黄土高原地区淤地坝现状分析

高健翎，陈小科，张佃茂

(1.黄河上中游管理局，陕西 西安 710021； 2.黄河水土保持工程建设局，陕西 西安 710021)

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出的一种既能拦减泥沙、保持水土、改善生态环境，又能淤地造田、增产粮食、发展区域经济的水土保持工程措施。

1 黄土高原淤地坝现状

最初的淤地坝是自然形成的，人工修筑淤地坝的历史最早开始于明代万历年间，距今已有400多年。1945年，黄河水利委员会在西安荆峪沟修建了近代黄土高原第一座淤地坝。新中国成立以后，经过水利水保部门总结、示范和推广，黄土高原地区淤地坝建设快速推进，大体经历了1986年以前的群众自发建设、1986—2003年的规范建设、2003年以后的坝系完善提高三个阶段。淤地坝建设由农民群众为主打坝到政府组织和出资建设，由零星分散到以小流域为单元的坝系建设，由缺乏规划设计到前期工作不断完善的规范化，由重视建设到建设与管护并重，效果显著，在治理黄土高原水土流失、促进生态环境保护和改善中发挥着不可替代的作用。

截至2019年11月，黄土高原共有淤地坝58 776座，其中大型坝5 905、中型坝12 169、小型坝40 702座，绝大部分位于丘陵沟壑区、高塬沟壑区。多沙区、多沙粗沙区、粗泥沙集中来源区是黄土高原水土流失最为严重的区域，分别布设淤地坝52 241、40 876、12 072座，分布密度显著高于黄土高原地区平均分布密度。陕西、山西两省的淤地坝最多，分别占57.99%、30.89%。黄土高原地区54.54%的淤地坝修建于1986年以前，多为群众结合农业生产、基本农田建设自发修建的中小型坝，标准低，目前多已淤满失效。黄土高原地区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，剩余淤积库容22.46亿m3。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%，大型坝、中型坝、小型坝淤积率分别为38.59%、60.71%、64.19%。黄土丘陵沟壑区已淤满大中型坝占黄土高原地区已淤满大中型坝总数的93%。

2 淤地坝的作用与成效

2.1 抬高侵蚀基准面，减轻沟道侵蚀

淤地坝抬高侵蚀基准面，是有效减少重力侵蚀和保护土地资源的最直接手段。淤地坝不仅能通过拦泥淤地在沟道中形成错落有致的人造小平原，降低沟道比降，而且能够通过淤积坝地抬高侵蚀基准面，缩短坡长，增大坡面来水来沙落淤面积，改变坡沟系统的坡沟侵蚀和沟道的拦蓄特征，有效制止沟道下切和沟头前进，减轻沟谷重力侵蚀，进而减少沟道侵蚀，并减少对塬(坡)面土地的侵蚀，对稳定当地耕地数量和确保粮食安全具有积极意义。据黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站对南小河沟流域3座淤地坝的测算，沟道比降由打坝前的11%～15‰下降到淤积后的0.5%～1.0‰。据黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站对王茂沟小流域某淤地坝自建坝以来历次洪水沉积层面积、厚度的量测，建坝初期小流域侵蚀强烈，泥沙沉积量巨大，其后，当有大量泥沙沉积沟底、侵蚀基准面抬高后，流域侵蚀产沙呈明显下降趋势。据西安理工大学和中国水科院有关专家对王茂沟坝系研究结果，有坝沟道的洪峰流量仅为无坝沟道的15%左右，减蚀减沙量达50%～95%。

事实充分说明淤地坝建设对沟谷坡的稳定起到了一定的加强和巩固作用，淤成的坝地可有效遏制淤积面以下的沟谷产沙，降低淤积面附近发生重力侵蚀的风险，而且坝内淤积厚度越大，对重力侵蚀的控制越为有利。可以展望的是，淤地坝的建设可以抬高沟道侵蚀基准面，且在黄土高原形成错落有致的人造小平原。

2.2 拦截淤蓄，减少入黄泥沙

淤地坝是确保黄河下游河床不抬高的重要措施。“黄河为害，根在泥沙”，治理黄河的关键是解决来源于黄土高原千沟万壑的泥沙问题。只有治理并有效控制沟道产沙，才能减少入黄泥沙、缓解并控制下游河床抬高的趋势。在黄土高原大规模修建淤地坝，不但能拦蓄沟道本身产生的泥沙，而且能拦蓄坡面汇入沟道内的泥沙，从源头上封堵了向下游输送泥沙的通道，在泥沙的汇集和通道处形成了一道人工屏障。实践证明，淤地坝工程是减轻黄河下游粗泥沙淤积、实现河床不抬高、保障黄河长治久安的关键措施，在小流域综合治理中具有不可替代的作用。现状各类水土保持措施年均减少入黄泥沙4.35亿t，其中沟道工程减沙近50%。

2.3 防洪减灾，保障下游安全

淤地坝为拦蓄洪峰发挥了明显作用。以小流域为单元，治沟骨干工程控制，大、中、小型淤地坝结合，层层拦蓄，具有较强的削峰、滞洪能力和上拦下保的作用，能有效防止洪水泥沙对下游造成危害，保障人民生命财产安全。

2010年9月19日，山西省吕梁市突降大雨，局部降特大暴雨，店坪沟流域24座大中型淤地坝共拦蓄洪水537万m3，流域沟道没有形成较大洪水，有效保障了流域内及其下游群众的生命财产安全。按照洪水量计算，如果没有淤地坝拦蓄，店坪沟主沟大武段断面洪水将超过堤顶约1 m，主沟水源村段河槽水深将超过河堤1.0～1.5 m，那么洪水将冲进两岸农田和民房，给群众的生命财产造成不可估量的损失。2013年7月22日，延安市遭遇百年一遇降水，强降雨超过30天，麻庄、碾庄小流域出现多处山体滑坡、窑洞坍塌等自然灾害，但得益于坝系工程较好地发挥了层层拦泥、削峰错峰作用，洪峰、淹没范围均较以往大大减小，最大程度地减少了对经济社会发展和人民群众生产生活的影响。

2.4 淤地造田，促进农业增产

淤地坝淤地造田，为区域高质量发展创造了条件。坝系建设，不仅可将原先要被洪水冲走的水土资源拦蓄在沟道内，使荒芜、起伏不平的大小沟道成为良田，增加水土流失区的耕地面积，而且由于坝地拦蓄的都是小流域坡面流失下来的表土，含有大量的牲畜粪便、枯枝落叶等有机肥料，土壤肥沃、墒情好、耕作方便，是水肥条件良好的高产稳产基本农田。

据调查，一般坝地土壤的含水量、养分分别比坡耕地高80%、30%以上，产量更是坡耕地的6～10倍。陕北地区5.7万hm2坝地，年产粮3亿多kg，以仅占4%的耕地面积贡献了20%以上的粮食总产量。这些都为优质耕地资源匮乏、贫穷落后的黄土高原地区保障粮食自给、巩固脱贫攻坚成果及推进乡村振兴提供了坚实的基础支撑。

2.5 调蓄洪水，增加新水源

淤地坝一定程度上解决了当地人畜用水困难问题。淤地坝拦蓄洪水泥沙，使水沙分离，化害为利。利用蓄水，补充当地工农业生产和发展水产养殖业用水，水资源得到合理利用，对水资源严重缺乏的黄土高原干旱、半干旱地区的群众生产生活条件改善和当地产业调整发挥了重要作用。同时，淤地坝通过有效的滞洪，将高含沙洪水一部分转化为地下水，一部分转化为清水，通过泄水建筑物，排放到下游沟道，涵养了水源，方便了群众的生产生活，改善了沟道植被的生长条件。

据统计，黄土高原地区约有2 854座淤地坝存在非汛期蓄水利用情况，在提供优质水资源、解决人畜饮水以及农业(植被)灌溉、水产养殖、绿色生态旅游等方面较有潜力。据调查，宁夏241座大型坝解决了46 188头家畜的饮水难题，54座淤地坝蓄水灌溉农田面积1 700.4 hm2。陕西省麟游县2座大型坝解决了当地6 000余人的安全饮水难题，为巩固脱贫攻坚成果、推进乡村振兴奠定了良好基础。绥德韭园沟小流域受益于完善的坝系，沟道常流水流量较以前增加2倍以上，基本解决了附近村庄的人畜饮水困难问题。

2.6 促进退耕还林，改善生态环境

淤地坝巩固退耕还林成果，为区域生态保护提供支撑。坝地高产稳产，实现了少种多收，使农民群众从长期形成的“越穷越垦、越垦越穷”的恶性循环和传统的广种薄收的生产方式中解放出来,大大提高了农民退出坡耕地的自觉性，保证了退耕还林还草“退得下、还得上、稳得住、可持续”，进而促进了区域植被恢复、生态环境持续向好转变。

据调查，1 hm2坝地可促进6～10 hm2坡地退耕[1]，黄土高原淤成的8.5万hm2坝地可促进51.3万～86.0万hm2坡耕地稳定退耕，为优化土地利用结构、调整农村产业结构、促进林草覆盖度的提高提供了保障。陕西清涧县老舍古流域，大力发展淤地坝后，退耕1 940 hm2，占原耕地面积的43.9%[1]。绥德县王茂庄小流域，有坝地约27 hm2，在人口增加、粮食播种面积缩小的情况下，粮食总产却连年增加，有效促进了大量坡耕地退耕还林还草[1]。

2.7 以坝代路，促进互连互通

淤地坝以坝代路，是乡村道路的重要补充。黄土高原地区地形破碎，沟壑纵横，尤其是黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区，交通极其不便，严重影响当地社会经济发展。在交通不便的偏僻山区，淤地坝坝顶成了连接沟道两岸的桥梁，助力解决经济发展“交通落后”这个瓶颈，便利了区域人流和物流，做到了互连互通，进而改变了人们的生产生活方式，为当地美丽乡村建设奠定了基础。

据统计，黄土高原地区坝路结合的淤地坝占13%，相当于建设近1万座乡村公路桥，切实方便了当地群众的生产生活，促进了物资、文化交流和商品经济的发展。甘肃省定西县(现安定区)建成的淤地坝有90%以上已成为重要的交通道路[1]。陕西省靖边县青阳岔至桥沟湾路段内有8处大沟，都是以坝顶代替桥梁。

3 淤地坝安全风险及对水资源影响分析

淤地坝作为黄土高原治理水土流失的重要工程措施，在拦蓄径流泥沙、调峰削能和利用水沙资源等方面发挥了积极作用，但受缺乏设计、设计有缺陷、投资不足等因素的影响，过去修建的部分大型淤地坝未设溢洪道、中型坝未设泄水及放水建筑物，施工质量不高。随着淤地坝运行时间的增加，部分淤地坝存在滞洪库容不足的现象，加之后期管护不到位问题的持续存在，淤地坝安全运行压力较大。近年来，随着淤地坝安全运用监管及“四不两直”暗访督查的持续加强，有效推动“三个责任人”、防汛预案等措施、责任落实，以及淤地坝除险加固工程的实施，在一定程度上缓解了淤地坝安全运行的风险和压力。

3.1 部分淤地坝存在安全风险

20世纪70年代以前，黄土高原地区修建了大量的中小型坝和生产坝，但由于缺乏科学的规划设计，防洪标准低，无控制性骨干工程，经过几十年的运行，多已基本丧失继续拦泥和蓄洪滞洪能力，在较大的暴雨洪水袭击下容易垮坝失事。后期建设的淤地坝在超标准洪水条件下也存在垮坝风险。目前，黄土高原地区已认定病险淤地坝5 282座，其中下游有人员居住的456座。

经过不断研究，总结经验教训，后期“以支流为骨架、小流域为单元，骨干坝和中小型坝相配套，建设沟道坝系”思路建成的坝系工程，提升了安全运行防御能力，扭转了过去多次洪水淤积、一次较大洪水连锁垮坝的现象。淤地坝多建在无人区的荒沟中，距离村庄较远，下游居住人员较少，而且后期多选择下游无居民点、学校、工矿、交通等重要设施，对下游群众生命财产安全无严重影响的地方。从近年的溃坝案例来看，即便溃坝造成的危害也很小，无人员伤亡。

据调查，2016年8月16—18日，内蒙古达拉特旗西柳沟、罕台川流域(孔兑)发生特大暴雨，最大降水量达到406 mm，部分淤地坝水毁严重，并有19座决口，但仍发挥了显著的滞洪拦沙作用，无人员伤亡。发生决口的淤地坝，大部分泥沙仍留在库区。与1989年“7·21”暴雨洪水、泥沙资料的对比分析表明，在最大24 h降雨量偏大、次洪量基本相同的情况下，洪峰流量只是1989年的40%，次洪输沙量仅为15%，最大含沙量仅为9%[2]。2017年7月25—26日，陕西绥德大理河流域普降暴雨到大暴雨，绥德水文站测得建站以来实测最大洪水，但最大含沙量839 kg/m3，远小于历史最大含沙量1 400 kg/m3；在实地查看的20多座淤地坝中，没有损毁的淤地坝基本没有排沙，有损毁的淤地坝大多是溢洪道或排水设施旁冲了一条沟，呈现“淤积一大片，冲刷一条线”的特征。实例证明淤地坝拦沙量远远大于因损毁而下排的泥沙量，不会出现泥沙多年淤积、垮坝一次冲走的“零存整取”现象。

3.2 对流域水资源有微量影响

骨干坝和中型淤地坝运用初期，死库容拦蓄径流泥沙，坝前水面增加蒸发量和地下水补给，下泄水量减少；当水位超过卧管底部高程后，拦蓄的水量可通过卧管排入下游，在死库容淤满到拦泥库容淤满前，主要利用拦泥库容调蓄水资源，对水资源的影响仅限于淤泥中含水量及蒸发损失。小型淤地坝影响仅在运行初期有拦蓄水量和产生水面蒸发损失。各类淤地坝在坝地淤成后，上游来水即来即排，对水资源的影响很小，但生产种植会增加用水量。

淤地坝建设因当地人畜饮水、生态用水、蒸发损失和地下水补给以及坝地用水等而导致减少入黄水量。据研究，黄土高原地区淤地坝2010年减少入黄水量约15.2亿m3，预测2041年后减少入黄水量稳定在42.66亿m3，约占黄河天然径流量的8%～10%[3]。陕西省黄土高原地区淤地坝以不到2%黄河径流量的耗用水，促进了区域农业增产、农民增收和农村经济发展，巩固了退耕还林成果，改善了生态环境，并减少了黄河下游输沙用水，与之相比，效益比较高[4]。

总的来看，经过多年的建设和运行实践，淤地坝发挥了生态、防洪减灾、农业经济发展、水资源补给、交通运输等多方面的作用，促进了区域生态环境改善、群众增产增收、互连互通，进而改变了人们的生产生活方式，淤地坝的建设符合黄河流域生态保护和高质量发展要求。尽管部分淤地坝存在损毁等安全风险问题，但损毁淤地坝的占比很小，其造成的危害也很小，不会造成人员伤亡，其拦沙淤泥和削峰减灾作用仍然存在。经过近几次局部强暴雨等极端条件下的考验，说明淤地坝安全风险总体上可控。通过后期提高淤地坝建设标准、纳入水利工程管理体系加强管护等，可以有效减少存在的风险和问题。关于淤地坝拦蓄水资源造成下泄水量少量减少问题，干旱缺水地区利用汛期自身区域产生水资源的少部分，缓解水资源紧缺局面，改善其生态生产生活条件，满足当地人民群众日益增长的美好生活需要，是有优先使用权和合情合理的。当地由此改善生态环境，减少了入黄泥沙，从全局角度看节省了因下游淤积需要的冲沙用水。

4 加强淤地坝建设及运行管理的措施

4.1 推动新建淤地坝和病险淤地坝除险加固

淤地坝的拦沙能力随时间而衰减，仍要继续修建淤地坝，以空间上的可持续性来弥补单个淤地坝时间上的不可持续性，才能有效拦减泥沙，控制水土流失，确保黄河下游河床不抬高。结合改善当地群众生产生活条件，改善生态及人居环境、发展农村经济、振兴乡村等，以侵蚀模数5 000 t/(km2·a)以上的多沙区为范围，多沙粗沙区为重点、粗泥沙集中来源区为重中之重，大力建设淤地坝。

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7省(区)共认定病险淤地坝5 282座，到2020年，病险严重、威胁下游安全的2 724座病险淤地坝除险加固工程全部完成。但在淤地坝运行过程中会不断出现新的病险，防汛压力逐渐增大。建议继续开展病险淤地坝除险加固，多渠道筹措资金，进一步提高中央投资比例，建立稳定的加固配套机制。

20世纪70年代以前群众修建的中小型淤地坝，建坝标准较低，目前约40%的大中型淤地坝已淤满。对已淤满的淤地坝(全部大型及半数中型坝共4 348座)，可通过增设泄洪沟、放水建筑物等措施，进行提质增效，保护坝体，提高坝地利用率。

4.2 提高建设标准，加强淤地坝安全运用管理

建议在工程设计中按坝体、放水建筑物和溢洪道“三大件”设计，充分考虑土地征占及补偿问题，增加前期工作中的工程地质勘察费、招投标费，以及上坝道路建设等相关费用，逐项足额核定工程预算，确保工程高质量、高标准和顺利实施。

将淤地坝纳入水利工程管理体系，由中央统筹安排工程防汛和管护维修经费，建立稳定的经费保障机制，及时消除安全隐患，确保淤地坝安全运用和效益持续发挥。同时加强淤地坝安全管理，在具有上拦下保作用、下游有居民点及重要设施的骨干坝和中型淤地坝布设监控设施设备，建设监测预警系统，实时监测淤地坝的淤积和运行情况，切实保障淤地坝安全运行。

4.3 通过建设淤地坝，打造高质量生态片(带)

实际运用中，为缓解人畜饮水困难，发展灌溉、养殖和植被建设，各地均不同程度存在淤地坝蓄水情况。建议对水资源匮乏、用水需求强烈的地区，在淤地坝未淤满情况下，通过加强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，在确保淤地坝安全运行条件下，允许利用淤积库容进行蓄水。新建小流域坝系，建设高标准、高质量淤地坝，在有长流水的沟道可配套建设部分塘坝、涝池等蓄水设施，为乡村振兴、农业发展提供水资源补充，围绕淤地坝打造生态示范片(带)，促进区域生态改善，提供良好生态产品，造福当地群众。

4.4 完善以淤地坝销号退出机制为主的制度建设

建议对现有淤地坝开展普查，实行淤地坝注册登记制度，建立淤地坝管理数据库，加强维护，及时更新。逐步制定以淤地坝销号退出机制为主的制度和标准，为规范淤地坝管理奠定基础。如对已经淤满、不再具有拦沙淤地功能的成为生产坝的淤地坝，建议明确处理意见，在采取技术评估、出具专家意见的基础上予以销号，不再纳入淤地坝体系管理。