塬面拦蓄水工程建设要点

孙 娟，康玲玲，吕锡芝，董飞飞

(黄河水利科学研究院 水利部黄河泥沙重点实验室，河南 郑州 450003)

黄土高塬沟壑区是黄土高原水土流失最严重的区域之一。根据水利部“黄土高原地区水土流失综合治理技术标准”编制的要求，笔者近期对黄土高塬沟壑区董志塬、洛川塬和太德塬三大典型塬面的水土流失及其治理情况进行了调研。由于塬面的特殊性，水土流失导致的沟头溯源侵蚀正在逐年蚕食着黄土塬面，素有“天下黄土第一塬”之称的董志塬，因严重的水土流失，其面积已由原来的910 km2减少到756 km2，东西宽度已由以往的32 km减少到18 km，最窄处只有50 m，且仍以年均42 hm2的速度不断萎缩。严重的水土流失导致自然灾害频发，基础设施安全受到严重威胁，制约了当地经济社会的可持续发展，因此塬面治理和保护十分必要和迫切。

拦蓄水工程是塬面水土流失治理的重要措施之一，主要有涝池、水窖、蓄水池、挡水埂等。根据调查资料，结合黄土高塬沟壑区治理的经验总结[1-5]，参考相关国家标准、水利行业标准及其相关规范中有关塬面拦蓄水工程的条文[6-10]，以及当前塬面治理新的要求和标准，从布设、规划、设计等方面对塬面拦蓄水工程加以分析，期望为黄土高塬沟壑区塬面水土流失治理技术标准化提供参考。

1 塬面拦蓄水工程布设原则

塬面拦蓄水工程主要功能是防止和调控塬面径流，减少径流对沟道的冲刷，保护水土资源。拦蓄水工程可分段拦蓄村庄道路、田间径流，并与沟头围埂、防冲林、草带等结合，达到节节控制塬面径流的目的，使得径流就地拦蓄入渗。基于此，塬面拦蓄水工程布设应从以下几个方面加以考虑：

(1)根据塬面地形特点，结合塬面水土流失综合治理规划合理选址。水窖、涝池、蓄水池等工程，除可作为解决人畜饮水和抗旱水源外，还应能有效拦蓄暴雨洪水，起到削减洪峰、减缓洪水过程的作用，使得塬面降雨径流不下沟或有序排放至沟底，将径流对沟道的冲刷能力降到最低。因此，工程能否更好地发挥作用与合理选址息息相关。

(2)合理确定拦蓄水工程的位置、类型、数量与规模，以及运行方式。随着黄土高塬沟壑区新农村建设和生态环境改善，新农村(含乡村道路)建设形成的乡村道路硬化面积逐渐增多，下垫面条件的改变影响了原有径流的产汇流过程，导致部分乡镇、居民点雨洪排放量加大，对沟头、塬边(即沟沿)的冲刷加剧导致塬面侵蚀，因此原有的拦蓄水工程布设模式也应加以改变。在布设拦蓄水工程时要全面调查区内的道路网及其汇集地表径流的运行规律，测算汇流区面积、来水量，结合地势走向，确定拦蓄水工程的位置、类型、数量与规模，以及运行方式。部分靠近道路、城镇等位置的拦蓄水工程，建议设计部门在设计时应与相关部门共同确定工程防洪标准。在调查过程中还发现有一些具有明显当地特色的拦蓄水方式方法，例如：将道路路面修成中间高两侧低的鱼背形，地表径流由道路两侧排水沟引入附近的涝池或水窖；有条件的地方在房顶、场院和汇流路面等区域，铺设混凝土或三合土集流场，以加大集雨量，减少地表径流等，这些均可因地制宜作为拦蓄水工程选用。

2 拦蓄水工程类型和规划要点

塬面拦蓄水工程主要有涝池、水窖、蓄水池等，也包括沟边埂等兼有拦蓄功能的工程。不同类型拦蓄水工程的规划要点既有共同点也有区别。

2.1 涝 池

涝池的应用在黄土高塬沟壑区具有悠久的历史，涝池几乎是每个村庄必备的拦蓄水工程。近年来由于农村道路和场院硬化面积增多，径流汇流过程和产流机制发生变化，新建涝池除保留原有涝池蓄水的基本功能外，在规模、外形和功能上也有新的变化。

(1)按功能可将涝池分为防洪排涝型、蓄水灌溉型、湿地生态型、水系连通型和人文景观型。涝池建设应以拦蓄雨水、减小沟道下泄流量、防治沟头坍塌与塬面缩小、减少水土流失、保护村镇及耕地为目标，以村庄(自然村)为单元，根据水土流失防治、灌溉、污染治理、连通水体和美丽乡村建设的要求，统筹雨洪、水源、污水处理、景观进行总体布置，做到雨水利用与调节、污水处理与利用、安全与美化兼顾，使涝池的调、蓄、净、连、美功能相互配合，发挥综合效益。

(2)选址时应考虑当地沟头防护的需要，宜与沟头防护工程相结合，同时考虑能修建足够容量的池体和接纳足够的径流来源，选在路旁低于路面、土质较好、暴雨中有足够地表径流流入的地方，多布设于村庄道路及沟头附近较低处，距沟头、沟边10 m以上。涝池功能根据布设的位置不同而有差异，例如村庄道路附近的涝池主要用于解决牲畜用水及灌溉用水；沟头附近的涝池宜与沟头防护工程相结合，主要为防止径流冲刷、沟头下切，减少水土流失。

(3)设计时，应考虑涝池的功能和位置。涝池不在路旁的应修建引水渠，将道路径流引入池中；在涝池进水口前设置分流设施，并将多余的洪水通过浆砌石排洪渠或涵管排出。根据地形条件因地制宜地进行边坡绿化，涝池外围可栽种适生乔、灌、草，也可在周围设置居民活动场地。有必要设置溢流口的涝池，应与沟道排水设施结合布设。具有拦蓄水功能且处于村庄附近的涝池，应在涝池外围设置1.5 m以上的安全围栏及出入活动门。有条件的可对进入涝池的水源实行雨、污分流，将污水净化后再排入涝池。在涝池一侧或两侧边坡加设梯步。

2.2 水 窖

水窖的设计相对比较简单，可用规划区家畜用水、部分农业活动用水和家庭清洁、灌溉用水量之和，除以当地有代表性的单窖容量，计算出规划区需要修建水窖的数量。在降雨量年际变化较大的地区，应适当增加水窖数量。

选址时应考虑窖址处的集雨、灌溉、生活及土质等条件。用于灌溉的水窖应选在灌溉农田附近并高出农田，集水、引水、取水、用水都方便的地方；解决生活用水的水窖应选在庭院或场院较低处。水窖宜布设在村旁、路旁及有足够地表径流来源的地方。窖址应选在具有深厚坚实的土层，距沟头、沟边20 m 以上，距大树根10 m 以上的位置。

对于来水量不大的路旁，可修建单窖容量30～50 m3的井式水窖；在路旁有土质坚实的崖坎且要求蓄水量较大的地方，可修建单窖容量100 m3以上的窑式水窖；在有灌溉需求的山路边，可结合地形条件和集雨条件设置梯级水窖，坡面来水通过道路排水沟进入水窖，单窖容积宜在10～15 m3，溢出的水进入下一级水窖，使用时采用水泵抽水。

水窖的施工和管理，目前主要按照《水土保持综合治理 技术规范 小型蓄排引水工程》(GB/T 16453.4—2008)的有关规定执行。

2.3 蓄水池

蓄水池设计简单，由水池、引水口、溢流口、放水管、检查梯组成，应结合新农村建设规划布设，结构及尺寸应根据地形、地质状况和用途确定。沟头以上来水量单靠围埂不能全部拦蓄时，应在围埂上游附近修建蓄水池，位置应距沟头10 m以上。

开敞式蓄水池是季节性蓄水池，在作物生长期内起调蓄作用，根据水量供需状况合理确定容积，不具备防冻、防蒸发功能；封闭式蓄水池具有防冻、防蒸发作用，既可常年蓄水也可季节性蓄水，池水既可作为灌溉水源也可作为人畜饮用水源。

在蓄水池进水口以上3 m处修建沉沙池，沿来水方向长方形布置，长2～3 m、宽1～2 m、深1.0 m，池底比进水管低0.5 m。在蓄水池进水管前安装拦污栅，进水管前端位于沉沙池底以上0.5 m处，末端埋设在池墙顶以下0.3 m处，并伸入池内。蓄水池出水管埋设在池底以上0.5 m的池墙内，安装闸阀，外接输水软管。开敞式蓄水池沿低于地平面1.5 m，应设计防护围栏。

蓄水池施工和管理与水窖类似，目前也是按照《水土保持综合治理 技术规范 小型蓄排引水工程》(GB/T 16453.4—2008)的有关规定执行。

2.4 沟边埂

沟边埂为沿沟岸等高线布设的等高截水沟边埂，主要布设在沟头、塬边等部位。根据实地调研资料，目前塬面实用的挡水埂主要有沟头埂、沟沿埂或塬边埂、涝池边沿埂、梯田坎埂(田间阶地挡水埂、坡改梯工程埂坎等)、方格挡水埂等。尽管名称不同，但功能基本一致，因此本文统一称为沟边埂。

2.4.1 沟边埂布设

在布设沟边埂时，挡水埂应与塬面道路、农田坎埂等有机结合，统一规划，筑埂材料应因地制宜，可采用土质或植物护埂，在沟头、沟沿和涝池周边等部位，有条件的可修建混凝土、浆砌石或者砖砌沟边埂。

沟边埂设计时，设计标准应参照沟头防护工程；沟沿埂、塬边埂的设计应参照梯田的设计标准，可设计为单道埂，也可设计为平行的多道埂。

根据实地情况，沟边埂多为堆土碾压而成的土质埂，以自然植被或灌木护埂为主，植物品种多为当地适生的黄蒿、冰草、针茅及经济作物等。

另外，田间阶地沟边埂主要应用于田块面积小的塬面，外坡随地形、田坎高度变化而变化，埂顶栽植经济作物，坎下部栽植经果林等。梯田边沿沟边埂为就地修筑的土质埂，埂坎部位栽植经济作物。水平沟的方格沟边埂主要用于塬面植树造林，在水平阶地、行道树栽植过程中，修筑土质沟边埂(方格挡水埂)，宽一般0.8～1.2 m，长1.0～1.5 m，可因地制宜适当调整。

在部分涝池周围还可用土或者砖砌形成具有一定高度的挡水埂，防止小动物或小孩进入涝池，同时也增加了涝池的容积，提高了安全系数。

2.4.2 植物护埂

植物护埂是沟边埂的常见保护措施，植物护埂的规划设计应注意以下几点：

(1)选择对农作物生长影响小、经济价值高、护埂效果好的适生乔、灌、草，宜采用多种植物种混交的栽植方式；宽度小于30 cm的埂坎宜植草。

(2)双边埂或三埂两道沟边埂的高度应自沟边向塬面递减，埂之间种植当地适生的灌木，埂上栽植经济作物等。

(3)在地埂顶部、边坡等部位布设适生的植物，可选择经济树种、灌木、草、花、药材等，其中埂顶部可栽植黄花菜、金银花等；边坡可栽植油松、刺槐、紫穗槐、柠条等，并根据当地实际情况选择植物栽植位置、种类及种植规格。

(4)在原有沟边埂、田间路相结合或因田(乡)间交通需要修建沟边道路的地方，可采取“以路代埂”，沟边埂可作为农田生产道路，宽一般2.0～3.5 m，高度1.0～1.5 m，采用自然恢复植被的方式护埂。田坎种植植物时，应在埂坎中下部种植灌木或者乔木(如花椒、紫穗槐、桑树、柽柳等)，在田埂上种植黄花菜等；在光热条件差的地方可将田埂、田坎修建成45°的软坎，在坎上种植紫花苜蓿等。

2.4.3 沟边埂施工和管理

施工时，应根据设计要求，确定沟边埂的位置、走向。修筑埂坎时，填筑用的生土要剔除石砾、树根、草皮等；取土位置为农地时，应先剥离表土集中堆放保护，并在沟边埂施工结束后将表土还原。

沟边埂多为土质夯实筑成，即便加以植物护埂，防冲能力也有限，因此应加强管理。每年雨季前应进行巡视，发现损毁及时补修，同时要防止人畜破坏沟边埂。

3 结 语

拦蓄水工程是塬面水土流失治理措施的一种，对径流的拦截利用是塬面治理的基础，塬面水土流失治理效果大部分取决于对塬面降水资源的处置方式。本文阐述的4种拦蓄水工程，是当地多年来在塬面水土流失治理中比较典型的措施。随着黄土高塬沟壑区水土流失治理标准的提高，相信传统拦蓄水工程的建设标准也会随之优化并加以改进。

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