黨維勤，黨恬敏，張 泉，李小兵，田金梅

(1.黃河水利委員會 綏德水土保持科學試驗站，陜西 榆林 719000；2.黃土高原水土保持與生態(tài)修復國家林業(yè)局重點實驗室，陜西 榆林 719000；3.黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，陜西 西安 710021； 4.西北大學 城市與環(huán)境學院，陜西 西安 710127)

2017年陜西省綏德、子洲等地發(fā)生了“7·26”特大暴雨，最大降雨量達到252.3 mm，降雨時間超過24 h，多地遭遇短時強降雨，77個雨量站最大雨強超過30 mm/h，10個站超過50 mm/h，最大值達到60.4 mm/h，無定河綏德站7月26日5時5分洪峰流量3 290 m3/s，為1959年建站以來最大洪水，最大含沙量837 kg/m3，無定河白家川站7月26日9時42分洪峰流量4 480 m3/s，為1975年建站以來最大洪水，最大含沙量873 kg/m3。此次暴雨集中于黃河多沙粗沙區(qū)尤其是粗泥沙集中來源區(qū)，是黃土高原地區(qū)在改革開放以來尤其是城鎮(zhèn)化和退耕還林(草)政策實施以來發(fā)生的一次覆蓋面積、降雨強度較大的暴雨和水土流失事件，關于這次暴雨及其引發(fā)的水土流失問題的研究對于研究黃河中游黃土高原地區(qū)突出的水土流失問題具有重要的現(xiàn)實意義。

暴雨發(fā)生后，黃河水利委員會綏德水土保持科學試驗站(以下簡稱“綏德站”)開展了多次水土流失問題調研。選擇暴雨引發(fā)災情比較嚴重的綏德、子洲等地的一些典型小流域——清水溝、王茂溝、裴家峁溝、韭園溝、小河溝、岔巴溝等，它們都位于黃土丘陵溝壑區(qū)第一副區(qū)，地形、地貌、土壤、植被、水文、氣象等自然條件相近，對它們在“7·26”暴雨后的洪水流量、土壤侵蝕、治理措施等進行對比，以分析黃土高原地區(qū)的水土流失治理現(xiàn)狀和措施。根據(jù)各個流域的具體情況，調查內容有所區(qū)別，具體來說：清水溝流域重點對坡耕地侵蝕、淤地壩淤積情況進行調查；王茂溝流域重點對淤地壩及其壩系情況進行調查；裴家峁溝重點調查非治理對比溝、坡地經(jīng)濟林、溝道侵蝕等；韭園溝以調查治理對比溝、梯田措施、林草植被等為主；小河溝流域以調查坡地經(jīng)濟林、道路侵蝕等為主；岔巴溝流域以調查坡地經(jīng)濟林、溝道侵蝕、道路侵蝕、削坡填溝造地侵蝕、梯田措施等為主。

1 治理溝與非治理溝對比

1.1 基本情況

綏德站從20世紀50年代開始就按照治理溝與非治理溝對比的原則布置韭園溝(治理溝)和裴家峁溝(非治理溝)的徑流泥沙觀測。裴家峁溝流域和韭園溝流域相鄰，1952年治理前兩流域狀況基本一致。裴家峁溝流域面積39.5 km2，多年來基本沒有治理，治理度在40%左右，由于307國道貫穿整個主溝道，主溝道內沒有淤地壩，僅在支溝內布設了18座淤地壩。韭園溝流域面積70.7 km2，經(jīng)過60多年的生態(tài)建設，建成了以壩系為主的綜合治理體系，初步治理面積5 603.26 hm2，包括建設“三田”1 991.72 hm2、造林2 795.29 hm2等，建設淤地壩214座，其中骨干壩28座、中型壩42座、小型壩144座，總庫容4 236.52萬m3，攔泥庫容3 414.53萬m3，可淤面積433.20 hm2，壩地面積與流域面積之比達到1/17，溝道壩系相對穩(wěn)定，洪水泥沙不出溝。多年的生態(tài)建設使韭園溝流域的自然面貌發(fā)生了巨大變化，土地利用結構趨于合理，生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到明顯改善，群眾生活水平顯著提高，流域治理程度接近75%，溝道形成了完整的壩系控制體系，是黃土高原地區(qū)為數(shù)不多的以完整壩系為主的治理典型。

1.2 “7·26”暴雨洪水泥沙對比

根據(jù)實測資料得到兩流域“7·26”暴雨洪水泥沙的有關情況。韭園溝流域：降雨歷時51小時20分鐘，降雨量156.1 mm，洪峰流量36.14 m3/s，洪峰水位2.17 m(三角槽1.5 m、大斷面0.67 m)，徑流深18.39 mm，徑流系數(shù)0.12，最大含沙量170 kg/m3，次洪水輸沙模數(shù)1 914 t/km2。裴家峁溝流域：降雨歷時36小時30分鐘，降雨量156.7 mm，洪峰流量126.1 m3/s，最大水面寬30.1 m，實測最大流速3.85 m/s，徑流深45.50 mm，徑流系數(shù)0.29，最大含沙量382 kg/m3，次洪水輸沙模數(shù)7 595 t/km2?？梢钥闯?，兩流域在“7·26”暴雨過程中降雨量相差不大，但相比裴家峁溝，韭園溝洪峰流量減少了71.34%，最大含沙量減少了55.50%，這正是得益于韭園溝比較完整的溝道壩系建設。韭園溝流域內有大大小小的淤地壩共計214座，洪水來臨時經(jīng)過淤地壩層層攔蓄，洪峰被逐步削減，避免了洪水陡漲陡落，溝口洪水流量和含沙量也大大降低。

綜合數(shù)據(jù)對比和現(xiàn)場考察我們發(fā)現(xiàn)，韭園溝流域經(jīng)過多年的山水田林路綜合治理，從坡面到溝道形成了黃土高原小流域立體防護體系，減災效果明顯：建設的喬、灌、草相結合的生態(tài)經(jīng)濟型水土保持防護體系，可以有效減輕暴雨對地面的擊濺侵蝕，降低了徑流流速，減緩了徑流對表層土的沖刷，發(fā)揮了林草措施特有的水土保持和生態(tài)屏障功能；水平梯田、水平溝、水平階等相結合的坡面防護體系，延長了降雨徑流的產(chǎn)匯流時間，降低了洪峰流量，發(fā)揮了坡面工程措施的水土保持作用；以溝道谷坊、淤地壩、塘壩、蓄水池等組成的蓄水攔沙工程體系不僅分段節(jié)節(jié)延緩洪峰，而且攔蓄了部分水量和泥沙，有效降低了溝道洪峰流量，減少了含沙量。可以看出，韭園溝流域水土保持綜合治理不僅水土保持作用巨大，而且減災效果顯著，進一步證明了淤地壩等水土保持措施在攔沙淤地方面的重要作用。

2 土壤侵蝕對比

選擇清水溝、小河溝、裴家峁溝、岔巴溝等小流域開展調查，對坡面侵蝕、溝道侵蝕、道路侵蝕、削坡填溝造地侵蝕等進行對比，分析“7·26”暴雨洪水造成的土壤侵蝕情況及危害。

2.1 坡面侵蝕

“7·26”暴雨發(fā)生后，我們對清水溝、小河溝、裴家峁溝、岔巴溝等地的坡面侵蝕情況進行了調查，根據(jù)焦菊英研究員對清水溝小流域21個坡耕地樣方的調查結果，清水溝坡耕地上主要種植馬鈴薯、黃豆、紅小豆、糜子、谷子等，受人類耕作活動影響，坡耕地土壤侵蝕嚴重，地表分布有大量的侵蝕細溝，個別地段還存在淺溝，成為水土流失的主要來源，暴雨發(fā)生后侵蝕模數(shù)達到15 000～30 000 t/km2，嚴重處甚至達到110 000 t/km2[1]。小河溝、裴家峁溝、岔巴溝等地的坡地多種植以紅棗、蘋果、梨、杏、桃等為主的經(jīng)濟林，受人類活動影響，坡地經(jīng)濟林不僅存在細溝侵蝕(有的細溝深度接近20 cm)，而且淺溝也比比皆是，侵蝕模數(shù)達到10 000～25 000 t/km2，個別地方侵蝕非常嚴重，如在裴家峁溝溝掌右岸的坡地蘋果林形成了較大的淺溝，大有向切溝發(fā)展的趨勢。

2.2 溝道侵蝕

黃土高原地區(qū)溝道侵蝕也非常嚴重，不僅會發(fā)生溝道下切、溝岸擴張、溝頭前進等，而且在暴雨發(fā)生后相當長一段時間內重力侵蝕異常嚴重，普通的瀉溜、滑塌、崩塌、滑坡等隨處可見，大量泥沙進入溝道，為水土流失提供了物質來源?！?·26”暴雨發(fā)生后，引發(fā)了3次大的滑坡，共造成5人死亡，分別是：8月4日22時綏德縣滿堂川鄉(xiāng)靳家溝村發(fā)生山體坍塌，造成1人死亡；10月24日21時左右榆林市橫山區(qū)波羅鎮(zhèn)宋家洼村發(fā)生山體滑坡，造成2人死亡；11月26日榆林市子洲縣駝耳巷鄉(xiāng)發(fā)生山體滑坡，造成背靠山體的1戶村民住房和羊圈被壓塌，夫妻倆被埋身亡。

2.3 道路侵蝕

在黃土高原地區(qū)，生產(chǎn)道路和田間道路施工完成后形成的土質路面、路塹和路基邊坡容易產(chǎn)生水土流失，即使是柏油和水泥路面的生產(chǎn)道路，路塹邊坡非常陡峭，路基邊坡也很陡，加之道路截排水設施不夠完善，在暴雨情況下沖刷非常嚴重，要計算侵蝕模數(shù)的話，應該是黃土高原地區(qū)侵蝕最嚴重的地段。我們對小河溝、岔巴溝等流域進行了調查。在小河溝流域高家溝村，我們發(fā)現(xiàn)1個在土質道路路面上侵蝕形成的長、窄、深的沖溝，深達6 m以上，寬0.5～0.8 m，局部達2.8 m(路面寬度3 m)，長20多m。在岔巴溝流域，我們看到1條混凝土路面的路基邊坡處被沖出了1個寬5 m、長30多m、深2～3 m的沖溝，水土流失導致其下部的治溝工程和攔擋措施損毀，危害非常嚴重。

2.4 削坡填溝造地侵蝕

削坡填溝造地是近年來國土部門在黃土丘陵溝壑區(qū)特殊地貌上開展的一種溝道整治措施。我們在岔巴溝流域調查發(fā)現(xiàn)，“7·26”暴雨發(fā)生后，洪水對2015年實施的削坡填溝造地工程沖刷非常嚴重，沖溝大的長25 m、寬7.5 m、深8 m，沖刷比相同溝道淤地壩壩地內嚴重得多。沖刷形成的土地與淤積形成的土地看上去相似，但實質不同：削坡填溝造地形成的土地是削坡下來的，而壩地的土地是淤積起來的，其密實度不同，土壤肥沃情況也不同；同時，兩者攔擋措施不同，淤地壩施工時要開挖基礎，與溝道緊密結合，碾壓要求嚴格，而削坡填溝造地攔擋工程還沒有相應的規(guī)范。因此，削坡填溝造地和淤地壩水土保持效果差異非常明顯。

3 治理措施對比

選擇王茂溝、清水溝、韭園溝、小河溝、岔巴溝等小流域開展調查，對淤地壩、梯田、林草植被等措施的水土保持效果進行對比，分析“7·26”暴雨洪水造成的土壤侵蝕情況及危害。

3.1 淤地壩

我們選擇王茂溝、清水溝、小河溝、岔巴溝流域的淤地壩進行詳細調查。王茂溝是韭園溝中游左岸的一級支溝，流域面積5.97 km2，主溝長3.75 km，平均比降2.7%，溝壑密度4.31 km/km2，共有淤地壩23座，其中骨干壩2座、中型淤地壩5座、小型淤地壩16座，也是一個以壩系為主的治理典型。從水土保持情況分析，王茂溝流域整體得到了治理，水土流失基本得到控制，土地利用及產(chǎn)業(yè)結構趨于合理，人民生活水平有所改善?！?·26”暴雨發(fā)生后，王茂溝流域降雨歷時12小時，降雨量179.6 mm，洪水最大流量24.261 m3/s，洪峰水位2.5 m，最大含沙量382 kg/m3，次洪水輸沙模數(shù)5 965 t/km2。通過淤積調查，23座淤地壩攔蓄泥沙總量10.75萬t，加上輸沙模數(shù)，流域內侵蝕模數(shù)達到2.4萬t/km2。從調查結果可以發(fā)現(xiàn)，流域內2座骨干壩起到了非常大的控制作用，但是也有3座中型淤地壩和8座小型淤地壩被毀壞，6座小型淤地壩淤滿，亟待開展淤地壩除險加固工作。此外，我們在其他流域的調查中也發(fā)現(xiàn)了類似的情況：在清水溝調查了3座大中型淤地壩，其中2座淤地壩損毀；在岔巴溝調查了4座大中型淤地壩，都完好，調查了2座小型淤地壩，其中1座沖毀、1座淤滿；在小河溝調查的大中型淤地壩中1座淤滿，小型淤地壩中1座被沖毀。

在黃土高原的溝道中興建谷坊、淤地壩，能夠攔蓄上游來沙，攔截部分徑流，降低洪峰流量，減輕洪水危害，避免下游河道淤積和洪水猛漲，保護人民生命財產(chǎn)安全[2]。根據(jù)劉曉燕等的研究結果，至2011年潼關以上現(xiàn)狀5 470座骨干壩中有4 397座仍有攔沙功能，它們基本上為20世紀80年代建成的骨干壩；現(xiàn)有52 444座中型淤地壩中，只有20世紀90年代以來建成的6 371座仍有攔沙能力[3]。因此，真正有效攔截泥沙的淤地壩只是少數(shù)的骨干壩，而中小型淤地壩中90%左右都失去了攔沙功能或已經(jīng)變?yōu)椴‰U壩。因此，病險淤地壩除險加固已成為今后黃土高原地區(qū)水土流失治理中亟待解決的問題之一。

3.2 梯田

我們對岔巴溝、韭園溝等流域的梯田進行了調查。在調查中發(fā)現(xiàn)梯田主要可以分為兩種類型：一種是建設于20世紀50—70年代的人工老舊梯田，另一種是2000年至今機械修筑的寬幅梯田。人工老舊梯田修建時間較早，通常田面較窄，經(jīng)過長時間的耕作，已完全沒有田埂，田面一般情況下也不水平，甚至向外傾斜，形成局部坡度，田坎侵蝕比較嚴重，形成很多平行的細溝。比如在岔巴溝，我們看到的主要是人工老舊梯田，一般情況下田面寬度在5 m左右，最窄處2 m，最寬10 m，田坎高度在2 m左右，沒有田埂，侵蝕較為嚴重，出現(xiàn)了田面侵蝕細溝，田坎侵蝕溝也非常多，大部分地方已經(jīng)形成了一種特有的景觀，這些人工老舊梯田如不進行必要的改造，未來將成為黃土高原地區(qū)水土流失較嚴重的地塊。而機械修筑的梯田，一般情況下田面較寬，平均寬度在10 m左右，最寬的30 m，最窄的也在5 m以上，田坎平均高3 m，一般有一些田埂，田面比較水平或向內傾斜。比如我們在韭園溝蒲家洼2003年修筑的機修梯田上調查發(fā)現(xiàn)，梯田土壤侵蝕較輕，基本沒有發(fā)現(xiàn)因為田面產(chǎn)匯流造成的較大侵蝕，只是在生產(chǎn)道路處由于集中排水而產(chǎn)生了一些細溝侵蝕。這說明高質量的機修寬幅梯田是治理坡耕地水土流失有效的工程措施，其蓄水、保土、增產(chǎn)作用十分顯著[4]，同時通風透光條件較好，有利于作物生長和營養(yǎng)物質的積累。

3.3 林草植被

我們對韭園溝、王茂溝、清水溝等地的林草植被及其水土保持效應進行了調查。從調查結果可以看出，水土流失治理林草地和水土保持生態(tài)修復地都在流域水土保持中起到了良好的作用。比如：韭園溝流域水土流失綜合治理中主要的樹草種為油松、側柏、楊樹、桑樹、檸條、紫穗槐、紫花苜蓿等，配合賴草、茭蒿、蒙古蒿、角蒿和狗尾草等草本植物，加上一些水平溝、水平階、魚鱗坑等整地工程，地表植被覆蓋明顯增加，林草植被覆蓋率達到48%[5]；在王茂溝上游的造林種草地上，林草長勢較好，枯落物較多，土壤侵蝕輕微，有的地方已經(jīng)沒有水土流失了[6]；清水溝的正溝流域通過自然恢復林草植被，主要生長的有茭蒿、鐵桿蒿、達烏里胡枝子、豬毛蒿、狗尾草等野草，還有檸條、酸棗、枸杞等灌木，植被恢復較好，林草覆蓋率較高，沒有觀察到嚴重的土壤侵蝕情況，現(xiàn)有土壤侵蝕以鱗片狀剝蝕為主，局部出現(xiàn)了少量細溝。

可見“7·26”暴雨中，林草措施有效地攔截了降雨和徑流，喬木樹冠既減輕了雨水沖刷又攔截了部分雨水，同時地面覆蓋的草本植物減緩了地表徑流的產(chǎn)匯流，降低了雨滴擊濺侵蝕，攔蓄了一定的泥沙，保護和固定了坡面表層土，提高了土壤抗沖能力。

4 思考和建議

當前從黃河下游輸沙量的變化趨勢看，黃土高原地區(qū)的生態(tài)建設剛剛走上良性循環(huán)的起步階段，但從“7·26”暴雨產(chǎn)生的水土流失情況看，黃土高原水土流失面廣量大，防治任務依然艱巨，生態(tài)環(huán)境惡化尚未得到根本遏制。因此，筆者依據(jù)大量調查結果，根據(jù)當前城鎮(zhèn)化、農(nóng)村現(xiàn)代化和生態(tài)文明建設等新形勢，對黃土高原地區(qū)水土流失治理提出了如下建議。

(1)開展坡耕地、坡地經(jīng)濟林治理。坡耕地和坡地經(jīng)濟林在黃土丘陵溝壑區(qū)分布較多，且水土流失相當嚴重，是下一階段需要治理的重點。

(2)加大老舊梯田改造和田間道路整治。黃土高原梯田水土流失問題主要集中在老舊梯田田面和梯田與田間道路結合部位，建議進行老舊梯田改造，同時對田間道路尤其是路塹和路基邊坡開展重點治理。調查中還發(fā)現(xiàn)，許多地方出現(xiàn)了不少的撂荒梯田。一邊是多部門開展坡改梯，一邊是不少梯田被撂荒，這需要相關部門加強土地利用調查，建立黃土高原梯田信息數(shù)據(jù)庫，以合理利用土地。

(3)從流域角度開展淤地壩壩系工程建設。削坡填溝造地不但土地沖毀嚴重，而且造成道路沖毀、山體擾動面崩塌和局部滑坡，而多年來的治理實踐證明淤地壩是適合黃土高原地區(qū)的重要的水土保持措施。當前黃土高原地區(qū)的淤地壩工程僅僅開展病險壩除險加固是遠遠不夠的，應該站在流域的角度，系統(tǒng)、科學地分析流域中哪些淤地壩要加固，哪些要恢復，哪些要加高，哪些要整治，哪些要放棄，從而真正解決整個流域的溝道攔沙問題。針對淤地壩大量淤滿和運行管護中存在的問題，需要形成有效的淤地壩管理機制，增加維護費用，建立大修基金。

(4)開展黃土高原適宜樹草種及其植被演替研究。在黃土高原地區(qū)這樣的自然環(huán)境尤其是較為干旱的情況下，自然環(huán)境到底能有多大的承載能力，人工造林種植密度多大適合，現(xiàn)在種植的側柏和油松會不會出現(xiàn)20年前刺槐大面積死亡的情況[7]，以及植被的改造和更新問題，都需要進行深入研究。

(5)加強封禁治理，強化水土保持自然修復。對適宜地區(qū)稀疏植被采取封禁治理，利用自然修復能力，輔以人工補植和撫育管理，促進植被恢復，控制水土流失。

(6)增加治理投資，科學管護水土保持設施。黃土高原地區(qū)自然環(huán)境較差，不利于作物生長，農(nóng)民收入低，要想充分發(fā)揮農(nóng)民群眾在維護水土保持設施方面的積極性，需要國家和地方加大投資力度，制定科學的管護方法。

(7)開展治理模式和新技術研究。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，在當前黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和生態(tài)文明建設要求下，原來提出的一些小流域治理模式已經(jīng)和當前的形勢發(fā)展不相適應，因此建議按照大規(guī)模農(nóng)業(yè)發(fā)展模式、特色經(jīng)濟發(fā)展模式等開展相關水土保持研究，不斷探索有效控制土壤侵蝕、提高土地綜合生產(chǎn)能力的水土保持措施。此外，建議加強水土保持新技術研究，比如采用一些新的治理材料、造林技術、生態(tài)修復措施等，從而有效開展水土流失治理。