要治理的重点。

(2)加大老旧梯田改造和田间道路整治。黄土高原梯田水土流失问题主要集中在老旧梯田田面和梯田与田间道路结合部位，建议进行老旧梯田改造，同时对田间道路尤其是路堑和路基边坡开展重点治理。调查中还发现，许多地方出现了不少的撂荒梯田。一边是多部门开展坡改梯，一边是不少梯田被撂荒，这需要相关部门加强土地利用调查，建立黄土高原梯田信息数据库，以合理利用土地。

(3)从流域角度开展淤地坝坝系工程建设。削坡填沟造地不但土地冲毁严重，而且造成道路冲毁、山体扰动面崩塌和局部滑坡，而多年来的治理实践证明淤地坝是适合黄土高原地区的重要的水土保持措施。当前黄土高原地区的淤地坝工程仅仅开展病险坝除险加固是远远不够的，应该站在流域的角度，系统、科学地分析流域中哪些淤地坝要加固，哪些要恢复，哪些要加高，哪些要整治，哪些要放弃，从而真正解决整个流域的沟道拦沙问题。针对淤地坝大量淤满和运行管护中存在的问题，需要形成有效的淤地坝管理机制，增加维护费用，建立大修基金。

(4)开展黄土高原适宜树草种及其植被演替研究。在黄土高原地区这样的自然环境尤其是较为干旱的情况下，自然环境到底能有多大的承载能力，人工造林种植密度多大适合，现在种植的侧柏和油松会不会出现20年前刺槐大面积死亡的情况[7]，以及植被的改造和更新问题，都需要进行深入研究。

(5)加强封禁治理，强化水土保持自然修复。对适宜地区稀疏植被采取封禁治理，利用自然修复能力，辅以人工补植和抚育管理，促进植被恢复，控制水土流失。

(6)增加治理投资，科学管护水土保持设施。黄土高原地区自然环境较差，不利于作物生长，农民收入低，要想充分发挥农民群众在维护水土保持设施方面的积极性，需要国家和地方加大投资力度，制定科学的管护方法。

(7)开展治理模式和新技术研究。随着经济的快速发展，在当前黄土高原地区农业发展现状和生态文明建设要求下，原来提出的一些小流域治理模式已经和当前的形势发展不相适应，因此建议按照大规模农业发展模式、特色经济发展模式等开展相关水土保持研究，不断探索有效控制土壤侵蚀、提高土地综合生产能力的水土保持措施。此外，建议加强水土保持新技术研究，比如采用一些新的治理材料、造林技术、生态修复措施等，从而有效开展水土流失治理。