窟野河流域溝道壩系建設(shè)布局及前景分析的論文
摘要：流域水沙分析和溝道特征調(diào)查表明，窟野河流域共有大小溝道５９５條，其中３～１０ｋｍ２最適宜建骨干壩的小流域占６４．５％。黃土丘陵區(qū)溝道密度和地面坡度大，侵蝕模數(shù)高，水資源缺乏，建設(shè)基本農(nóng)田條件差，而建壩可以蓄洪、攔泥、淤地、控制水土流失，為發(fā)展壩地農(nóng)業(yè)創(chuàng)造條件。砂質(zhì)區(qū)溝道密度小，水資源較豐富，溝間地大而平坦，區(qū)內(nèi)煤田多，人口增長快，用水量大，溝道治理擬建設(shè)以蓄水為主的中小型水庫和骨干壩。礫質(zhì)區(qū)溝道寬而平，且多數(shù)有少量伏水，宜發(fā)展水地。
關(guān)鍵詞：窟野河 壩系 黃丘區(qū) 砂質(zhì)區(qū) 礫質(zhì)區(qū)
窟野河流域為黃河中游河—龍區(qū)間右岸一級支流，是黃土高原與毛烏素沙地的過渡區(qū)。流域以其復(fù)雜的地貌組合，劇烈的水土流失，頻繁的干旱、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(qū)成為我國跨世紀的“晉陜蒙能源重化工基地”建設(shè)的中心。開發(fā)建設(shè)的加快、人口的劇增和掠奪式的經(jīng)營，導(dǎo)致水土流失的進一步加劇，加強以水土保持為主的生態(tài)環(huán)境建設(shè)，促進資源開發(fā)和環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展，是流域?qū)嵤┪鞑看箝_發(fā)的根本和切入點。
一、流域概況
窟野河流域發(fā)源于鄂爾多斯高原東勝梁，流經(jīng)內(nèi)蒙古鄂爾多斯市東勝、伊金霍洛旗、準格爾旗和陜西榆林市的府谷、神木等５縣（旗、市），于神木縣境內(nèi)入黃河，全長２４１．５ｋｍ，流域面積８７０６ｋｍ２。
流域地質(zhì)構(gòu)造屬東勝臺凸與陜北臺凹過渡區(qū)，地貌組成大致以長城為界，東南部為黃土丘陵溝壑區(qū)，東北部為礫石、巖屑組成的礫質(zhì)丘陵區(qū)，西北部為風(fēng)沙土覆蓋的砂質(zhì)丘陵區(qū)，各類型區(qū)植被稀疏，土地沙漠化和潛在沙漠化非常嚴重。
二、降雨、徑流、泥沙特征
流域氣候干旱，多年平均降水量３８６ｍｍ，６～９月降水量占年降水量的７８．７％，年際變化大。受地理位置和西風(fēng)帶、西太平洋副熱帶高壓兩大系統(tǒng)的影響，窟野河流域為黃河中游最大的暴雨中心之一，出現(xiàn)大于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(nèi)變化大，季節(jié)性強，每年６０％以上時間流量小于１０ｍ３／ｓ（甚至斷流），多突發(fā)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(qū)，實測平均輸沙量１．０６１億ｔ，占河龍區(qū)間同期來沙量的１３．８％，實測平均含沙量為１４０ｋｇ／ｍ３。各區(qū)間實測來沙量和實測最大洪水含沙量見表１。
三、水土流失特征
窟野河流域的水土流失面積為８２４５ｋｍ２，占總面積的９５％。因地質(zhì)條件迥異，流域內(nèi)三大類型區(qū)水土流失類型及特點不同。黃土丘陵區(qū)水蝕為主，溝壑重力侵蝕異常活躍，多年平均侵蝕模數(shù)３．４３萬ｔ／ｋｍ２·ａ，局部地區(qū)超過４萬ｔ／ｋｍ２·ａ，為劇烈侵蝕區(qū)；砂質(zhì)丘陵區(qū)，流動、半固定沙丘廣布，冬、春、秋三季風(fēng)期，突發(fā)性沙塵暴頻繁，夏季伴有水力侵蝕，侵蝕模數(shù)為１．５萬ｔ／ｋｍ２·ａ，為劇烈風(fēng)水兩相復(fù)合侵蝕區(qū)；礫質(zhì)丘陵區(qū)土層薄，砒砂巖出露，易風(fēng)化，非汛期風(fēng)蝕嚴重，汛期水蝕為主，平均侵蝕模數(shù)為１．０萬ｔ／ｋｍ２·ａ，為極強度風(fēng)水兩相復(fù)合侵蝕區(qū)。
四、溝道特征
窟野河流域的溝壑密度平均為３．３ｋｍ／ｋｍ２，其中黃丘區(qū)４．５ｋｍ／ｋｍ２，砂質(zhì)區(qū)和礫質(zhì)區(qū)均為１．７ｋｍ／ｋｍ２。據(jù)“三條河”（窟野河、禿尾河、黃甫川）規(guī)劃調(diào)查，全流域有大小溝道５９５條，其中３～１０ｋｍ２最適宜建骨干壩的小流域占６４．５％，流域面積小于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（陜西轄區(qū)）溝寬多為幾米至幾十米，中上游（內(nèi)蒙古轄區(qū)）一般為幾十米至數(shù)百米，在這些溝道建壩庫容大，效益顯著。
五、工程布局
根據(jù)流域地質(zhì)、地貌及水土流失特點，三大地貌類型區(qū)差異較大，按國民經(jīng)濟發(fā)展需要和除害興利的原則，溝道治理的工程設(shè)施、布設(shè)方法及規(guī)模大小各有特點。
１．黃土丘陵區(qū)
溝道密度和地面坡度大，侵蝕模數(shù)高達２萬～４萬ｔ／ｋｍ２；水資源缺乏，支、毛溝多是干溝，面積較大、有常流水的溝道稍遇干旱也斷流；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(shè)基本農(nóng)田的條件極差。建壩蓄洪、攔泥、淤地、控制水土流失，發(fā)展基本農(nóng)田，是促進坡地退耕還林還草的有效途徑。
溝道措施布設(shè)分三部分：一是圍繞支溝，在流域面積小于２ｋｍ２的支毛溝內(nèi)建設(shè)以攔泥淤地、發(fā)展基本農(nóng)田為主的中小型淤地壩。二是在流域面積大于２ｋｍ２的溝道，為保證下游水、壩地的安全，興建集蓄水、攔泥、防洪、淤地于一體的骨干壩。這是治溝工程的主體和核心，數(shù)量多、作用大。同時為更有效地控制水土流失，在有條件的、骨干壩難以控制的'大支溝的干流興建大型攔泥壩。三是在有水源的溝道布設(shè)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(zhì)丘陵區(qū)
溝道密度小，多數(shù)溝道有長流水，水資源較豐富；地表風(fēng)沙土覆蓋，溝間地面積相對大而平坦，但質(zhì)地差、利用率低；多為煤田開發(fā)區(qū)，人口增長快，企業(yè)#39;);">企業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水量增長快。如何把現(xiàn)有的水蓄積起來并更加有效地利用，顯得非常重要。
這里的溝道治理，主要在流域面積較大的支溝干流中游，修建以蓄水為主的中小型水庫或骨干壩，用以防洪蓄水，保護下游工礦生產(chǎn)安全并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(fēng)沙土覆蓋較少、水土流失嚴重的地方，修建骨干壩和淤地壩，用以分攔洪水泥沙、發(fā)展壩地、延長下游壩庫的利用年限并保障運行安全。
３．礫質(zhì)丘陵區(qū)
降水少，地表多為礫石，質(zhì)地差，植被少，遇暴雨極易產(chǎn)生徑流。溝道寬而平，且多數(shù)有少量伏水，有發(fā)展水地的條件。
溝道治理應(yīng)大力推行準格爾旗川掌溝的治理經(jīng)驗。在較大的溝道內(nèi)，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(fā)展水地；在攔洪壩上游的支毛溝內(nèi)，建設(shè)以骨干壩為主體的壩群，保證干流攔洪壩和水地的安全生產(chǎn)，淤地壩種植植物或造林。
從以上總體布局可看出，三個類型區(qū)都需興建骨干壩和淤地壩，但重心和目的各異。黃土丘陵區(qū)突出攔泥淤地，砂質(zhì)區(qū)突出蓄水，礫質(zhì)區(qū)突出治河造地。當(dāng)?shù)囟嗄陮嵺`證明，這種把減少入黃泥沙與發(fā)展當(dāng)?shù)厣a(chǎn)結(jié)合起來，“三大效益”共同發(fā)揮的布設(shè)形式，是合理可行的。
六、工程規(guī)模
１．壩址資源
根據(jù)工程總體布局框架，與當(dāng)?shù)丶夹g(shù)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(jié)果：骨干壩可建１０００座，其中礫質(zhì)區(qū)３００座，砂質(zhì)區(qū)３８１座，黃丘區(qū)３１９座。布壩密度：礫質(zhì)區(qū)８．２ｋｍ２／座，砂質(zhì)區(qū)７．３ｋｍ２／座，黃丘區(qū)密度最大為５．７ｋｍ２／座。同時為更好地控制水土流失，在骨干壩未能控制的下游支溝的干溝，還可修建規(guī)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(shè)計標準及主要技術(shù)指標的確定
各類型區(qū)治溝工程的設(shè)計標準，按部頒《水土保持治溝骨干工程暫行技術(shù)規(guī)范ｓｄ１７５－８６》規(guī)定，擬定如表２。
壩高和工程量，根據(jù)庫容大小參照鄰近已建壩或原設(shè)計壩高與庫容關(guān)系曲線以及工程量推算，少數(shù)無鄰近壩資料的，根據(jù)選擇的典型壩在萬分之一地形圖上量算后推算；淤地面積根據(jù)壩高和攔泥量關(guān)系，每公頃壩地面積需泥量０．６萬～１．５萬ｍ３確定。工程技術(shù)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(jù)流域內(nèi)資金籌措能力、勞力、機械設(shè)備狀況等，按先易后難的原則和生態(tài)建設(shè)的總體規(guī)劃統(tǒng)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(nóng)林牧生產(chǎn)結(jié)構(gòu)改善和經(jīng)濟的全面發(fā)展創(chuàng)造條件。
２００１～２０１０年期間，是溝道壩庫建設(shè)的重點，根據(jù)流域內(nèi)各縣技術(shù)力量、施工機具等實際情況，擬新建骨干壩６８５座，其中黃丘區(qū)２４２座，砂質(zhì)區(qū)２１０座，礫質(zhì)區(qū)２３３座；新建中小型淤地壩１７２８座，其中黃丘區(qū)４５０座，砂質(zhì)區(qū)５７９座，礫質(zhì)區(qū)６９９座。
到２０１０年底，骨干壩和大型攔泥壩總數(shù)達到７８９座，控制面積為３３８８．９ｋｍ２，占流域總面積的４２％；總庫容１１．７億ｍ３，可淤地８３５９ｈｍ２。淤地壩總數(shù)達到３２７０座，總庫容３．４億ｍ３，可淤地４８７３ｈｍ２。骨干壩和淤地壩控制面積內(nèi)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(wěn)定。
新建骨干壩（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(jīng)計算分析，前期可蓄水２．４億ｍ３，這對于農(nóng)業(yè)灌溉、農(nóng)村飲水和重化工基地建設(shè)用水非常重要。
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