陕西省黄河流域淤地坝建设研究

王启龙

(陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075)

引言

2019年9月，习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上发表了重要讲话，对黄河流域生态保护和高质量发展利害关系进行了深刻阐述。习近平总书记强调，黄河的问题表象在黄河，根本在流域，要紧紧抓住水沙关系调节这个“牛鼻子”，明确指出黄河流域应突出抓好水土保持和生态环境治理，建议有条件的地区建设和发展淤地坝工程[1]。

陕西省黄河流域地质环境复杂，生态脆弱，水土流失严重。淤地坝工程能够有效滞洪削峰、保持水土、拦截泥沙、淤地造田[2]。通过修筑淤地坝，不仅改善了地区生态环境，而且带动了当地经济社会的可持续发展。据统计，截至2020年底，仅榆林市绥德县，建成淤地坝2900余座，淤地面积3700hm2，淤地产粮4500kg·hm-2左右，高的可达10000kg·hm-2，是当地坡耕地的7倍。另外，淤地坝建设后，在未淤满前，还可有效拦洪蓄水，帮助解决一些干旱地区农业灌溉和生活用水等问题。淤地坝建设已成为支撑陕北黄土高原地区生态保护、经济发展、脱贫致富的有效途径。

近些年，关于淤地坝建设和研究理论得到了快速发展。郭晖等[3]通过SWAT模型研究了淤地坝对于流域径流量和输沙量的影响，证明淤地坝能够有效拦截泥沙、滞洪削峰。刘静等[4]以砒砂岩地区黄河中游黄甫川流域淤地坝作为研究对象，从建设规模、建设标准、新材料应用等几个方面系统阐述了当前淤地坝建设中存在的问题，并给出了对应的思考建议。温爱存[5]以麦积区席子沟流域淤地坝，对于淤地坝设计标准、工程布设、库容断面确定、溢洪道建设等方面进行了阐述，并进行了效益分析。随着国家和陕西当地政府对于淤地坝建设的重视，陕西黄河流域淤地坝建设也得到了快速发展，本文结合陕西省黄河流域基本情况和淤地坝存在问题研究，分析了陕西省黄河流域淤地坝建设需求，为陕西地区淤地坝建设提供参考。

1 项目区基本情况

1.1 陕西省黄河流域概况

陕西省黄河流域总面积13.24万km2，占全省总面积20.56万km2的64.4%，其中水土流失面积7.94万km2。涉及榆林、延安、渭南、咸阳、铜川、西安、宝鸡、商洛、杨凌等9个市(区)78个县(市、区)。根据地貌类型和侵蚀方式，可划分为长城沿线风沙区(面积11363km2)、陕北丘陵沟壑区(面积60568km2)、高原沟壑区(面积42506km2)、渭河台塬阶地区(面积15371km2)[6]。

1.2 陕西省黄河流域水土保持概况

陕西省地处黄河中游、黄土高原腹地，水土流失严重，土壤侵蚀类型多样，虽然国土面积仅占全国的1/50，但土壤流失总量占到全国的1/5，全省水土流失面积11.9万km2，占国土面积的57.8%。陕北黄土高原是黄河多沙粗沙集中来源区，黄河中下游河道淤积的粗泥沙90%来自陕西，陕西黄土高原地区，严重的水土流失，既制约了陕西当地生态环境保护，又影响了黄河流域经济发展，同时也危及黄河中下游地区生命财产安全[7]。水土流失治理，要坚持以小流域为单元，山水林田湖草综合治理，更好发挥梯田、淤地坝等水保措施的集群效应和综合效益。

2 淤地坝现状

2.1 陕西省淤地坝建设基本情况

淤地坝是黄土高原地区人民群众在与水土流失做斗争过程中，利用自然、改造自然而形成的重要的水土保持措施，在陕西省已有几百年历史。截至目前，陕西省共建成淤地坝共34087座，其中大型骨干坝仅占7.78%，已累计拦泥57亿t，可淤地面积7.75万hm2，已淤地5.73万hm2，每年可产粮食3亿kg以上[8]，具体见表1。

表1 陕西省淤地坝建设基本情况

2.2 病险淤地坝基本情况

陕西省淤地坝大多都是20世纪60—70年代修建完成的，工程布局不合理，设施配套不完善，大部分依据经验建设，未进行勘测设计和后期检验维护，造成淤地坝运行管理中存在较大安全质量隐患。根据2015年陕西省调查以及各市县近几年调查统计，陕西省共有中型以上规模病险淤地坝6284座(骨干坝1291座，中型坝4993座)，其中榆林市的病险淤地坝占全省总数的90%。

2.3 建设管理存在的主要问题

2.3.1 资金投入不足

淤地坝建设工程量大，周期长，资金回收慢，2015年国家取消了新建淤地坝投资渠道，导致陕西省淤地坝建设陷入停滞，尤其是民间投资小流域坝系建设中止。

2.3.2 淤地坝病险依然存在

由于资金投入有限，且陕西地区病险淤地坝数量庞大(达到6284座)，因此，难以短时间内完成病险淤地坝的修复和重建，每逢高强度降雨，往往造成一些年代久远的病险坝进一步受损，存在较大安全隐患。

2.3.3 基础性工作仍需加强

目前，淤地坝规范在水文计算、蓄水安全、采用防洪标准等方面存在一些问题需要进一步完善，淤地坝监测预警方面需要进一步加强。

3 淤地坝作用

3.1 拦泥减沙

淤地坝拦沙效果极为显著，可以很大程度减少河流中泥沙含量，根据无定河淤地坝统计，平均单位坝地面积的拦沙量约5.5万m3·hm-2。黄河流域生态治理的根本在于拦泥减沙，90%的黄河泥沙来自于黄土高原地区，黄河流域修建淤地坝，能够从源头上拦截泥沙，保护黄河长治久安。

3.2 增加优质高产农田

淤地坝能够将泥沙就地拦截形成坝地，坝地土壤主要来源于山坡表土随坡面径流汇入，土壤肥沃，质地松散，试验数据表明，坝地表层土壤有机质、N、P和K含量分别是新开发的梯田的1.3倍、1.2倍、4倍和5.2倍，正常年份坝地产玉米4500kg·hm-2左右，是坡地单产的5～7倍左右，修建淤地坝及其配套，增加优质高产农田，补充陕北耕地数量，保证当地粮食安全[9]。

3.3 滞洪削峰

淤地坝滞洪削峰，有效减轻灾害损失。据调查，淤地坝对保护下游村庄、学校等设施防洪保安作用十分突出，特别是近年新建的淤地坝及比较完善的小流域坝系发挥了显著的削峰、滞洪能力和上拦下保的作用[10]，有效地防止和减轻了洪水泥沙对下游造成的危害。2017年榆林市7.26暴雨期间，无定河泥沙最高含量高达800kg以上，但比较完善的绥德县韭园沟坝系泥沙含量只有172kg，最大流量只有39.5m3，削洪减沙和防洪保安效果十分明显。

3.4 巩固退耕还林还草

淤地坝建设能够补充耕地数量，增加高标准农田。坝地可以替代坡耕地，在耕地质量提升同时，巩固退耕还林还草成果，改善地区生态环境，升级地区产业结构。按每667m2坝地可促进6～10hm2坡地退耕，陕西省已建成5.7万hm2坝地，可促进34.2～57.0万hm2坡耕地稳定退耕，有力促进生态环境得以改善[11]。

3.5 促进水资源利用

淤地坝建设促进水资源利用，解决了农民生活生产用水问题。淤地坝拦蓄洪水，减轻了黄河中下游的防洪安全，并使水沙得到分离，浑水变清，净化了水质，使拦截的水沙资源能够得到有效利用[12]。淤地坝拦截的水面，可以发展水产养殖业；另外，亦可进行农田灌溉，增加了水地面积和粮食产量。

4 淤地坝自然潜力分析

4.1 建设区域

陕西省淤地坝建设范围为黄土高原区域，区内中部大多数属黄土丘陵沟壑区、区内中部南侧为高原沟壑区，这些区域沟壑发育，黄土深厚，是淤地坝建设的得天独厚的区域[13]。

4.2 淤地坝建设条件

陕北丘陵沟壑区、渭北高原沟壑区区内中部大多数属黄土丘陵沟壑区第二副区，呈梁峁起伏、沟壑纵横的地貌特征，沟壑密度可达3.0～8.0km·km-2；中部南侧为高原沟壑区，地貌以高原和台塬沟壑为主，塬面平缓，沟壑深切，沟壑密度0.8～3.3km·km-2。这些区域沟壑发育，是淤地坝建设的适宜区域[14]。

4.3 建坝潜力规模

根据表2陕西省黄土高原地区淤地坝布坝密度潜力指标，经过分析计算，在目前地形及工程技术条件下，扣除现有已经建成的淤地坝，从地理条件及人为活动影响方面考虑，陕西省黄土高原地区可建坝潜力为53328座，其中骨干6857座，中型20013座，小型26458座。

表2 陕西省黄土高原地区淤地坝布坝密度潜力指标表

5 意见建议

5.1 加强监测预警系统的建设

由于交通不便，加之农村劳动力缺乏，使淤地坝管理难度增大。建设监测预警系统，可以为淤地坝后期运用与维护提供较大便利，提升管理水平和监管效能，充分发挥淤地坝效益，巩固建设成果[15]。基于云平台和专线网络，以现有的淤地坝项目管理信息为基础，现场水位监测信息和视频监控信息为补充，建成全省重点淤地坝可视化监测信息管理系统，建立长效机制，确保淤地坝安全和充分发挥效益。

5.2 对淤地坝建设规划实行统一管理

各级水利部门作为淤地坝建设与后期管理的主要责任部门，应从全局考虑，对淤地坝建设和规划进行综合管理，统一规划。其它行业部门有计划投资淤地坝建设，也应在水利部门批准下，按照要求投资建设。

5.3 加强淤地坝建成后运行期的管护

淤地坝作为抗洪防汛构筑物，其后期管护至关重要。淤地坝建成后，建议采用因地制宜原则，谁受益，谁管护，以实现“以坝养坝”目标[18]，当地村组作为直接受益方和责任方应承担坝体管护义务，坝体投入使用，需签订移交管护协议，夯实村组管护责任和义务。

5.4 加大相关科技人才的培养力度

淤地坝建设涉及水利、生态环保、土地工程等相关学科。淤地坝建设前期的可行性论证、设计规划、勘察测量至关重要。陕西省作为淤地坝建设的主要省份，应该加大相关科教人才培养力度，结合国家相关技术规范，探索适合陕西的配套技术标准流程，加强淤地坝建设培训学习，组织相关行业交流，确保淤地坝建设助力地方经济发展。

5.5 重视现有病险坝的维修与维护

做好新坝建设规划与设计的同时，也要重视现有病险坝的加固除险工作，病险淤地坝溃坝，将会造成无法避免的损失，使坝体长期拦截的泥沙、造田等成果毁于一旦。