王 萍

(榆林市横山区水土保持监督站，陕西 榆林 719100)

黄河粗泥沙集中来源区主要分布在黄河中游右岸皇甫川、清水河、孤山川、窟野河、秃尾河、佳芦河、无定河、清涧河、延河等9条主要支流[1]，总面积1.88万km2。涉及陕西、内蒙古2省(区)3市的15个县(旗、区)，其中陕西省涉及榆林、延安2市12县(区)，粗沙区总面积1.40万km2，占总面积的74.7%。粗泥沙集中来源区自然环境恶劣，水土流失特别严重，生态环境脆弱，年产沙量达3亿t以上，是黄土高原强烈侵蚀的中心。根据《黄河近期重点治理开发规划》、《黄土高原地区水土保持淤地坝规划》和《黄河粗泥沙集中来源区拦沙工程项目工程可行性研究报告》，为了确保该项目科学合理实施，现对拦沙坝进行规划建设分析。

1 基本情况

1.1 自然条件

1.1.1 地貌及植被

黄河粗泥沙集中来源区位于黄土高原北端与鄂尔多斯高原相邻地区，高程800～1500 m，相对高差100～300 m，地势西北高，东南低，总体呈现出梁峁起伏，沟壑纵横的地貌特征，沟壑密度约为3.0～8.0 km/km2。粗泥沙集中来源区土壤大部分地方为黄土，占总面积的77.83%，黄土覆盖层约30～100 m。项目区植被类型属温带干旱、半干旱草原植被，林草覆盖率在10%～30%之间。总体植被稀疏，天然植物种类少[2]，北部主要以针茅、沙蒿、沙柳、柠条及菊科、豆科等植被为主；南部以禾本科等草类植物为主，在河谷谷地残留有少量沙棘等灌木。

1.1.2 水文特征

项目区气候特征属中温带干旱大陆性气候，多年平均降水量350～500 mm，降水时空分布不均，降水量由东南向西北递减；多年平均径流量9.90亿m3，径流年内分配极不均匀，且主要由暴雨形成，季节性河流特征明显；洪水一般发生在7—9月，尤以7—8月最多，洪水峰高量小、暴涨暴落、频率大；多年平均输沙量3.04亿t，大于等于0.05 mm粗泥沙1.14亿t，大于等于0.10 mm粗泥沙0.46亿t；侵蚀产沙主要集中在6—9月，占全年沙量的93%，并且主要集中在几场暴雨洪水中；多年平均含沙量168.3 kg/m3，7—8月平均含沙量高达344 kg/m3。

1.2 社会经济概况

黄河流域粗泥沙集中来源区涉及的陕北12个县(区)，总土地面积4.16万km2，粗沙区总面积1.40万km2，其中耕地20.89万hm2，林地27.91万hm2，草地7.85万hm2，项目区内总人口114.96万人，农民人均纯收入为1668元。

2 水土流失现状及存在问题

2.1 水土流失现状

粗泥沙集中来源区地形破碎，加之不合理的人类活动，是导致该区产沙量巨大的主要原因。项目区水土流失北部大于南部，水土流失类型主要以水力侵蚀为主，平均侵蚀模数高达2.17万t/km2·a，局部地区侵蚀模数高达3.00万t/km2·a以上[3]，是黄土高原强烈侵蚀的中心和黄河粗泥沙主要策源地。经过多年建设，截止到2011年底，该区共兴建大中小型拦沙坝855座。其中：大型拦沙坝8座，控制面积1184.0 km2，总库容39 056万m3，已淤库容19 744万m3；中型拦沙坝357座，控制面积1622.4 km2，总库容36 730万m3，已淤库容11 798万m3；小型拦沙坝490座。

2.2 存在的主要问题

(2)单坝规模大，建筑物不配套。目前粗泥沙集中来源区内已有中型拦沙坝平均单坝控制面积为4.44 km2，平均单坝库容为104万m3。其中一半以上单坝控制面积大于5 km2，库容大于100万m3，并且大部分单坝由坝体和溢洪道“两大件”建筑物组成。单坝规模与建筑物组成与水利部《关于进一步加强淤地坝等水土保持拦挡工程建设管理和安全运行的若干意见》中要求的“一般情况下不得建设库容规模在100万m3以上的骨干坝”，“未经论证，不得建设两大件骨干坝”相差较大。

这些存在问题，急需对拦沙坝工程进行科学规划。

3 规划原则、布局及任务分析

3.1 规划原则

(1)以支流为骨架、小流域为单元，妥善协调干、支流，上、下游关系，以沟道拦沙工程为重点，合理布设中、小型拦沙坝。

(2)坝址应选择在“口小肚大”、建筑材料采运容易、交通方便、库区淹没损失小、建筑工程量小、有布置泄水建筑物的地方。

(3)中型拦沙坝控制面积一般为3 km2左右，对于中型拦沙坝无法控制，沟道面积较小，不适合布设中型拦沙坝的地方布设小型拦沙坝；对于中型拦沙坝控制范围内，根据地形情况选择布设小型拦沙坝。

3.2 规划项目区选择

鉴于黄河流域地域辽阔，治理的任务十分繁重，相对于目前国家投资能力和当地经济发展水平，为使有限的投资尽快发挥更大的减淤效益，需要明确重点，集中力量治理。通过分析黄河下游不同粒级泥沙淤积比发现，粒径大于0.05 mm以上粗泥沙难以利用水流挟沙能力排沙入海，粒径大于0.10 mm的粗泥沙绝大部分淤积在中水河槽中。经过分析论证，选取粒径大于0.10 mm的粗泥沙输沙模数大于1400t/(km2.a)的区域为黄河中游粗泥沙集中来源区，确定粗泥沙集中来源区总面积1.88万km2，陕北12个县(区)的规划治理面积为1.40万km2。具体分布情况见表1。

3.3 措施布局

按规范要求，在小流域(片)支毛沟上，根据流域水沙控制情况，首先进行单元坝系划分，布设中型拦沙坝，中型拦沙坝库容50万～500万m3，修建在主沟的中、下游或较大支沟下游，单坝集水面积3～5 km2，主要作用为上拦下保；对于中型拦沙坝无法控制，沟道面积较小，不适合布设中型拦沙坝的地方布设小型拦沙坝，小型拦沙坝库容10～50万m3，修建在较大支沟下游或主沟中上游，单坝集水面积1～3 km2，主要作用为拦沙淤地、发展生产；对于中型拦沙坝控制范围内，根据地形情况选择布设小型拦沙坝。根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》和《水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术》， 中型拦沙坝工程级别为5级，设计洪水标准为20 a或30 a一遇，校核洪水标准为200 a或300 a一遇，设计淤积年限可取10～20 a。小型拦沙坝，工程等别和主要建筑物级别参照五等工程和5级建筑物设计，设计洪水标准取20 a一遇，校核洪水标准取50 a一遇，设计淤积年限取5～10 a。

3.2 检查调整。对整机上各紧固螺丝、螺帽进行检查，发现松动要及时紧固;对主离合器、插秧离合器、秧针与导轨的间隙、秧针与苗箱的间隙等进行检查调整。

表1 陕北粗泥沙集中来源区粗沙分布及各县拦沙工程建设规模情况

中、小型拦沙坝坝址选择在沟道两岸有丰富的土料、100 km2以下的沟道内。工程全部为碾压式均质土坝，中型拦沙坝和中型拦沙坝控制范围以外的小型拦沙坝全部由坝体、溢洪道和放水建筑物三部分组成；中型拦沙坝控制范围内的小型拦沙坝由坝体和放水建筑物两部分组成。

3.4 规划任务

3.4.1 工程规模

通过典型小流域坝系布局分析论证和实地坝址调查，陕西省粗泥沙集中来源区适宜布设146条小流域，其中榆林市137条，延安市条9条，总体规划建设拦沙工程8004座，其中中型拦沙坝1494座，占18.7%，小型拦沙坝6510座，占81.3%。

3.4.2 进度安排

规划采用先上游后下游、先支沟后主沟，考虑实际的建设能力，统筹安排的原则。一期项目工程建设期为3年，第一年安排建设中小型拦沙坝959座(其中中型拦沙坝173座、小型拦沙坝787座)；第二年安排建设中小型拦沙坝884座(其中中型拦沙坝159座、小型拦沙坝725座)；第三年安排建设中小拦沙坝845座(中型拦沙坝152座、小型拦沙坝693座)。

3.4.3 水土保持监测

拦沙工程水土保持监测主要任务是通过监测设施建设、数据采集和管理系统建设，建立粗泥沙集中来源区水土流失监测体系，开展拦沙工程建设动态和建设效果监测，综合评价拦沙工程效益，建成粗泥沙集中来源区拦沙工程数据库，为掌握工程建设和运行情况提供信息服务，为科学评价拦沙工程拦沙减淤、蓄水耗水、经济效益、生态效益、社会效益提供科学依据，为国家制定区域经济社会发展规划和区域生态安全保障提供技术支撑。

水土保持监测以拦沙坝-小流域-重点支流-粗泥沙集中来源区4个空间尺度(点、线、面相结合)为主线，采取定位观测、抽样调查、巡查和遥感等多种技术手段，拟定不同尺度的监测内容。

3.4.4 水土保持方案

拦沙工程一期项目总体水土保持防治方案各项指标均采用典型坝推算确定。具体方法是在不同的地貌类型区选择343座典型拦沙坝(其中65座中型拦沙坝，278座小型拦沙坝)，按照可研阶段的设计深度，逐坝提出典型拦沙坝的水土保持防治方案，主要包括工程征占地、水土流失防治责任范围、防治分区、新增水土流失预测、防治目标、防治措施总体布局、防治措施设计、水土保持监测、水土保持投资估算等内容。其它非典型拦沙坝，利用343座典型坝建筑物几何尺寸与水土保持方案要求的各项指标建立关系，再利用这些关系值与各非典型坝建筑物几何尺寸推求各坝水土保持方案中的各项防治指标。

3.4.5 淹没、占地处理及环境影响分析

根据拦沙坝布局较为分散、单坝移民占地淹没损失较小、不涉及村落和乡镇的整体搬迁等项目建设特点，依据《大中型水利水电工程建设征地补偿和移民安置条例》的规定，解决移民占地的基本思路是通过对每座拦沙坝实地调查，对淹没的土地和安置的农户采取经济补偿和就地安置的方式。中型拦沙坝按照5年考虑补偿，小型拦沙坝按照2年考虑补偿。

拦沙工程项目实施后，可有效地拦蓄坡面和沟道的洪水泥沙，减轻洪水危害，减少入黄泥沙，从根本上改善当地群众生产生活条件和生态环境，实现区域生态系统的良性循环，主要为有利影响。工程实施对环境的主要不利影响是工程施工期产生的“废水、废气、噪声、扬尘、弃渣”对环境的影响，以及坝地可能产生局部轻度盐渍化。这些不利影响可通过拦沙坝淤积土地及采取相应的环境保护措施和管理措施有效减免与控制，从环境角度分析，工程建设不存在环境制约因素，项目建设是可行的。

4 技术支持分析

4.1 专题研究

根据本工程项目建设的需要，特设立以下专题进行研究：一是特小流域(10 km2以下)产流产沙规律及设计洪水泥沙研究；二是拦沙坝安全运行评价体系研究。

(1)特小流域产流产沙规律及设计洪水泥沙研究。特小流域具有沟道短、比降大，洪水陡涨陡落的特点，其产流产沙规律有别于较大面积的中小河流，一般是产流、产沙模数与面积大小成反相关关系。但项目区水文手册的编制主要依据至少几百平方公里，甚至上千平方公里的水文站资料，严重缺乏3～5 km2特小流域实测水沙资料的验证。本研究专题将从特小流域产流产沙规律入手，通过对一期项目集中新建的3～5 km2淤地坝排水前(相当于闷葫芦坝)暴雨、洪水和泥沙资料的勘测收集来填补水文手册中缺少的这部分资料，使设计成果更符合当地实际。

(2)拦沙坝安全运行评价体系研究。防洪运行安全和拦沙运行安全，构成了拦沙坝运行安全体系。拦沙坝运行安全与拦沙坝实际拥有的滞洪和拦沙库容、坝控面积上游来水来沙情况、拦沙坝的主要建筑物完好程度、承载能力等息息相关，此外与拦沙坝运行工程中的管护情况也有相当大的关系。拦沙坝评价体系主要包括评价指标和评价方法，通过研究建立系统的评价指标，选择科学的评价方法，对每座拦沙坝是否能够安全运行进行评价，提出科学的评价结论。

4.2 技术培训

拦沙工程建设是国家在黄土高原地区首次大规模集中实施的工程建设项目，承担了总结经验，示范推广的重要职责，项目技术培训是项目建设的重要内容，而且项目区大部分地处“老、少、边、贫”地区，生态环境脆弱，生活条件艰苦，当地科技教育发展滞后，群众文化水平较低，科技力量也很薄弱，项目实施的技术保障能力不足，因而，加强技术培训，培养项目建设与运行管理必须的技术人员是项目顺利实施和良好运行的基本保障。因此，从项目建设的实际需求考虑，项目区各级管理人员和技术人员需要及时总结和学习国内外相关领域及同类项目的先进经验和专业理论知识，应用到项目建设和运行管理中去；项目区人民群众作为项目实施和受益主体，根据项目建设要求也要开展项目措施实施和管护运行、效益利用等方面的技能培训，保证项目建成后工程能够实行科学管理和合理利用，进而实现减少入黄泥沙、改善生态环境、增加农民受益的预期目标。

5 结论与建议

粗泥沙集中来源区拦沙工程项目是针对改善黄河日益恶化的水沙关系、减少下游河道淤积和延长小浪底等骨干水库拦沙库容使用年限提出的。多年实践表明，拦沙工程能从源头拦截入黄的粗泥沙。通过陕北拦沙工程的分布区选择、措施布局、进度安排、水保监测、水保方案以及工程技术支持等关键环节的建设规划分析，提出陕西省分三期建设拦沙坝8004座，其中中型拦沙坝1494座(库容50万～100万m3)，小型拦沙坝6510座(库容小于50万m3)，为整个项目的科学顺利实施提供了参考。

拦沙工程是治黄工程体系的重要组成部分，对黄河下游防洪减淤、延长干流水库使用年限具有十分重要的作用。建议作为国家重点建设投资项目，尽快启动开展一期工程建设。同时，为保证项目实施的连续性，促进工程早日全部完工，发挥项目整体效益，建议二、三期工程尽快开展前期工作