杨晓辉,李 慧,李建国,牛德谭，何元刚

(1.彭阳县水务局,宁夏 彭阳 756500; 2.彭阳县气象站,宁夏 彭阳 756500；3.固原市原州区水务局，宁夏 固原 756000)

1 基本情况

彭阳县位于宁夏东南部、六盘山东麓，西与固原市原州区接壤，东、南、北分别与甘肃省镇原县、崆峒区、环县毗邻，属黄土丘陵沟壑区第二副区，地处黄土高原腹地，土地总面积2 528.65 km2。彭阳县海拔1 248～2 418 m，年均气温7.4～8.5 ℃，无霜期140～170 d，年均降水量350～550 mm，降水季节分布不均，主要集中在6—9月，期间降水量占年降水量的70%。根据《全国水土保持区划(试行)》，彭阳县为西北黄土高原区宁南陇东丘陵沟壑蓄水保土区，境内山多川少，沟壑纵横，地形起伏，生态脆弱，水土流失严重。彭阳县经过近40年(1983年8月建县)的水土流失治理，水土流失现象已得到遏制。根据宁夏水土保持公报，截至2021年彭阳县水土流失面积为655.30 km2，累计治理小流域134条1 794 km2，水土流失治理程度由建县初的11.1%提高到76.9%，森林覆盖率由3%提高到32.2%，新修高标准水平梯田5.07万hm2。彭阳县先后荣获“国家水土保持生态文明县”“全国造林绿化先进县”等称号。据王洼水土保持监测站多年观测成果，虽然治理后的小流域很少产生径流，但有些特殊区域如道路、庄院、村镇(城镇、学校、事业单位、企业、居民点等占地面积超过1 300 m2的实体，下同)产流造成的水土流失情况局部有加重的倾向。 本研究通过调查分析道路、庄院、村镇产生径流的原因及形成的危害，探讨改进与治理的方法，旨在提高对这部分产流危害性的认识，逐步补齐水土流失治理的短板，为同类型地貌区内项目建设与水土保持工作提供借鉴。

2 道路产流造成的水土流失与预防措施

2.1 道路产流现状

据彭阳县交通局资料，截至2020年底，境内硬化公路通车里程2 905.2 km，等级公路密度1.15 km/km2，其中高速公路34.5 km、国道125.9 km、省道85.7 km、农村公路2 659.1 km；全县156个行政村全部通硬化公路、通客车，715个自然村通硬化公路率达到85%。据统计与推算，彭阳县未硬化道路里程5 815 km，其中村道、进户道路约2 815 km，田间道路约3 000 km。全县通车道路里程约8 720.2 km(见表1)。

表1中“总路宽”除含路宽外，还含“排水渠水平宽”与“岸坡水平投影距离”。高速公路、国道、省道、农村公路排水渠所用材料、产生的径流量与硬化公路路面相似，因此其水平宽按排水渠配套权重系数计入道路总宽，排水渠配套权重系数分别为2、1、1、0.35。高速公路、国道、省道岸坡平均高10 m，坡比1∶0.4，其岸坡水平投影距离为4 m；农村公路，未硬化村道、进户道路，田间道路岸坡平均高3 m，坡比1∶0.4，其岸坡水平投影距离为1.2 m。硬化公路集流效率取0.73，未硬化道路为泥结石路，集流效率取0.35[1],岸坡的集流效率取值与对应的道路一致。经计算，彭阳县道路及岸坡占地面积为5 252.03 hm2，道路年均径流量为1 208.22 万m3。

表1 道路产生的径流量计算

2.2 道路径流形成的危害

2018、2019、2020年彭阳县降水量分别达655.6、756.9、561.5 mm，大大超过年均降水量，道路径流量大，产生的侵蚀比较严重。道路径流通过排水渠直接排入半山腰或沟头，当遇到强降雨时，会造成二次水土流失，蚕食农田，形成较严重的沟头侵蚀。如S202省道上红河梁段(S348.2 km处,白阳镇南山村山庄组)，该处道路排水渠长2 200 m，采用陡坡直接把径流下泄到荒洼的沟崖边，形成水冲沟，坍塌严重，并发育成多条裂隙，冲沟土壤侵蚀量约达1.7万m3(长、宽均为27 m，深23 m)，冲毁农地800 m2，冲沟与裂隙基本是在2019、2020年形成的。部分农村田间道路、村道从山顶到山脚下坡长达1～2 km,径流从山顶沿道路一直排到山脚下，当与道路两旁庄院产生的径流汇集后，扩大了水毁灾害，造成水毁路面，边沟侵蚀严重，形成大的冲沟，下泄的淤泥堆积到下游平缓路面或坡脚下，影响交通，造成较大的经济损失，如白阳镇中庄村崖崾队欠子湾道路。比较宽的硬化公路，虽然排水渠不长(500 m左右)，但处理效果不好的渠段易形成径流通道，经过逐年侵蚀，造成荒洼下切，对下游壕道梯田造成毁坏，如G309国道孟塬段(G1647.5 km处,孟塬乡椿树岔村下芦岔组)，荒洼下切形成深约3 m、长约200 m、宽1～4 m的沟。

2.3 道路径流造成水土流失的原因

道路径流造成的水土流失主要是由道路排水渠与路边造林方法不正确、不合理而引起的。①有些路段修建了多余的排水渠。因大多数道路呈一定起伏状态，有利于微调径流，当路面纵坡度小于1.5°，且顺坡长度不超过150 m，或当路宽小于11 m时，可以不设排水设施(高速公路除外)，但路边应整地造林，纳蓄径流。②有些道路排水渠修建的位置不合理。道路排水渠距离沟底较近(小于50 m)时,未把排水渠修到沟底，形成二次侵蚀；或道路排水设施结构断面、质量无法满足运行条件，毁坏后造成新的水土流失；或路边具有安全滞水、滞泥条件的，人为地降低排水渠高程，增加了下游负担。③局部绿化带修建不合理，质量不高。有的绿化带高于道路或有围埂，道路径流无法排入绿化带；有的路段造林整地方式不正确，修建的拦水埂顺坡，不等高，不滞水，反而排水；有的路段造林工程质量不高，滞蓄径流能力差，如鱼鳞坑集水面小、埂坎的高度与截面尺寸不够。④道路边有林地、梯田，且具备导入条件时，却增设了排水渠，直接将径流排入下游沟道，造成新的水土流失。⑤路基回填区岸坡绿化不合理或不到位；或把路周围林草带与集流区全部硬化，忽视了地面吸纳能力，增大了径流量。⑥人为的每年多次清除路边杂草，造成地面裸露，形成新的水土流失点。

2.4 道路径流利用

彭阳县降雨主要集中在6—9月，该时段是水土流失主要产生期，但此时期降雨对农作物影响较小。彭阳县主要农作物为小麦、玉米等，6—9月小麦已收割完，玉米高度超过1 m，径流排入农地后无明显危害，即使有少量淤积也对农作物生长无大的影响。如条件允许，应尽可能地把村道、田间道路径流及时排入治理后的林地与梯田。根据城阳乡城阳村邓湾组老小学处监测点观测，长不超过400 m、宽6 m的泥结石道路径流全部排入一块农地，不产生危害。农村公路、村道、田间道路、进户道路断面可适当倾斜，有条件的可两面溢流，无条件的应一面溢流，并布设导流埂，方便径流及时排入农地，应避免排入未治理或陡峭的地段。

2019—2020年对孟塬乡椿树岔村虎崾组的混凝土道路(宽5 m)长2 km的排水渠、G309国道(宽11 m，孟塬段)长0.9 km的排水渠、冯小公路(宽7 m，小岔乡)长1.8 km的排水渠等进行观测发现：这些排水渠都是收集半幅路面(道路中间高两面低)产生的径流，且路段都是治理程度较好的区域(或配套水平沟林带，或平缓地段)，在排水渠无道路之外其他径流汇入时，一般不产生水土流失现象，仅在平缓地段径流出口处形成少量的淤积，滞水效果也明显。以上观测结果可以通过计算梯田滞水量进行佐证(见表2)。表2中“近30年一次性最大降水量”是指近30年日最大降水量(彭阳县气象局提供)；“梯田自产水量”取近30年一次性最大降水量计算，其集流效率参照泥结石路0.35、农村硬化公路0.73[1]取值；“集水量”是道路全断面集水；“梯田埂高”按0.25 m计算(当地梯田设计埂高0.3～0.4 m)。由表2可知，泥结石路和农村公路对应的梯田面积能满足其近30年一次性最大降水量的滞水需要。彭阳县梯田化程度高，据2020年统计，全县水平梯田占耕地面积96%以上，其中面积超过0.100、0.167、0.233 hm2的梯田分别占全县水平梯田的85%、70%、50%以上。

表2 梯田滞水量计算

3 农村庄院产流现状与预防措施

3.1 农村庄院产流现状

彭阳县以农业为主，2021年农业人口18.92万人，占户籍人口的76.4%。根据彭阳县政府2017年统计资料，农村庄院有55 572户。每户庄院平均占地面积约800 m2[2]，其硬化面面积(含屋顶面积)约占庄院占地面积的50%，其余50%为结实地面。每户一般有一个水窖。庄院产生的径流量计算见表3。

表3 庄院产生的径流量计算

表3中“庄院硬化面集流效率”取0.57，“庄院结实地面集流效率”取0.28[1]，经计算“每户庄院年均产流量”为153 m3。由于彭阳县农村自来水入户率达到99.8%，且保证率高，水窖解决人畜饮水问题已成历史，农村大部分人员外出打工，偶尔(农忙或过节时)居住，大约有50%的庄院基本处于半闲置或闲置状态，部分农村居住人员所用的水窖为净水窖，主要蓄自来水与屋檐的雨水，故“水窖利用率”取50%，每个水窖年均蓄水量约为63 m3。全县庄院面积约为4 445.76 hm2，年均径流量为850.25万m3，年均径流剩余量为675.20万m3。

3.2 农村庄院产流的预防措施

大部分农村住宅为独立庄院，呈点状分布，产生的径流通过水窖拦蓄后，剩余的径流流出庄院排入治理后的流域，在没有较大暴雨的情况下产生的径流基本无危害。部分靠近道路居住的住户把庄院径流直接排入路边的排水渠或路面，加大了排水量，扩大了次生灾害；个别庄院径流直接排入未治理流域、沟头或易冲刷的地段，造成水土流失。鼓励住户将庄院径流排入治理后流域；或在庄院空闲地段种植树木、蔬菜等高耗水量作物，就地消化与吸收雨水，减少雨水流失；或修整庄院周围果树集水面，把多余径流引入周围果园或梯田。农村小部分常年无人居住的庄院，应积极引导恢复成农地或林地，杜绝有害径流形成。继续发挥水窖、涝池等的蓄水作用，提倡农户每年外出时把水窖引水渠修好，安全蓄水，增加水窖蓄水量，发展节水灌溉，延伸径流后期效益，变废为宝。

4 村镇产流现状

据住房和城乡建设局资料，截至2020年底彭阳县县城建成区占地面积838万m2，县城外事业单位、企业、学校、居民点等占地面积982.47万m2(大面积根据卫星影像图全数测算，小面积选取多个代表性面积平均值相乘而得)，其硬化面与防水面(含房顶)面积约占总占地面积的70%，土质地面约占总占地面积的30%，集流效率分别取0.57与0.28[1]，年均降水量为450 mm，经计算村镇年均径流量为395.68万m3(见表4)。县城、乡镇及较大单位对大多数径流进行了有效的治理，如修建拦蓄设施或沟头护坡等，减小了径流产生的危害；大部分村中心、居民点、学校，部分小单位等产生的径流大多直接汇入排水渠，加重了径流产生的危害性。

表4 村镇产生的径流量计算

5 道路、庄院与村镇产流形成的综合危害与对策

5.1 道路、庄院与村镇产流形成的综合危害

经过长期的观测发现，产生水土流失比较严重的区域一般是流域面积超过1 km2的“三区一大”区域，即道路密集区、建设密集区、高度集流区、流域面积大的区域。“三区一大”区域内部分道路排水渠吸纳了整个小流域产生的径流，小流域内庄院、村镇径流大多直接汇入排水渠，当遇强降雨时，排水渠汇集流量较大，易形成水毁灾害，造成水土流失与沟头延伸。目前彭阳县较大的沟头延伸基本是由较大流域内道路、庄院、村镇径流汇集、冲刷所形成的，同时道路、庄院、村镇较大径流易造成水毁、淤积、塌陷、冲沟、滑坡等次生灾害。彭阳县较大的沟头延伸达60处，其中白阳镇陡坡、玉洼、南山村，草庙乡赵洼、新洼、曹川村，王洼镇崖堡、路寨村，孟塬乡白杨庄村等多处沟头延伸相当严重。如白阳镇玉洼村村中心所包围的流域面积为2.4 km2，流域内产生的径流通过道路排水渠汇集到沟头，造成严重的沟头侵蚀、沟两岸重力侵蚀，形成倒垂的悬崖，每年土地损失近333 m2，沟头周围产生非常密集的裂隙，对沟岸两边梯田造成威胁。

彭阳县属于黄土丘陵沟壑区，山大沟深，农户居住比较分散，个别农户进户道路长达2 km左右，进户道路易产流，如果农户庄院与进户道路的产流合流到一起，破坏性增强，那么就易产生水土流失。近几年，农村建成了多处集中居民点，虽居民点所居住的户数相比全县总户数占比较小(占10%左右)，但其庄院、乡村道路大多进行了硬化处理，产流面积较大，如果对这部分径流不进行合理处理，则易汇集成较大径流，造成水土流失。

5.2 道路、庄院与村镇径流治理对策

(1)对道路排水渠汇流面积在1 km2以上的，根据淤地坝的建设规范，可以建设淤地坝或塘坝。壕道具备建设淤地坝或塘坝条件的，应把淤地坝或塘坝建设在壕道上，直接把径流引入淤地坝或塘坝内，及早拦蓄径流，杜绝径流对农地与沟头的冲刷毁坏，利于后续效益形成；壕道不具备建设淤地坝或塘坝条件的，可以在下游沟道修建沟头防护设施，杜绝或减少水土流失。

(2)根据地形与径流量的大小，采取高水高建、低水低建的原则，修建涝池、蓄水池等小型水保工程，最大限度拦蓄径流，就地利用。

(3)道路修建在较平缓地段，不设边沟时，应利用地面微地形减缓径流流速，增加地表入渗量。

(4)农村道路两边有溢流条件的，应把径流分散溢流到林地或梯田。道路、城镇、庄院径流应尽可能地分流，减少汇流，避免形成较大径流，引发灾害。

6 结 语

彭阳县道路、庄院、村镇占地面积约为11 518.26 hm2，占彭阳县土地总面积的4.56%；年均产生的径流2 454.15万m3，占彭阳县境内水资源总量的27.51%(据宁夏水文水资源勘测局资料，彭阳境内水资源总量8 920万m3)。若处理与利用好这部分径流，则彭阳县水土流失将得到有效控制。由于道路、庄院、村镇等径流治理是一个漫长的过程，是一个综合性强的系统工程，且投资大，不可能一蹴而就，因此应循序渐进、轻重缓急地逐步治理与预防，为黄河流域高质量发展夯实基础。