塬面攔蓄水工程建設(shè)要點(diǎn)

孫 娟，康玲玲，呂錫芝，董飛飛

(黃河水利科學(xué)研究院 水利部黃河泥沙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450003)

黃土高塬溝壑區(qū)是黃土高原水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一。根據(jù)水利部“黃土高原地區(qū)水土流失綜合治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”編制的要求，筆者近期對黃土高塬溝壑區(qū)董志塬、洛川塬和太德塬三大典型塬面的水土流失及其治理情況進(jìn)行了調(diào)研。由于塬面的特殊性，水土流失導(dǎo)致的溝頭溯源侵蝕正在逐年蠶食著黃土塬面，素有“天下黃土第一塬”之稱的董志塬，因嚴(yán)重的水土流失，其面積已由原來的910 km2減少到756 km2，東西寬度已由以往的32 km減少到18 km，最窄處只有50 m，且仍以年均42 hm2的速度不斷萎縮。嚴(yán)重的水土流失導(dǎo)致自然災(zāi)害頻發(fā)，基礎(chǔ)設(shè)施安全受到嚴(yán)重威脅，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，因此塬面治理和保護(hù)十分必要和迫切。

攔蓄水工程是塬面水土流失治理的重要措施之一，主要有澇池、水窖、蓄水池、擋水埂等。根據(jù)調(diào)查資料，結(jié)合黃土高塬溝壑區(qū)治理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[1-5]，參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)規(guī)范中有關(guān)塬面攔蓄水工程的條文[6-10]，以及當(dāng)前塬面治理新的要求和標(biāo)準(zhǔn)，從布設(shè)、規(guī)劃、設(shè)計等方面對塬面攔蓄水工程加以分析，期望為黃土高塬溝壑區(qū)塬面水土流失治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化提供參考。

1 塬面攔蓄水工程布設(shè)原則

塬面攔蓄水工程主要功能是防止和調(diào)控塬面徑流，減少徑流對溝道的沖刷，保護(hù)水土資源。攔蓄水工程可分段攔蓄村莊道路、田間徑流，并與溝頭圍埂、防沖林、草帶等結(jié)合，達(dá)到節(jié)節(jié)控制塬面徑流的目的，使得徑流就地攔蓄入滲?；诖?，塬面攔蓄水工程布設(shè)應(yīng)從以下幾個方面加以考慮：

(1)根據(jù)塬面地形特點(diǎn)，結(jié)合塬面水土流失綜合治理規(guī)劃合理選址。水窖、澇池、蓄水池等工程，除可作為解決人畜飲水和抗旱水源外，還應(yīng)能有效攔蓄暴雨洪水，起到削減洪峰、減緩洪水過程的作用，使得塬面降雨徑流不下溝或有序排放至溝底，將徑流對溝道的沖刷能力降到最低。因此，工程能否更好地發(fā)揮作用與合理選址息息相關(guān)。

(2)合理確定攔蓄水工程的位置、類型、數(shù)量與規(guī)模，以及運(yùn)行方式。隨著黃土高塬溝壑區(qū)新農(nóng)村建設(shè)和生態(tài)環(huán)境改善，新農(nóng)村(含鄉(xiāng)村道路)建設(shè)形成的鄉(xiāng)村道路硬化面積逐漸增多，下墊面條件的改變影響了原有徑流的產(chǎn)匯流過程，導(dǎo)致部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、居民點(diǎn)雨洪排放量加大，對溝頭、塬邊(即溝沿)的沖刷加劇導(dǎo)致塬面侵蝕，因此原有的攔蓄水工程布設(shè)模式也應(yīng)加以改變。在布設(shè)攔蓄水工程時要全面調(diào)查區(qū)內(nèi)的道路網(wǎng)及其匯集地表徑流的運(yùn)行規(guī)律，測算匯流區(qū)面積、來水量，結(jié)合地勢走向，確定攔蓄水工程的位置、類型、數(shù)量與規(guī)模，以及運(yùn)行方式。部分靠近道路、城鎮(zhèn)等位置的攔蓄水工程，建議設(shè)計部門在設(shè)計時應(yīng)與相關(guān)部門共同確定工程防洪標(biāo)準(zhǔn)。在調(diào)查過程中還發(fā)現(xiàn)有一些具有明顯當(dāng)?shù)靥厣臄r蓄水方式方法，例如：將道路路面修成中間高兩側(cè)低的魚背形，地表徑流由道路兩側(cè)排水溝引入附近的澇池或水窖；有條件的地方在房頂、場院和匯流路面等區(qū)域，鋪設(shè)混凝土或三合土集流場，以加大集雨量，減少地表徑流等，這些均可因地制宜作為攔蓄水工程選用。

2 攔蓄水工程類型和規(guī)劃要點(diǎn)

塬面攔蓄水工程主要有澇池、水窖、蓄水池等，也包括溝邊埂等兼有攔蓄功能的工程。不同類型攔蓄水工程的規(guī)劃要點(diǎn)既有共同點(diǎn)也有區(qū)別。

2.1 澇 池

澇池的應(yīng)用在黃土高塬溝壑區(qū)具有悠久的歷史，澇池幾乎是每個村莊必備的攔蓄水工程。近年來由于農(nóng)村道路和場院硬化面積增多，徑流匯流過程和產(chǎn)流機(jī)制發(fā)生變化，新建澇池除保留原有澇池蓄水的基本功能外，在規(guī)模、外形和功能上也有新的變化。

(1)按功能可將澇池分為防洪排澇型、蓄水灌溉型、濕地生態(tài)型、水系連通型和人文景觀型。澇池建設(shè)應(yīng)以攔蓄雨水、減小溝道下泄流量、防治溝頭坍塌與塬面縮小、減少水土流失、保護(hù)村鎮(zhèn)及耕地為目標(biāo)，以村莊(自然村)為單元，根據(jù)水土流失防治、灌溉、污染治理、連通水體和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的要求，統(tǒng)籌雨洪、水源、污水處理、景觀進(jìn)行總體布置，做到雨水利用與調(diào)節(jié)、污水處理與利用、安全與美化兼顧，使?jié)吵氐恼{(diào)、蓄、凈、連、美功能相互配合，發(fā)揮綜合效益。

(2)選址時應(yīng)考慮當(dāng)?shù)販项^防護(hù)的需要，宜與溝頭防護(hù)工程相結(jié)合，同時考慮能修建足夠容量的池體和接納足夠的徑流來源，選在路旁低于路面、土質(zhì)較好、暴雨中有足夠地表徑流流入的地方，多布設(shè)于村莊道路及溝頭附近較低處，距溝頭、溝邊10 m以上。澇池功能根據(jù)布設(shè)的位置不同而有差異，例如村莊道路附近的澇池主要用于解決牲畜用水及灌溉用水；溝頭附近的澇池宜與溝頭防護(hù)工程相結(jié)合，主要為防止徑流沖刷、溝頭下切，減少水土流失。

(3)設(shè)計時，應(yīng)考慮澇池的功能和位置。澇池不在路旁的應(yīng)修建引水渠，將道路徑流引入池中；在澇池進(jìn)水口前設(shè)置分流設(shè)施，并將多余的洪水通過漿砌石排洪渠或涵管排出。根據(jù)地形條件因地制宜地進(jìn)行邊坡綠化，澇池外圍可栽種適生喬、灌、草，也可在周圍設(shè)置居民活動場地。有必要設(shè)置溢流口的澇池，應(yīng)與溝道排水設(shè)施結(jié)合布設(shè)。具有攔蓄水功能且處于村莊附近的澇池，應(yīng)在澇池外圍設(shè)置1.5 m以上的安全圍欄及出入活動門。有條件的可對進(jìn)入澇池的水源實(shí)行雨、污分流，將污水凈化后再排入澇池。在澇池一側(cè)或兩側(cè)邊坡加設(shè)梯步。

2.2 水 窖

水窖的設(shè)計相對比較簡單，可用規(guī)劃區(qū)家畜用水、部分農(nóng)業(yè)活動用水和家庭清潔、灌溉用水量之和，除以當(dāng)?shù)赜写硇缘膯谓讶萘浚嬎愠鲆?guī)劃區(qū)需要修建水窖的數(shù)量。在降雨量年際變化較大的地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)增加水窖數(shù)量。

選址時應(yīng)考慮窖址處的集雨、灌溉、生活及土質(zhì)等條件。用于灌溉的水窖應(yīng)選在灌溉農(nóng)田附近并高出農(nóng)田，集水、引水、取水、用水都方便的地方；解決生活用水的水窖應(yīng)選在庭院或場院較低處。水窖宜布設(shè)在村旁、路旁及有足夠地表徑流來源的地方。窖址應(yīng)選在具有深厚堅(jiān)實(shí)的土層，距溝頭、溝邊20 m 以上，距大樹根10 m 以上的位置。

對于來水量不大的路旁，可修建單窖容量30～50 m3的井式水窖；在路旁有土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的崖坎且要求蓄水量較大的地方，可修建單窖容量100 m3以上的窯式水窖；在有灌溉需求的山路邊，可結(jié)合地形條件和集雨條件設(shè)置梯級水窖，坡面來水通過道路排水溝進(jìn)入水窖，單窖容積宜在10～15 m3，溢出的水進(jìn)入下一級水窖，使用時采用水泵抽水。

水窖的施工和管理，目前主要按照《水土保持綜合治理 技術(shù)規(guī)范 小型蓄排引水工程》(GB/T 16453.4—2008)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2.3 蓄水池

蓄水池設(shè)計簡單，由水池、引水口、溢流口、放水管、檢查梯組成，應(yīng)結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃布設(shè)，結(jié)構(gòu)及尺寸應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)狀況和用途確定。溝頭以上來水量單靠圍埂不能全部攔蓄時，應(yīng)在圍埂上游附近修建蓄水池，位置應(yīng)距溝頭10 m以上。

開敞式蓄水池是季節(jié)性蓄水池，在作物生長期內(nèi)起調(diào)蓄作用，根據(jù)水量供需狀況合理確定容積，不具備防凍、防蒸發(fā)功能；封閉式蓄水池具有防凍、防蒸發(fā)作用，既可常年蓄水也可季節(jié)性蓄水，池水既可作為灌溉水源也可作為人畜飲用水源。

在蓄水池進(jìn)水口以上3 m處修建沉沙池，沿來水方向長方形布置，長2～3 m、寬1～2 m、深1.0 m，池底比進(jìn)水管低0.5 m。在蓄水池進(jìn)水管前安裝攔污柵，進(jìn)水管前端位于沉沙池底以上0.5 m處，末端埋設(shè)在池墻頂以下0.3 m處，并伸入池內(nèi)。蓄水池出水管埋設(shè)在池底以上0.5 m的池墻內(nèi)，安裝閘閥，外接輸水軟管。開敞式蓄水池沿低于地平面1.5 m，應(yīng)設(shè)計防護(hù)圍欄。

蓄水池施工和管理與水窖類似，目前也是按照《水土保持綜合治理 技術(shù)規(guī)范 小型蓄排引水工程》(GB/T 16453.4—2008)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2.4 溝邊埂

溝邊埂為沿溝岸等高線布設(shè)的等高截水溝邊埂，主要布設(shè)在溝頭、塬邊等部位。根據(jù)實(shí)地調(diào)研資料，目前塬面實(shí)用的擋水埂主要有溝頭埂、溝沿埂或塬邊埂、澇池邊沿埂、梯田坎埂(田間階地?fù)跛　⑵赂奶莨こ坦】驳?、方格擋水埂等。盡管名稱不同，但功能基本一致，因此本文統(tǒng)一稱為溝邊埂。

2.4.1 溝邊埂布設(shè)

在布設(shè)溝邊埂時，擋水埂應(yīng)與塬面道路、農(nóng)田坎埂等有機(jī)結(jié)合，統(tǒng)一規(guī)劃，筑埂材料應(yīng)因地制宜，可采用土質(zhì)或植物護(hù)埂，在溝頭、溝沿和澇池周邊等部位，有條件的可修建混凝土、漿砌石或者磚砌溝邊埂。

溝邊埂設(shè)計時，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)參照溝頭防護(hù)工程；溝沿埂、塬邊埂的設(shè)計應(yīng)參照梯田的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可設(shè)計為單道埂，也可設(shè)計為平行的多道埂。

根據(jù)實(shí)地情況，溝邊埂多為堆土碾壓而成的土質(zhì)埂，以自然植被或灌木護(hù)埂為主，植物品種多為當(dāng)?shù)剡m生的黃蒿、冰草、針茅及經(jīng)濟(jì)作物等。

另外，田間階地溝邊埂主要應(yīng)用于田塊面積小的塬面，外坡隨地形、田坎高度變化而變化，埂頂栽植經(jīng)濟(jì)作物，坎下部栽植經(jīng)果林等。梯田邊沿溝邊埂為就地修筑的土質(zhì)埂，埂坎部位栽植經(jīng)濟(jì)作物。水平溝的方格溝邊埂主要用于塬面植樹造林，在水平階地、行道樹栽植過程中，修筑土質(zhì)溝邊埂(方格擋水埂)，寬一般0.8～1.2 m，長1.0～1.5 m，可因地制宜適當(dāng)調(diào)整。

在部分澇池周圍還可用土或者磚砌形成具有一定高度的擋水埂，防止小動物或小孩進(jìn)入澇池，同時也增加了澇池的容積，提高了安全系數(shù)。

2.4.2 植物護(hù)埂

植物護(hù)埂是溝邊埂的常見保護(hù)措施，植物護(hù)埂的規(guī)劃設(shè)計應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)選擇對農(nóng)作物生長影響小、經(jīng)濟(jì)價值高、護(hù)埂效果好的適生喬、灌、草，宜采用多種植物種混交的栽植方式；寬度小于30 cm的埂坎宜植草。

(2)雙邊埂或三埂兩道溝邊埂的高度應(yīng)自溝邊向塬面遞減，埂之間種植當(dāng)?shù)剡m生的灌木，埂上栽植經(jīng)濟(jì)作物等。

(3)在地埂頂部、邊坡等部位布設(shè)適生的植物，可選擇經(jīng)濟(jì)樹種、灌木、草、花、藥材等，其中埂頂部可栽植黃花菜、金銀花等；邊坡可栽植油松、刺槐、紫穗槐、檸條等，并根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選擇植物栽植位置、種類及種植規(guī)格。

(4)在原有溝邊埂、田間路相結(jié)合或因田(鄉(xiāng))間交通需要修建溝邊道路的地方，可采取“以路代埂”，溝邊埂可作為農(nóng)田生產(chǎn)道路，寬一般2.0～3.5 m，高度1.0～1.5 m，采用自然恢復(fù)植被的方式護(hù)埂。田坎種植植物時，應(yīng)在埂坎中下部種植灌木或者喬木(如花椒、紫穗槐、桑樹、檉柳等)，在田埂上種植黃花菜等；在光熱條件差的地方可將田埂、田坎修建成45°的軟坎，在坎上種植紫花苜蓿等。

2.4.3 溝邊埂施工和管理

施工時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，確定溝邊埂的位置、走向。修筑埂坎時，填筑用的生土要剔除石礫、樹根、草皮等；取土位置為農(nóng)地時，應(yīng)先剝離表土集中堆放保護(hù)，并在溝邊埂施工結(jié)束后將表土還原。

溝邊埂多為土質(zhì)夯實(shí)筑成，即便加以植物護(hù)埂，防沖能力也有限，因此應(yīng)加強(qiáng)管理。每年雨季前應(yīng)進(jìn)行巡視，發(fā)現(xiàn)損毀及時補(bǔ)修，同時要防止人畜破壞溝邊埂。

3 結(jié) 語

攔蓄水工程是塬面水土流失治理措施的一種，對徑流的攔截利用是塬面治理的基礎(chǔ)，塬面水土流失治理效果大部分取決于對塬面降水資源的處置方式。本文闡述的4種攔蓄水工程，是當(dāng)?shù)囟嗄陙碓谲嫠亮魇е卫碇斜容^典型的措施。隨著黃土高塬溝壑區(qū)水土流失治理標(biāo)準(zhǔn)的提高，相信傳統(tǒng)攔蓄水工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也會隨之優(yōu)化并加以改進(jìn)。

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