窟野河流域溝道壩系建設佈局及前景分析的論文

　　摘要：流域水沙分析和溝道特徵調查表明，窟野河流域共有大小溝道５９５條，其中３～１０ｋｍ２最適宜建骨幹壩的小流域佔６４．５％。黃土丘陵區溝道密度和地面坡度大，侵蝕模數高，水資源缺乏，建設基本農田條件差，而建壩可以蓄洪、攔泥、淤地、控制水土流失，為發展壩地農業創造條件。砂質區溝道密度小，水資源較豐富，溝間地大而平坦，區內煤田多，人口增長快，用水量大，溝道治理擬建設以蓄水為主的中小型水庫和骨幹壩。礫質區溝道寬而平，且多數有少量伏水，宜發展水地。

　　關鍵詞：窟野河壩系黃丘區砂質區礫質區

　　窟野河流域為黃河中游河—龍區間右岸一級支流，是黃土高原與毛烏素沙地的過渡區。流域以其複雜的地貌組合，劇烈的水土流失，頻繁的乾旱、暴雨、沙塵暴和大量的粗泥沙入黃而著稱，世界著名的神府東勝特大煤田貫穿流域中部，使該區成為我國跨世紀的“晉陝蒙能源重化工基地”建設的中心。開發建設的加快、人口的劇增和掠奪式的經營，導致水土流失的進一步加劇，加強以水土保持為主的生態環境建設，促進資源開發和環境保護的協調發展，是流域實施西部大開發的根本和切入點。

　　一、流域概況

　　窟野河流域發源於鄂爾多斯高原東勝梁，流經內蒙古鄂爾多斯市東勝、伊金霍洛旗、準格爾旗和陝西榆林市的府谷、神木等５縣（旗、市），於神木縣境內入黃河，全長２４１．５ｋｍ，流域面積８７０６ｋｍ２。

　　流域地質構造屬東勝臺凸與陝北臺凹過渡區，地貌組成大致以長城為界，東南部為黃土丘陵溝壑區，東北部為礫石、岩屑組成的礫質丘陵區，西北部為風沙土覆蓋的砂質丘陵區，各型別區植被稀疏，土地沙漠化和潛在沙漠化非常嚴重。

　　二、降雨、徑流、泥沙特徵

　　流域氣候乾旱，多年平均降水量３８６ｍｍ，６～９月降水量佔年降水量的７８．７％，年際變化大。受地理位置和西風帶、西太平洋副熱帶高壓兩大系統的影響，窟野河流域為黃河中游最大的暴雨中心之一，出現大於１００ｍｍ日點暴雨的頻次為０．３５次／ａ。

　　流域多年平均徑流量為６．４６億ｍ３，年內變化大，季節性強，每年６０％以上時間流量小於１０ｍ３／ｓ（甚至斷流），多突發性暴雨洪水，溫家川站實測最大洪峰流量１４００ｍ３／ｓ。

　　流域為黃河多沙粗沙區，實測平均輸沙量１．０６１億ｔ，佔河龍區間同期來沙量的１３．８％，實測平均含沙量為１４０ｋｇ／ｍ３。各區間實測來沙量和實測最大洪水含沙量見表１。

　　三、水土流失特徵

　　窟野河流域的水土流失面積為８２４５ｋｍ２，佔總面積的９５％。因地質條件迥異，流域內三大型別區水土流失型別及特點不同。黃土丘陵區水蝕為主，溝壑重力侵蝕異常活躍，多年平均侵蝕模數３．４３萬ｔ／ｋｍ２·ａ，區域性地區超過４萬ｔ／ｋｍ２·ａ，為劇烈侵蝕區；砂質丘陵區，流動、半固定沙丘廣佈，冬、春、秋三季風期，突發性沙塵暴頻繁，夏季伴有水力侵蝕，侵蝕模數為１．５萬ｔ／ｋｍ２·ａ，為劇烈風水兩相複合侵蝕區；礫質丘陵區土層薄，砒砂岩出露，易風化，非汛期風蝕嚴重，汛期水蝕為主，平均侵蝕模數為１．０萬ｔ／ｋｍ２·ａ，為極強度風水兩相複合侵蝕區。

　　四、溝道特徵

　　窟野河流域的溝壑密度平均為３．３ｋｍ／ｋｍ２，其中黃丘區４．５ｋｍ／ｋｍ２，砂質區和礫質區均為１．７ｋｍ／ｋｍ２。據“三條河”（窟野河、禿尾河、黃甫川）規劃調查，全流域有大小溝道５９５條，其中３～１０ｋｍ２最適宜建骨幹壩的小流域佔６４．５％，流域面積小於２ｋｍ２易興建淤地壩的支毛溝更多。這些溝道溝底平緩，縱比降多為０．０１～０．０４，溝底較寬，中下游（陝西轄區）溝寬多為幾米至幾十米，中上游（內蒙古轄區）一般為幾十米至數百米，在這些溝道建壩庫容大，效益顯著。

　　五、工程佈局

　　根據流域地質、地貌及水土流失特點，三大地貌型別區差異較大，按國民經濟發展需要和除害興利的原則，溝道治理的工程設施、佈設方法及規模大小各有特點。

　　１．黃土丘陵區

　　溝道密度和地面坡度大，侵蝕模數高達２萬～４萬ｔ／ｋｍ２；水資源缺乏，支、毛溝多是乾溝，面積較大、有常流水的溝道稍遇乾旱也斷流；溝道兩岸階地少，溝間地雖較平緩，但距溝道水源高差多在１００ｍ以上，提灌成本高，建設基本農田的條件極差。建壩蓄洪、攔泥、淤地、控制水土流失，發展基本農田，是促進坡地退耕還林還草的有效途徑。

　　溝道措施佈設分三部分：一是圍繞支溝，在流域面積小於２ｋｍ２的支毛溝內建設以攔泥淤地、發展基本農田為主的中小型淤地壩。二是在流域面積大於２ｋｍ２的溝道，為保證下游水、壩地的安全，興建集蓄水、攔泥、防洪、淤地於一體的骨幹壩。這是治溝工程的主體和核心，數量多、作用大。同時為更有效地控制水土流失，在有條件的、骨幹壩難以控制的'大支溝的幹流興建大型攔泥壩。三是在有水源的溝道佈設一些小水庫、小池塘，蓄積長流水，為小塊水地灌溉及生活用水提供水源。

　　２．砂質丘陵區

　　溝道密度小，多數溝道有長流水，水資源較豐富；地表風沙土覆蓋，溝間地面積相對大而平坦，但質地差、利用率低；多為煤田開發區，人口增長快，企業#39;);">企業生產和居民生活用水量增長快。如何把現有的水蓄積起來並更加有效地利用，顯得非常重要。

　　這裡的溝道治理，主要在流域面積較大的支溝幹流中游，修建以蓄水為主的中小型水庫或骨幹壩，用以防洪蓄水，保護下游工礦生產安全併為工礦和居民生活以及下游灌溉提供水源；同時，在上游，特別是風沙土覆蓋較少、水土流失嚴重的地方，修建骨幹壩和淤地壩，用以分攔洪水泥沙、發展壩地、延長下游壩庫的利用年限並保障執行安全。

　　３．礫質丘陵區

　　降水少，地表多為礫石，質地差，植被少，遇暴雨極易產生徑流。溝道寬而平，且多數有少量伏水，有發展水地的條件。

　　溝道治理應大力推行準格爾旗川掌溝的治理經驗。在較大的溝道內，分段建攔洪壩，用以蓄水、防洪、攔泥；在攔洪壩的下游興建小水庫、小池塘，蓄積長流水，即所謂“一壩一塘”；在水庫、池塘的下游治河造地發展水地；在攔洪壩上游的支毛溝內，建設以骨幹壩為主體的壩群，保證幹流攔洪壩和水地的安全生產，淤地壩種植植物或造林。

　　從以上總體佈局可看出，三個型別區都需興建骨幹壩和淤地壩，但重心和目的各異。黃土丘陵區突出攔泥淤地，砂質區突出蓄水，礫質區突出治河造地。當地多年實踐證明，這種把減少入黃泥沙與發展當地生產結合起來，“三大效益”共同發揮的佈設形式，是合理可行的。

　　六、工程規模

　　１．壩址資源

　　根據工程總體佈局框架，與當地技術人員一起，逐條流域逐壩進行分析研究，我們對全流域建壩資源進行了詳細摸底。摸底結果：骨幹壩可建１０００座，其中礫質區３００座，砂質區３８１座，黃丘區３１９座。布壩密度：礫質區８．２ｋｍ２／座，砂質區７．３ｋｍ２／座，黃丘區密度最大為５．７ｋｍ２／座。同時為更好地控制水土流失，在骨幹壩未能控制的下游支溝的乾溝，還可修建規模較大、庫容超過５００萬ｍ３的大型攔泥庫６５座；在支毛溝修建淤地壩４６００座。

　　２．治溝工程設計標準及主要技術指標的確定

　　各型別區治溝工程的設計標準，按部頒《水土保持治溝骨幹工程暫行技術規範ｓｄ１７５－８６》規定，擬定如表２。

　　壩高和工程量，根據庫容大小參照鄰近已建壩或原設計壩高與庫容關係曲線以及工程量推算，少數無鄰近壩資料的，根據選擇的典型壩在萬分之一地形圖上量算後推算；淤地面積根據壩高和攔泥量關係，每公頃壩地面積需泥量０．６萬～１．５萬ｍ３確定。工程技術指標詳見表３、４。

　　七、建壩次序及效益分析

　　建壩次序主要依據流域內資金籌措能力、勞力、機械裝置狀況等，按先易後難的原則和生態建設的總體規劃統籌安排。因坡面治理需要時間，措施見效還需要時間，而在坡面措施未見效之前，加強溝道治理不僅可有效攔截泥沙，而且可加速壩地的形成，為坡地退耕還林還草，促進農林牧生產結構改善和經濟的全面發展創造條件。

　　２００１～２０１０年期間，是溝道壩庫建設的重點，根據流域內各縣技術力量、施工機具等實際情況，擬新建骨幹壩６８５座，其中黃丘區２４２座，砂質區２１０座，礫質區２３３座；新建中小型淤地壩１７２８座，其中黃丘區４５０座，砂質區５７９座，礫質區６９９座。

　　到２０１０年底，骨幹壩和大型攔泥壩總數達到７８９座，控制面積為３３８８．９ｋｍ２，佔流域總面積的４２％；總庫容１１．７億ｍ３，可淤地８３５９ｈｍ２。淤地壩總數達到３２７０座，總庫容３．４億ｍ３，可淤地４８７３ｈｍ２。骨幹壩和淤地壩控制面積內可淤壩地１３２３２ｈｍ２，人均約０．０７ｈｍ２。壩地面積為控制面積的１／２５，基本達到相對穩定。

　　新建骨幹壩（包括大型攔泥庫）庫容大，運用時間為２０年，大部分在壩地利用前１０～１５年的時間可利用庫容蓄水，少部分水源充足、灌溉效益好的可蓄水利用２０年。經計算分析，前期可蓄水２．４億ｍ３，這對於農業灌溉、農村飲水和重化工基地建設用水非常重要。