鄂尔多斯水土保持建设实践与探索

张 强，达古拉，侯 琳

（1.内蒙古自治区鄂尔多斯市水利局，017000，鄂尔多斯；2.内蒙古自治区鄂尔多斯市水利事业发展中心，017000，鄂尔多斯；3.清华大学，100084，北京）

内蒙古自治区鄂尔多斯市地处黄土高原和黄河上中游， 是全国水土流失最为严重的地区之一， 也是国家级水土流失重点防治地区。多年来，鄂尔多斯市依托重点治理项目， 积极推进水土保持生态建设， 先后精心组织实施了国家水土保持重点工程、 京津风沙源治理二期工程、 晋陕蒙砒砂岩区沙棘生态减沙工程、 黄土高原淤地坝工程、 淤地坝除险加固工程等一批水土保持项目。 截至2021 年年底，全市累计完成水土流失治理面积3.58 万km2，建成淤地坝1 758 座。水土流失面积由1995 年的71 159 km2减少到2020 年的34 116 km2， 土壤侵蚀由高强度向低强度转变，以轻度侵蚀为主，实现了水土流失面积和强度双下降。

一、鄂尔多斯水土保持治理的实践

1.坚持持续投入

在积极争取国家与自治区资金的同时，2014 年市政府批复每年将征缴各类开发建设项目水保补偿费的80%返还用于水土流失治理、 水保工程建设、改革创新等，形成了稳定的投资机制，为水保项目实施提供了资金保障。 这些资金除用于执法队伍工作经费外， 主要用于水保相关的工作。 例如，扎实开展前期工作，每年安排专项资金开展全市水利项目的规划、可研等前期工作；创建科技示范园，市级安排水保补偿费4 233 万元，建成自治区第一个水保科技示范园；在自治区率先出台了小型淤地坝报废销号管理办法，利用补偿费对达到淤积高程的淤地坝报废销号， 其中2020—2021 年安排800 万元对90 座报废销号；探索生态建设项目“以奖代补”模式，安排补偿费500 万元在鄂托克旗试点，有序推开。

2.坚持“两手发力”

采用水保补偿费补助形式，捆绑旗区财政和企业资金，部分项目治理资金由水土保持补偿费和旗区财政资金组成；部分项目治理资金由水土保持补偿费和企业资金组成。 累计投入水保补偿费3.17 亿元，带动企业和社会投资8.77 亿元。 例如，在全国首次试行拦沙换水试点工程，在“十大孔兑” 中的西柳沟和黑赖沟新建拦沙坝154 座和1 处引洪滞沙工程， 显著减少入黄泥沙，年置换水量2 800 万m3，总投资6.43 亿元，其中投入市级水土保持补偿费2.2 亿元， 通过水指标置换资金，带动企业投资4.23 亿元。

结合乡村振兴和农牧业产业发展，围绕城镇区、工业园区、矿区、旅游区和公路沿线，开展高标准水土保持综合治理，同时根据农牧民的实际生产生活需求， 合理安排经果林、饲草料基地等，累计建成各类返还治理工程52 处， 大力助推城镇区和工矿区建设，促进乡村旅游业和红色旅游业发展，带动项目区村集体经济发展和农牧民增收致富。 通过沙地发包入股创收，农牧民将闲置的荒沙地转租给企业或以沙地入股企业，再通过包种到户、包销到户的模式，让农牧民取得固定发包或入股收入。

3.坚持系统治理

丘陵沟壑区治理统筹上下游、左右岸、支沟岸坡，采取工程措施、林草措施和封育治理相结合，治坡和治沟相结合、生态移民与封禁保护相结合的统一布局和治理策略，建立山、水、林、田、路及拦蓄工程相配套的综合水土流失防治体系，从梁峁、山坡、台地、沟坡、沟道形成五道立体防线。 梁峁、坡面采取水平沟、鱼鳞坑等整地方式， 营造乔灌草相结合的水保林；在沟头布设围埂式沟头防护工程，埂外营造沟头防护林； 在支毛沟沟底、沟坡和主沟流水带两侧营造沙棘防冲林，尤其采取沙棘封沟、植物柔性坝等模式治理砒砂岩区，并在支毛沟道内布设谷坊；在主沟内以流域为单元，按照沟道侵蚀及坝系相对稳定原理，视径流泥沙来量的大小，本着骨干坝控制为主、大中小相结合的原则，因沟制宜，层层布设，建立使水沙相对平衡的坝系；在沟道两岸坡地种植经济作物，也可有效降低土壤侵蚀量。

4.坚持“一地一策”

针对库布其沙漠区，按“先易后难、由近及远、锁边切割、分区治理、整体推进”原则，在南北两侧营造生物锁边林带， 阻止沙漠南侵北扩东移；利用“十大孔兑”和已建公路进行切割治理；在核心坡地，建设生态治理示范区；在风沙区除营造防风固沙林及水保林外， 着重实施引洪滞沙、淤澄造田工程等治理模式。 针对毛乌素沙地沙丘低缓、 地下水水位高、存在天然绿洲的特点，通过建设“生态经济园” 和防风固沙林草带网加以治理，形成“庄园式生物经济圈”治理模式。 针对黄河鄂尔多斯段干支流河情状况，提出泥沙治理方案，初步建立上游沙源固定、支流泥沙阻截、干流泥沙输导与淤沙堤外处置的“固-阻-输-置”综合防治体系。

5.加强水土保持监测

率先开展入黄泥沙监测，印发了《鄂尔多斯市入黄泥（风）沙监测规划设计》， 在主要一级支流入黄口建设18 处全自动泥沙监测站、11 处沿黄风沙监测站， 已安排补偿费2 435 万元， 建成西柳沟监测站并投入运行。2022 年将完成“十大孔兑”所有入黄泥（风）沙监测站建设，为摸清鄂尔多斯入黄泥沙量提供基础。 连续三年在自治区率先开展了市级水土流失动态监测，发布了水土保持公报。 优化完善了监测站网，提升了水土保持信息化水平。

二、传统淤地坝建设常见问题

1.淤地坝在水土保持中的作用

黄土高原是黄河泥沙的主产区，鉴于植被生物措施抵御旱灾等风险的能力相对较低，只能以工程措施改变侵蚀地理环境。 淤地坝可以在实现降低土壤侵蚀、减少水土流失、滞洪拦沙、淤地造田的同时，改善生态环境，在维护区域生态稳定等方面发挥重要作用，因而淤地坝建设一直是黄土高原水土保持的重要措施。

尽管典型沟壑区沟谷面积只占总面积的少部分，但产沙量却占大部分。 建在沟道上的淤地坝，拦截了来自上游沟道与坡面侵蚀而下的泥沙，随着坝内淤积物厚度增大，相应抬高所控制区的局部侵蚀基准面，使上游沟谷与沟坡面的土体滑塌受到制约，侵蚀随之减弱，沟坡和小流域生态结构即趋于稳定，这便是淤地坝拦沙减蚀的力学机理，又是在所有水土保持措施中作用最为显著的原因。

2.传统淤地坝常见问题

传统淤地坝的技术探索难点或问题有：

①传统淤地坝多是由中粉质壤土等材料修建而成的，存在易水毁破坏甚至溃决风险高的问题，还易造成一坝溃决数坝告急、连锁垮坝，故不仅拦沙出现所谓“零存整取”，而且致灾风险高。 特别是大中型淤地坝的安全成为非常突出的问题，且缺乏安全监测和系统调控能力。

②筑坝时为满足均质筑坝要求需大量土料，尤其水坠筑坝时需要将高处符合建坝土质要求的坡耕地，利用水枪抽沙冲填， 破坏大量坡耕地，对生态环境也有严重影响。

③传统淤地坝随着年限增加，拦泥库容逐渐减少，致使防御标准逐年降低， 加上淤积面存在翘尾巴现象，也会减少滞洪库容，如不加高坝体就容易漫顶垮坝。 有的淤地坝设置的泄水洞因施工质量差，使得洪水沿输水洞顶穿洞、坝体与岸坡结合处形成的软弱带或孔洞而造成垮坝，从而具有管护难度大的问题。

④传统淤地坝的溢洪道一般采用浆砌石或钢筋混凝土结构，难以加深基础，底部仅按规范在“泄槽基础每隔10～16 m 应设置齿墙”而不进行反滤排水，难以满足对地基的抗滑稳定要求。

⑤传统淤地坝的溢洪道常离坝体较远， 且布设在岸坡高陡部位，开挖量与范围大， 岸坡存在隐患较多，所需直接与间接费用约占溢洪道总投资的35%，且对自然环境破坏严重，形成的边坡裸露，植被修复难。近年群众对淤地坝占地赔偿预期较高， 工程占地很难协调， 已成为影响工程建设的主因。另外，溢洪道开挖土方堆放以及施工修路多，也增加了占地矛盾。

⑥规范规定溢洪道“每隔5～8 m应设置沉降缝”，但由于传统的嵌填料不能与缝面很好结合，填充饱满度不够，对于气温变化较大的西北地区，两三年时间缝内填塞的材料就会出现质量缺陷，止水片再装不规范，缝内杂质清除不净，都将引发槽身变形开裂，难以满足抗渗性及耐久性要求。

三、淤地坝建设的创新探索

针对传统淤地坝存在的诸多问题，亟需改进创新。 采用清华大学与中国水利水电科学研究院在“钢筋混凝土预制板组合坝”等专利技术基础上联合探索研发的钢混预制管板桩组合法修建与除险加固淤地坝技术，以创新工程结构显著减少传统工程的溃坝概率，同时实现对病险老旧淤地坝提质增效。

1.钢混预制管板桩组合法简介

该技术系利用钢混预制板桩、钢管桩（包括钢混管桩）、挡护体三种以上不同构件的协同承压结构，共同组成淤地坝的“混合结构体系”，可称其为 “管板桩组合淤地坝”。 所述预制板桩通过若干子板桩体拼接，两端设置连接耳，其相对的两个面上均设置有界面为三角形的凹槽，相拼接后形成菱形槽，以便通过浇筑灌浆料连接密封。

预制板桩的上端设置有冠梁，以加强板桩坝的整体性。 坝肩处设置板桩组合式溢洪道，进口上游山体侧设置顺流板桩墙。 放水建筑物为矩形断面的卧管型式， 也由预制板桩组合而成。

2.钢混预制管板桩组合法优点

①通过坝体结构的创新，工程受力条件得到改善，改变了渗透变形对坝体的影响，规避了传统均质土坝由于渗流水存在导致整体滑动或局部滑动而失稳的问题，解决了淤地坝易溃决问题，用于除险加固时还便于坝体加高，能让老坝长期发挥淤地拦沙效益，又大大减轻了工程管护任务。

②板桩或管板桩坝是工程承压体系的核心， 且能起到土坝截渗墙、心墙、防渗帷幕等的防渗作用，故对筑坝土料要求低，在利用弃土弃渣的同时， 可适当从坝上游沟道取土，规避了破坏大量坡耕地的问题，并扩大淤沙库容，降低单位拦沙投资。

③利用预制板桩组合等技术的结构优势，可将溢洪道进口设置在坝肩， 上游可省去引水渠和进水渠，减少水头损失与工程量，在控制段前及两侧插入的板桩相当于刺墙，与底板增加承重能力的管桩一起，强化了抗滑稳定性，加上泄槽、消力池底部设置以及侧面夹护的管桩，解决了传统结构无“根”而抗滑稳定弱的缺陷。 且将水流自然流入下游沟道内，减小了泄洪影响范围，还能有效防护对边坡的冲刷。

④相对于避开坝肩的传统溢洪道工程，新技术明显减少开挖量与范围，加上筑坝用土不需占用大片坡耕地或林草地，规避了占地赔偿与协调难度，同时对坡面扰动少，明显减少淤地坝建设与除险加固对生态环境造成的负面影响。

⑤新型结构工程尤其是溢洪道部分，能按标准模块预制，现场组装，具有溢洪道进口增设防冲及挡土防护墙、溢洪能力大、质量易控、施工方便、 易提高滞洪拦沙库容等优点，明显缩短工期，降低建设成本。 还能将溢洪道分为几种模式固定，有利于形成标准图集，便于后续设计与施工。

四、结 语

鄂尔多斯市切实推进水土保持建设，带动全社会广泛参与，形成了政府、 市场两手发力的治理合力，坚持水土保持与生态建设的系统性和长效性，形成梁峁、山坡、台地、沟坡、沟道五道立体防线，加强土壤侵蚀与入黄泥沙监测，初步建立黄河鄂尔多斯干支流 “固-阻-输-置”综合防治体系。 为规避传统淤地坝常见问题与缺陷，探索应用工程安全度高、抗水毁能力强、投资节省的钢混预制管板桩组合法修建与除险加固淤地坝技术，有助于大规模发挥淤地坝减沙效益， 让老坝发挥长期淤地拦沙效益，减少建设淤地坝对生态环境的负面影响。 ■