基本介紹
- 中文名：淤地壩
- 外文名：sediment storage dam for building farmland
- 含義：攔泥淤地而修建的壩工建築物
簡介,工程結構,壩系規劃,生產建設,分布地域,作用效益,攔泥保土，減少入黃泥沙,淤地造田，提高糧食產量,防洪減災，保護下游安全,合理利用水資源，解決人畜飲水,最佳化土地利用結構，促進退耕還林還草,發展潛力,有利條件,難題,水文泥沙指標的選取,壩系布局方案的比選,壩系運行機理的模擬,
簡介
淤地壩是指在水土流失地區各級溝道中，以攔泥淤地為目的而修建的壩工建築物,其攔泥淤成的地叫壩地。在流域溝道中，用於淤地生產的壩叫淤地壩或生產壩。黃土高原地區土層深厚，黃土廣布，具有質地均勻、結構疏鬆、透水性強、易崩解、脫水固結快等特點，是良好的築壩材料，可以就地取材。同時，隨著退耕還林還草政策的深入貫徹執行，為淤地壩建設提供了巨大的剩餘勞動力市場。
淤地壩水庫
淤地壩水庫築壩攔泥淤地，對於抬高溝道侵蝕基準面、防治水土流失、滯洪、攔泥、淤地 （壩地），減少入黃泥沙、改善當地生產生活條件、建設高產穩產的基本農田、促進當地民眾脫貧致富等方面有著十分重要的意義，是小流域綜合治理的一項重要措施。在水土流失嚴重的地區，由於淤地壩投資少見效快、壩地利用時間長、效益高，深受民眾歡迎。
淤地壩的攔泥淤地效益顯著。經測算,壩高25 m以下的中小型淤地壩毎公頃壩地淤積泥沙4.5萬〜6.0萬t.根據黃河幹流及有關流域的重點測站的資料，與20世紀50年代相比，70年代黃河泥沙減少了42億t, 80年代共減少98 億t，淤地壩及其壩系工程的減沙效益占總攔蓄量的60%〜70%。淤地壩攔淤後，形成平坦的人造平原，土壤濕潤肥沃，抗旱能力強，產量高，比坡地增產3〜10倍。枯水年每公頃產糧2.2〜3.7 t:平水年每公頃產糧3. 8〜5. 2 t;豐水年每公頃產糧5.3〜6.7t。很多溝道已形成壩系，無常流水溝道形成溝台式壩地，有常流水溝道壩系組合為生產的壩地、蓄水灌溉的水庫、滯洪的壩庫工程。黃士高原地區的淤地壩建設已成為當地基本農田建設的重要組成部分。
淤地壩建設作為水利部2003年三大“亮點工程”之一，倍受社會各界的廣泛關注。黃河上中游管理局作為這一“亮點工程”的主要組織者和實施者，緊緊圍繞淤地壩規劃、淤地壩的地位與作用、淤地壩的效益、淤地壩科學研究、淤地壩及壩系建設、淤地壩管理運行機制等內容，做了大量卓有成效的工作。並採取了一系列措施，大力宣傳淤地壩建設對改善黃土高原地區生態環境、促進人民民眾脫貧致富奔小康及減少入黃泥沙的重要作用。
工程結構
(1)壩體。主要壩型為黃土均質壩，有少量土石混合壩和石拱壩等。
(2) 泄水洞。主要為無壓涵洞、分級臥管，少量採用壓力管道、豎井等。
(3) 溢洪道。大部採用開敞式溢洪逋或陡坡溢洪。個別採用挑流鼻坎或利用溝坡岩石層排洪水入支溝。也有的受地形、地質條件限制，在壩體背水坡砌護溢洪道排洪。
修築淤地壩的工程村料一般就地取用。有砂石料的溝逍。用水泥砂漿砌石築壩。石料缺乏時可用預製鋼筋混凝土塊。
設計洪水標準
庫容在50萬立方米以上的淤地壩的設計洪水標準按SD175—86《水上保持治溝骨幹工程暫行技術規範》的有關規定執行。
壩系規劃
為達到溝道分段攔蓄水沙，分散洪水，防止洪水危害，使壩地穩定生產的目的，壩系應包恬滯洪壩、種植壩、引洪蓄水灌溉壩等.使單壩有明確分工，並使其有機配合，生產職能可以變換.科學地使用水沙，持久地發揮壩系整體的最大水沙利用和生產效益。壩系規劃在流域綜合治理基礎上進行，做到生物措施與工程措施相結合，坡面治理與溝道治理同步實施。集流面積大的溝道，按支毛溝情況可分解為幾個小壩系，單壩控制面積多在5 平方公里以下。建壩次序因地制宜，大流域先上游後下游.小流域可先下游後上游，先支溝後乾溝。
生產建設
淤地壩是黃土高原區人民民眾在長期同水土流失鬥爭實踐中創造的一種行之有效的既能攔截泥沙、保持水土，又能淤地造田、增產糧食的水土保持工程措施，已有幾百年的發展歷史。最初的淤地壩是自然形成的，距今已有400多年。明代隆慶三年（公元1569年），陝西子洲縣黃土窪，因自然滑坡、坍塌，形成天然聚湫，後經加工而形成高60米、淤地800餘畝的淤地壩。人工修築淤地壩的歷史記載，最早見於山西省《汾西縣誌》：明代萬曆年間（公元1573年-1619年）“澗河溝渠下濕處，淤漫成地易於收穫高田，值旱可以抵租，向有勤民修築。”淤地壩在清代已引起官方的重視，據《續行水金鑒》卷十一記載，清乾隆八年（公元1743年），陝西監察御史胡定在奏摺中呈“黃河之沙多出自三門以上及山西中條山一代澗中，請令地方官於澗口築壩堰，水發，沙滯澗中，漸為平壤，可種秋麥。”水利專家李儀祉先生，在1922年所著《黃河之根本治法商榷》一文中指出：“皆渭溝洫可以容水，可以留淤，淤經渫取可以糞田，利農兼以利水，予深贊斯說。”又說：“治水之法，有以水庫節水者，各國水事用之甚多。然用於黃河，則未見其當，以其挾沙太多，水庫之容量減縮太速也。然若分散之為溝洫，則不啻億千小水庫，有其用而無其弊。且有糞田之利，何樂而不為也。”1945年黃委會批准關中水土保持試驗區在西安市荊峪溝流域修建淤地壩一座，是黃河水利委員會在黃土高原地區修建的第一座淤地壩。
淤地壩建設工程
淤地壩建設工程新中國成立後，經過水利水保部門總結、示範和推廣，淤地壩建設得到了快速發展。大體經歷了四個階段：二十世紀50年代的試驗示範，60年代的推廣普及，70年代的發展建設和80年代以來以治溝骨幹工程為骨架、完善提高的壩系建設階段。據調查統計，經過50多年的建設，黃土高原地區現有淤地壩11萬餘座，淤成壩地450多萬畝，可攔蓄泥沙210億m3。主要分布在陝西（36816座）、山西（37820座）、甘肅（6630座）、內蒙（17819座）、寧夏（4936座）、青海（3877座）、河南（4147座）等七省（區），其中陝、晉、蒙三省區共有淤地壩9萬餘座，占總數的82.5%。
分布地域
在黃土高原丘陵溝壑區各級溝道中興建緩洪攔泥淤地工程，用以攔蓄徑流泥沙、控制溝蝕，充分利用水沙資源，改變農業生產基本條件，改善當地生態環境，促進區域經濟發展，效果十分明顯，是該地區人民民眾首創的一項獨特的水土保持工程措施;它不同於國外的留淤壩和攔沙壩，而是一種淤地種植的壩工工程，在中國晉、陝、蒙、甘等省（區）分布最多。
淤地壩風景
淤地壩風景黃河中游地區，有著悠久的治溝打壩歷史，勞動人民在與自然災害的鬥爭中，創造了攔泥淤地、抗旱、增產的淤地壩。據歷史記載，最早的淤地壩是自然形成的，即所謂天然聚湫，距今已有400多年的歷史。人工修築淤地壩，始於400年前的明代萬曆年間山西汾西一帶。到了清代，晉西和陝北地區也開始築壩。民國時期，中國近代水利先驅李儀祉先生，將淤地壩作為治理黃河的方略構想的組成部分。新中國成立以來，淤地壩逐漸發展成為改善當地農業生產條件的一項重要措施。20世紀70年代初，水墜法築壩的試驗成功，使工效成倍提高、成本大幅度降低(提高工效3-6倍，降低成本60%以上)，從而使淤地壩建設得到了迅速發展，形成了"溝溝打壩、壩壩水墜"的局面。
乾、支溝建設的淤地壩工程大多為民眾自發興建，由於缺乏技術指導，加之單壩規模偏小，多為“一大件”工程，防洪標準較低。有的工程沒有經過設計，而且施工質量差，工程在運行中，每遇暴雨，往往一壩潰決，導致整個溝道連鎖垮壩。1977-1978年，陝北地區發生了大面積暴雨，不少淤地壩水毀嚴重。為了認真總結經驗教訓，各地對淤地壩的規劃布局、工程結構、設計標準、建壩順序等進行研究，得出了一條經驗，即:在修建淤地壩的小流域壩系內，選適當位置修建控制洪水的骨幹壩工程，以提高溝道壩系的防洪標準。
骨幹壩是指水土流失地區在坡面治理的基礎上，為加強綜合治理提高流域壩系的防洪能力，減少水毀災害，而在支毛溝中興建的控制性緩洪攔泥淤地工程(也通常稱治溝骨幹工程)。其作用是：保護下游小多成群的淤地壩，減輕下游危害，緩洪攔泥淤地，穩定溝床，防治溝壑侵蝕。
作用效益
“溝里築道牆，攔泥又收糧”，這是黃土高原地區民眾對淤地壩作用的高度概括。通過調查表明，淤地壩在攔截泥沙、蓄洪滯洪、減蝕固溝、增地增收、促進農村生產條件和生態環境改善等方面發揮了顯著的生態、社會和經濟效益。延安市寶塔區副區長王建軍說：“淤地壩建設無論是在生態建設，還是在增產糧食方面都有著不可替代的作用。”當地的民眾形象地把淤地壩稱為流域下游的“保護神”，解決溫飽的“糧食囤”，開發荒溝、改善生態環境的"奠基石"。
攔泥保土，減少入黃泥沙
黃河泥沙主要來源於黃河中游黃土高原的千溝萬壑。修建於各級溝道中的淤地壩，從源頭上封堵了向下游輸送泥沙的通道，在泥沙的匯集和通道處形成了一道人工屏障。它不但能夠抬高溝床，降低侵蝕基準面，穩定溝坡，有效制止溝岸擴張、溝底下切和溝頭前進，減輕溝道侵蝕，而且能夠攔蓄坡面匯入溝道內的泥沙。據有關調查資料，大型淤地壩每淤一畝壩地，平均可攔泥沙8720噸，中型6720噸，小型3430噸。尤其是典型壩系，攔泥效果更加顯著。據對內蒙古準格爾旗西黑岱小流域壩系調查，該流域總面積32平方公里，從1983年開始完善溝道壩系建設，到2003年建成淤地壩38座，累計攔泥645萬噸，已達到泥沙不出溝。延安市已建成的1.14萬座淤地壩已累計攔蓄泥沙17億噸，相當於全市6年輸入黃河的泥沙總量。根據黃河水利委員會黃河上中游管理局初步調查統計，黃土高原區11萬多座淤地壩可攔泥280億噸，對黃河安瀾起到了極其重要的作用。
淤地造田，提高糧食產量
淤地壩將泥沙就地攔蓄，使荒溝變成了人造小平原，增加了耕地面積。同時，壩地主要是由小流域坡面上流失下來的表土層淤積而成，含有大量的牲畜糞便、枯枝落葉等有機質，土壤肥沃，水分充足，抗旱能力強，成為高產穩產的基本農田。據黃河水利委員會綏德水土保持試驗站實測資料，壩地土壤含水量是坡耕地的1.86倍。據黃土高原七省（區）多年調查，壩地糧食產量是梯田的2-3倍，是坡耕地的6-10倍。壩地多年平均畝產量300公斤，有的高達700公斤以上。山西省汾西縣康和溝流域，壩地面積占流域總耕地面積28%，壩地糧食總產卻占該流域糧食總產量的65%。據統計，黃土高原區壩地占總耕地的9%，而糧食產量占總產量的20.5%。特別是在大旱的情況下，壩地抗災效果更加顯著。據陝西省水土保持局調查資料：1995年陝西省遭遇歷史特大幹旱，榆林市橫山縣趙石畔流域有壩地1600畝，坡耕地25000畝，壩地畝產均在300公斤以上，而坡耕地畝產僅10公斤，壩地畝產是坡耕地的30多倍。因此，在黃土高原區廣泛地流傳著“寧種一畝溝，不種十畝坡”、“打壩如修倉，攔泥如積糧，村有百畝壩，再旱也不怕”的說法。
農業生產
農業生產防洪減災，保護下游安全
以小流域為單元，淤地壩通過梯級建設，大、中、小結合，治溝骨幹工程控制，層層攔蓄，具有較強的削峰、滯洪能力和上攔下保的作用，能有效地防止洪水泥沙對下游造成的危害。1989年7月21日，內蒙古準格爾旗皇甫川流域普降特大暴雨，處在暴雨中心的川掌溝流域降雨118.9毫米，暴雨頻率為150年一遇，流域產洪總量1233.7萬立方米，流域內12座治溝骨幹工程共攔蓄洪水泥沙593.2萬立方米，緩洪514.8萬立方米，削洪量達89.7%，不但工程無一損失，還保護了下游3900畝壩地和5100畝川、台、灘地的安全生產，減災效益達200多萬元。甘肅省慶陽縣嶄山灣淤地壩建成以後，下游80戶民眾財產安然無恙，道路暢通，600畝川台地得到保護，僅該壩保護的川台地年人均純收入就達1680元。使爛泥溝變成了“聚寶盆”。
合理利用水資源，解決人畜飲水
淤地壩在工程運行前期，可作為水源工程，解決當地工農業生產用水和發展水產養殖業。對水資源缺乏的黃土高原乾旱、半乾旱地區的民眾生產、生活條件改善發揮了重要作用。環縣七里溝壩系平均每年提供有效水資源160多萬立方米，常年供給廠礦企業，並解決了附近4個行政村7000多頭（只）牲畜的用水問題。“十年九旱”的定西縣花岔流域，多年靠窖水和在幾十里外人擔畜馱解決人畜飲水。通過壩系建設，不僅徹底解決了水荒，而且每年還向流域外調水50多萬立方米，發展灌溉2000餘畝。
同時，淤地壩通過有效的滯洪，將高含沙洪水一部分轉化為地下水，一部分轉化為清水，通過泄水建築物，排放到下游溝道，增加了溝道常流水，涵養了水源，同時，對汛期洪水起到了調節作用，使水資源得到了合理利用。據黃委會綏德試驗站多年觀測，陝西綏德縣韭園溝小流域，壩系形成後，人、畜數量增加一倍多，發展水地2700多畝，溝道常流水不但沒有減少，反而增加兩倍多。
最佳化土地利用結構，促進退耕還林還草
淤地壩建設解決了農民的基本糧食需求，為最佳化土地利用結構和調整農村產業結構，促進退耕還林還草，發展多種經營創造了條件。昔日“靠天種莊園，雨大沖良田，天旱難種田，生活犯熬煎”的清水河縣范四夭流域，堅持以小流域為單元，治溝打壩，帶動了小流域各業生產，2001年流域人均純收入達1970元，電視、電話、機車等高檔產品也普遍進入尋常百姓家。綏德縣王茂莊小流域，有壩地400多畝，在人口增加，糧食播種面積縮小的情況下，糧食總產卻連年增加，使大量坡耕地退耕還林還草，土地利用結構發生了顯著變化，耕地面積由占總面積的57%下降到28%，林地面積由3%上升到45%，草地面積由3%上升到7%。壩地面積占耕地面積的15%，產量卻占流域糧食總產的67%。實現了人均林地36畝，草地5畝，糧食超千斤。環縣趙門溝流域依託壩系建設，累計退耕還林還草3250畝，發展舍飼養殖1575個羊單位，既解決了林牧矛盾，保護了植被，又增加了民眾收入。目前黃土高原區已湧現出一大批"溝里壩連壩，山上林草旺，家家有牛羊，戶戶有餘糧的富裕山莊。
淤地壩
淤地壩另外，淤地壩的建設，壩頂成為連線溝壑兩岸的橋樑，大大改善了山區的交通條件，促進了物資、文化交流和商品經濟的發展。定西縣水土保持局張振科局長說，全縣建成的淤地壩有90%以上成為交通道路。
發展潛力
黃土高原淤地壩建設具有廣闊的發展前景。尤其是多沙粗沙區，地形破碎、溝壑縱橫，溝壑面積占總面積的40%-60%，這為淤地壩的發展提供了基本的條件。根據《黃河流域黃土高原地區水土保持專項規劃》，僅在黃河中遊河龍區間12.1萬平方公里範圍內，就有大小溝道近8萬多條，這些溝道一般都有建壩條件，絕大部分溝道還沒有形成完整的壩系，可以大規模開展淤地壩建設。
淤地壩立體模型
淤地壩立體模型根據《黃河上中游多沙粗沙區治溝骨幹工程建設專項規劃》、《黃河流域黃土高原地區水土保持生態環境建設規劃》，結合對各省（自治區）淤地壩發展潛力調查統計，黃土高原區今後尚可新建控制性的治溝骨幹工程2萬多座，新建淤地壩13萬座。其中治溝骨幹工程主要分布在多沙粗沙區，涉及七省（區）127個縣（旗、市），包括無定河、三川河、皇甫川、窟野河、禿尾河、孤山川、延河、北洛河、渭河等32條主要支流。
這些淤地壩工程建成後，將會在黃土高原區形成以小流域為單元，以水土保持治溝骨幹工程為骨架，大、中、小淤地壩相配套，攔、排、蓄相結合的完整的溝道壩群防護體系。據初步預測，可累計攔蓄泥沙259億立方米，新增壩地500多萬畝，加上已有壩地，將達到1000萬畝。屆時壩地成為黃土高原區主要的糧食生產基地。
有利條件
1. 有豐富的築壩材料和勞動力資源。
黃土高原地區土層深厚，黃土廣布，具有質地均勻、結構疏鬆、透水性強、易崩解、脫水固結快等特點，是良好的築壩材料，可以就地取材。同時，隨著退耕還林還草政策的深入貫徹執行，為淤地壩建設提供了巨大的剩餘勞動力市場。
2. 幹部民眾有建設淤地壩的迫切要求，參與打壩的積極性高。
淤地壩建設，改變了農業基本條件，促進了當地經濟發展和生態環境的改善，使民眾從中得到了實惠。他們形象地把淤地壩稱為“命根子”、“糧屯子”、“錢袋子”。我們所到之處，都能聽到幹部民眾要求打壩的呼聲。各級人大、政協代表也多次提案、議案，要求增加投資，加快淤地壩建設。如環縣演武鄉有一位村支書曾騎著毛驢，趕幾十里山路找到縣水保局，代表全村民眾極力要求給自己村先建壩。
3. 積累了豐富經驗。
淤地壩建設經過幾十年不斷的試驗、示範、探索、總結，積累了豐富經驗，形成了一套比較完整的規章制度、技術標準和規範。從項目的規劃、設計，立項、審批，施工、驗收到管理、運行基本走上了制度化、規範化、標準化的軌道。特別是自1986年開展以治溝骨幹工程為主體的壩系建設以來，進一步探索出了淤地壩大、中、小聯合運用的成功模式。據調查，除水利部制定頒布了相應的技術規範外，陝西、甘肅等省人民政府還制定頒發了《淤地壩建設管理辦法》，為淤地壩的建設和安全運用提供了可靠保證。同時，黃土高原區在淤地壩產權制度改革方面也積累了一定經驗。通過積極推行承包、拍賣、租賃、股份合作等形式，明晰了責、權、利，調動了民眾參與建壩、管壩、使用壩地的積極性。如延安市寶塔區姚店鎮胡家溝村通過各種形式集資56萬元，一年就修建淤地壩、谷坊49座，淤地480畝，結合其它措施，使流域內人均基本農田增加1畝8分。
目前存在的問題：一是工程老化失修。黃土高原地區約80～90%的淤地壩建於20世紀60、70年代，運行時間大多在30年左右，許多工程由於年久失修，設施老化，不同程度地存在病險問題。另外，由於經多年淤積，相當一部分淤地壩已喪失了繼續攔泥和滯洪能力，急需加固、提高標準。二是投入不足，影響淤地壩的健康發展。從整體上看，國家每年只有幾千萬元的投入用於治溝骨幹工程建設，而淤地壩建設，國家很少有投資；從單壩投入來看，標準比較低，一般一座治溝骨幹工程需要投資65萬元左右，而國家實際投入只有35萬元左右，加之黃土高原地區地方財政困難，民眾生活貧困，拿不出更多的資金投入淤地壩建設，影響到淤地壩的發展。
難題
水文泥沙指標的選取
流域內的水文泥沙指標是壩系規劃的基礎性數據。這些指標的選取直接影響著工程的質量和規模，它們受時間、空間以及溝道內植被情況、舊壩運行情況等諸多因素的影響而不斷變化。黃土高原地區現有淤地壩大多建於20世紀六七十年代，當時技術比較落後，建壩質量標準低，多數壩在不同程度上存在損毀現象，庫容、防洪能力明顯降低，加上原始技術文檔多已失落，確切的建壩時間和淤積年限已無從考證，給現行流域內輸沙模數等指標的確定帶來了困難。而當地水文手冊等技術資料大多也是六七十年代編寫的，那時我國還沒有開展系統深入的水土保持工作，經過10多年的水土流失綜合治理，當地的植被、氣候條件都發生了變化，照搬原有的經驗值，顯然已經不能真實地反映現實情況，勢必影響工程設計的科學性。在這種情況下，專家們建議應認真進行現場踏勘，掌握第一手資料，收集臨近或相似水文站實測數據，進行詳盡比較論證後方可確定規劃使用的各項基礎指標。
壩系布局方案的比選
一條小流域裡分布著幾十座大大小小的淤地壩，它們在壩系中擔當的角色各不相同。防洪體系是壩系的骨架，是維繫壩系安全的中樞，主要由骨幹工程來承擔防洪任務；生產體系是壩系的“血肉”，是確保壩系運行和可持續發展的必要條件，主要由淤地壩攔泥淤地來完成。可想而知，在溝道縱橫的小流域裡要確定在什麼地方建壩，建造什麼功能和規模的壩，要建多少座壩才能達到總體最優的效果，其設計工作量有多么繁重。設計人員必須進行大量方案的比較，反覆計算論證才能甄選出經濟效益、社會效益和生態效益俱佳的壩系規劃方案。
壩系運行機理的模擬
壩系的前期規劃不只要確定單壩的壩址壩型，還要考慮壩系建成交付使用後的運行機理。在不同時段，壩系的運行機理都不相同。壩系建成初期以蓄水攔沙為主，而隨著已淤壩地面積的不斷增加，一些單壩的防洪蓄水能力逐漸降低，生產能力不斷突顯，這時壩系的運行模式就進入另一種平衡狀態。要保證不同時段，壩系總能保持整體平衡效益最優，就必須在前期設計時通盤考慮，進行科學細緻的動態分析，否則就可能出現壩系建好後淤了地沒法種，蓄了水沒法用的尷尬局面，造成生產得不到保障，水資源得不到合理利用，工程效益得不到可持續發揮的嚴重後果。
百年大計，質量第一。如此大規模的淤地壩系建設，無論在國內還是國外的水土保持史上都堪稱一次壯舉。在缺乏成熟的技術經驗和完備的標準規範的情況下，設計人員只有在淤地壩前期規劃中不斷摸索總結，攻克難關，拿出高質量的設計成果，才能為淤地壩工程的順利建設從龍頭上提供保障。
