陕北黄土高原地区淤地坝利用潜力评价及模式研究

孙兆峰

（陕西省土地工程建设集团有限责任公司延安分公司，陕西 西安 710075）

陕西北部黄土高原属于丘陵沟壑区，地貌上以多沙粗沙区为主，地形支离破碎，沟壑纵横[1]，该地区特有的地形地貌使得其生态环境脆弱，水土流失严重。这些沟沟壑壑具有天然的优势用来修建淤地坝，淤地坝是黄土丘陵沟壑区治理水土流失的最后一道防线。它不仅可以有效减少水土流失，淤地造田，还能蓄水防洪，有效利用水资源[2～3]。自20世纪50年代以来，淤地坝开始大规模开发建设，修建淤地坝成为了陕北黄土高原地区治理水土流失、保护生态环境的一项重要的战略举措。

但是，自从国家退耕还林（草）工程实施以来，林草覆盖率已经显著提高，坡地土壤侵蚀率大大降低，生态环境明显改善。据统计分析，自2000年延安各区县实行退耕还林还草工程以来，输沙模数减少了65%，输沙率减少了55%，输沙量减少了57%[4～5]。党的十八大把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业总体布局，生态文明建设的战略地位更加明确，全国广泛开展践行“绿水青山就是金山银山”的美丽中国理念。在这样的大环境下，未来陕北的山会更绿，水会更清，坡地产沙量会越来越少。因此现有淤地坝是否还能继续淤地造田？今后应该如何规划建设？这些问题值得我们深入研究。梁越提出，未来黄河河龙区间淤地坝建设应根据小流域侵蚀产沙现状适当缩减规模，以免造成水土资源浪费，影响下游的用水安全[6]。

鉴于此，本研究以陕北黄土高原地区典型流域—秃尾河流域为例，通过分析流域输沙量的变化特征，研究现有淤地坝的利用情况，对陕北淤地坝利用潜力做出了客观评估。依据评估结果，结合延川县治沟造地工程具体案例，对未来淤地坝利用模式提出了有针对性的解决思路，以期为未来陕北淤地坝规划建设和流域综合治理提供参考。

1 淤地坝潜力评估

淤地坝的作用主要是拦沙保土和淤地造田，因此评价现有淤地坝的利用潜力，主要从这两方面考虑：一是淤地坝拦沙能力；二是坝地利用情况。要想全面掌握陕北黄土高原所有淤地坝的拦沙能力可能并不容易，因此我们可以选择典型流域，通过分析典型流域控制性水文站的历年输沙量，从侧面评价未来淤地坝淤地造田的潜力。对于坝地的利用情况，针对现有淤地坝发展过程中普遍存在的土地盐碱化问题，研究坝地盐碱化形成机理，便于提出有针对性的治理措施。

1.1 典型流域输沙量特性分析

陕北秃尾河流域是典型的陕北黄土高原地区，生态环境脆弱，水土流失严重。流域水土流失面积达到2965.3 km2，约占流域总面积的90%，是陕北地区的重点治理流域之一[7]。自20世纪70年代开始，流域内开展了大规模的水土保持措施，修建淤地坝是其中重要的措施之一。高家川水文站是秃尾河流域的控制性水文站，其控制流域面积占全流域面积的98.8%[8]，有1956年～2010年共计55年的输沙量资料系列。因此该水文站的输沙量资料基本可以反映整个流域产沙情况。

经计算，该流域1956年～2010年总输沙量约90900×104t,年平均约1652×104t，年最大输沙量约7210×104t（1959年），最小约24.5×104t（2009年），年最小输沙量仅占最大输沙量的0.3%。通过绘制高家川水文站年输沙量系列及其五年滑动平均系列趋势图（图1）可以发现，高家川站年输沙量有明显的下降趋势。说明该流域自从水土保持措施实施以来，效果十分显著，流域年产沙量逐年降低，水土流失得到极大控制，淤地坝在淤地造田、减少流域产沙量方面也发挥了很大作用。到1999年之后，年输沙量趋势平缓，平均约200×104t，说明水土保持措施发挥到最大作用。在退耕还林（草）工程措施实施以来，坡地水土流失得到控制，产沙量逐年降低，流入坝地的泥沙就会越来越少，淤地坝的淤地造田作用也越来越小，淤地坝坝系整体趋于稳定。

图1 高家川年输沙量及五年滑动平均系列

1.2 坝地盐碱化成因分析

随着淤地坝建设规模不断扩大，坝地面积逐年增加，但是坝地的利用率却并不高，盐碱化的情况越来越严重。据统计，陕北地区已淤坝地6.4×104hm2，利用了3.0×104hm2，利用率仅为56%，有数万亩坝地因为盐碱化而难以利用[9]。榆林市未利用的坝地面积0.93×104hm2，占已淤面积的30%，其中次生盐碱地0.6×104hm2，水湿渍地0.2×104hm2，无防洪设施不能利用的有0.13×104hm2[10]。土地是老百姓的根本，盐碱化严重导致坝地减产、甚至绝产，严重影响区域的粮食安全和社会稳定。因此，解决陕北黄土高原地区坝地盐碱化的问题迫在眉睫。

能够导致陕北黄土高原坝地盐碱化的原因主要有两个：一是地下水位的抬高，二是蒸发量的影响。最早期的淤地坝大多为群众自发建设，缺乏合理的规划设计，大多为“闷葫芦”坝，只有坝体没有溢洪道等排水设施。因此当洪水来临时，坝体将洪水拦蓄在坝地内无法排出，日积月累，地下水水位逐年抬高，土壤盐分随水面上升，最终导致土壤盐碱化[11～13]。且由于陕北地区干旱，当地表蒸发强烈时，在土壤毛细管作用下土壤中的盐分上升聚积在土壤的表层，因此在盐碱化严重的区域，土壤表层可以看到白色晶状物。通过实地调研，发现盐碱情况多发生于淤地坝下游，且大多伴随着地面下湿。修建淤地坝会改变流域沟道下垫面条件，提高坝地下游地下水水位。

综上所述，随着坡地产沙量越来越小，坝地逐渐趋于稳定，而已成坝地盐碱化越来越严重。因此，未来淤地坝规划建设的重心不应该继续盲目的增加淤地坝，反而应该思考如何能够提高现有淤地坝的安全系数，提高坝地利用率。提高现有淤地坝的安全系数主要是组织对现有淤地坝进行安全复核并除险加固。提高坝地利用率主要是要解决坝地盐碱化问题，而解决坝地盐碱化问题主要是依靠降低地下水水位。

2 淤地坝利用模式研究

盐碱地的治理措施有很多种，包括生物措施、化学措施以及物理措施。生物措施一般是通过种植耐盐作物、培育土壤肥力等方法，但是陕北黄土高原地区气候干旱，降水较少，且大多距离村民居住地较远，村民大多选择种植耐旱的玉米、土豆等农作物，要想大面积推广改变种植方法很困难。化学措施是通过施用改良剂改良土壤，而这种方法投入较大，也无法大面积推广。物理措施是通过修建排水工程、灌溉洗盐等措施来解决盐碱问题，而在陕北黄土高原沟壑区基本没有灌溉条件。因此，要想从根本上解决陕北黄土高原坝地的盐碱化问题，只有通过工程措施降低地下水位。治沟造地工程是一项全新的沟道治理模式，是习总书记亲自批示的专门针对延安黄土高原丘陵沟壑区提出来的，通过土地平整、农田防护、灌溉排水等措施让延安的沟沟壑壑变成万亩良田，是真正的惠民工程。治沟造地工程在平整土地的同时配备了完善的排水系统，从根本上解决了延安地区坝地的土地盐碱化问题，保证了坝地质量。

延安市延川县是典型的陕北黄土高原丘陵沟壑区。1969年初，习近平总书记来到延川县文安驿镇梁家河插队，习总书记在延川县七年知青岁月中，就曾带领广大社员在梁家河打坝造田，因此修建淤地坝在延川县也由来已久。它让延川县人民粮食得到保障，生态环境得到改善，对当地经济发展和社会稳定发挥了重要作用。但是，随着坝地盐碱化逐年加重，农作物逐年减产，有些坝地更是多年撂荒，严重影响当地粮食安全和经济发展。

与此同时，延川县也作为第一批试点区域拉开了治沟造地的序幕。以延川县杨家圪台镇南塬村郭家塬沟3号淤地坝为例，该淤地坝经过常年运行，目前已淤地面积达到约14 hm2。该淤地坝控制流域面积较大，但是并没有任何排水设施，甚至没有配备溢洪道，导致坝地地下水位逐年抬高，土地盐碱化严重。在淤地坝下游已经形成常流水，约2 hm2耕地无法种植，直接撂荒。据村民反映，如果不及时解决排水问题，会有越来越多的坝地遭到破坏。在延川县治沟造地工程规划设计中，充分考虑到该片区的实际情况，设计了一套完善的排水排盐系统。如图2所示：①在沟道靠着山体一侧布设排洪渠，另一侧布设生产路，形成“渠—田—路”的平面布置形式，其中排洪渠长约920 m，底宽3.4 m，渠深2.6 m，边坡系数1∶1，生产路长约880 m，宽3 m；②在每个田坎的下游处布置农沟，沟尾和排洪渠相互贯通，这样农沟可以有效排水排盐，其中农沟长共计约300 m，底宽0.6 m，沟深1.2 m，边坡系数1∶1；③考虑到该片区盐碱化较为严重，因此采用布设暗管的形式进一步降低地下水位，暗管采用HDPE双壁塑料波纹管，管径为90 mm，长共计约670 m，管外缠绕玻璃纤维纱，最外层铺设砂砾石。暗管顺着沟道方向，在坝地中间布设，在下游田坎处接入排洪渠；从而排洪渠、农沟和暗管相互贯通，形成一套完整的排水系统，现有坝地全部变为设施完善的高标准农田。该片区于2019年6月竣工，目前已经全部种植玉米，通过调研农作物目前的长势情况，询问当地老百姓，该项目的实施可以让玉米每亩产量由300 kg增加到650 kg。

图2 郭家塬沟3号淤地坝坝地规划示意图

当然上述方法并不一定在陕北黄土高原地区所有坝地都适用，还要因地制宜。有些沟道可能较窄，仅有几米宽，村民不允许占用有限的土地来开挖排洪渠和农沟；还有些沟道受地形限制排洪渠无法贯通，这样排水系统就完全失效。针对这种情况，我们可以通过开挖竖井排水，或者在盐碱化严重的淤地坝下游开挖集水坑，一方面可以降低地下水水位，另一方面还可以充分利用地下水灌溉。所以，要想从根本上解决陕北黄土高原地区坝地盐碱化的问题，就是要想方设法降低地下水位，因地制宜，完善排水系统。

3 结论

通过选取陕北秃尾河作为典型流域，结合实地调研和延川县治沟造地工程案例，对陕北黄土高原地区淤地坝利用潜力和模式进行评价和研究，得到如下结论：

（1）在国家退耕还林（草）措施的实施下，陕北黄土高原地区生态得到极大改善，坡地产沙量逐年降低，淤地坝坝系整体趋于稳定，但是由于淤地坝缺乏排水设施，已淤成坝地盐碱化越来越严重。

（2）治理陕北黄土高原地区坝地盐碱化问题的根本在于降低地下水水位，以延川县治沟造地工程为例，提出解决陕北黄土高原坝地盐碱化的具体思路和方法，也就是完善排水系统，降低地下水位。