作者:焦菊英 来源:中国科学报 发布时间:2017/9/15 10:10:56
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陕北子洲特大暴雨引发小流域土壤侵蚀危害与思考

照片1:马家沟新修“之”字型梯田的路面和田面冲蚀及田坎塌落。焦菊英摄

照片2:蛇家沟填沟造地田旁道路毁损。陈一先摄

照片3:清水沟远沟淤地坝的坝地淤积。焦菊英摄

照片4:清水沟正沟淤地坝的坝地淤积。焦菊英摄

照片5:马家沟淤地坝一侧早已冲毁形成的排水沟渠。焦菊英摄

照片6:马家沟2017年春新修梯田群。焦菊英摄

■焦菊英

2017年7月25日20时至26日8时,陕北榆林地区突降一场特大暴雨(以下简称为“7·26”特大暴雨),子洲县雨量站记录降雨量为206.6毫米,其中最大一小时降雨量为52.0毫米,发生在26日1~2时。据水利部黄河水利委员会副总工程师刘晓燕等的计算,大理河流域面雨量为159毫米,大理河支流岔巴沟流域面雨量211毫米。据黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室主任刘宝元教授等的推算,此次为该区500年一遇的暴雨。“7·26”特大暴雨引发了黄河中游一级支流无定河及其支流大理河超历史洪水,子洲县受灾人口达10.47万人,城区电力、通讯、供气、交通中断,工农业及基础设施等方面经济损失严重。暴雨引起的严重水土流失,使城区街道洪水漫溢,路面淤泥几厘米到几十厘米不等,厚处达1米多,加重了灾情。

笔者与研究生陈一先、白雷超、王楠、王灏霖5人组成一个调查组,在8月2日~6日赴暴雨受灾区子洲县进行了调查。选择此次暴雨洪水中发生水库溃坝的清水沟小流域,以及岔巴沟流域的马家沟和蛇家沟小流域为研究区,测量与调查了不同坡位的坡耕地、退耕林草地、新修和老式梯田、削坡填沟造地、道路的土壤侵蚀及危害,并对3个小流域所有淤地坝逐一进行实地勘察,调查了淤地坝的坝体毁损及坝地的过水深、淤积厚度与作物受灾情况。通过考察与分析,对此次暴雨造成的土壤侵蚀危害、存在问题思考如下。

一、 退耕还林草的减蚀作用明显,但陡坡耕种依然存在且土壤侵蚀严重,应继续加强实施陡坡退耕与监管力度。

对2000年退耕后自然恢复的草地调查发现,坡度变化多在14°至32°之间,主要植物物种有猪毛蒿、达乌里胡枝子、茭蒿、铁杆蒿、草木樨状黄芪等,还有酸枣、枸杞、杠柳、河朔荛花等灌木出现,群落盖度变化在25%至65%之间。在“7·26”特大暴雨中并未出现较严重的土壤侵蚀,没有明显的细沟产生,以鳞片状剥蚀为主。

对2000年退耕还林坡地调查发现,刺槐林木枯梢较为严重,但林下草本植被发育良好,主要有赖草、茭蒿、蒙古蒿、早熟禾、角蒿、狗尾草等,草本植物盖度变化在10%~60%,枯落物相对较多。土壤侵蚀以面蚀为主,坡面本来存在的浅沟成为排水道,但冲蚀不严重。

但是,调查发现坡耕地在此次暴雨下细沟发育广泛,特别是许多沟坡下部(坡脚)被开垦种植的破碎坡地,由于受上方坡面来水的影响,细沟侵蚀强烈,甚至发育小切沟。坡耕地面积大且多分布在陡峭的沟坡,对流域产沙贡献很大。通过对清水沟坝地淤泥深度的测定与反演,发现坡耕地分布多的正沟侵蚀强度至少为46000 吨/平方公里,而坡耕地少的相邻小流域——远沟为12000吨/平方公里,前者是后者的3.8倍。说明水土流失在该区依然严重,应继续加强水土保持力度,特别是要坚持陡坡退耕。

建议该地区完善并继续实施退耕政策,同时加大宣传和监察力度。25度以上耕地全部退耕并实施封禁,严禁陡坡开垦种植;对已退耕的要加强监督与管理,并加快水土保持工作的信息化建设,提高监管效率。

二、水土保持措施发挥了一定的作用,但由于缺乏径流的引排措施,加剧了土壤侵蚀及危害,迫切需要建立与水土保持措施相配套的地表径流“蓄—引—排”技术体系。

调查中发现该区域水土保持措施比较普遍,在减缓径流、消减洪峰等方面发挥了一定的作用,但地表径流引排措施严重缺失。坡耕地无排水与耕作保护措施,任其被侵蚀蚕食,特别是沟坡的耕地被切割得支离破碎。梯田因没有排水措施,新修的“之”字型梯田两台之间的道路便成了此次暴雨的水流通道,对下一台田面造成严重的冲蚀,田埂部分区段被冲开,田坎发生塌落(照片1);老式梯田的田坎在不断冲蚀中田面变窄。调查的削坡填沟造地工程也没有设计排水系统,在此次暴雨中不仅农作物和坝体遭到了严重破坏,而且田旁新修道路冲毁严重,切割后形成的裸露沟壁多处发生土体塌落(照片2)。沟坡由于承接坡面的汇流,在很多地方有切沟发育。在本次暴雨中,由于缺乏排水系统,道路充当了排水通道,结果道路冲蚀非常严重,有些地方甚至无法通行;也有道路、村落设有排水管/渠,但排到了淤地坝内,加重了淤地坝被冲毁的危险。该区几乎每条沟道都有淤地坝,由于抬高了基准面,滞洪拦沙作用明显,但在这次特大暴雨洪水条件下排洪不畅,坝地泥沙淤积严重,庄稼被淹淤埋,甚至于坝体冲毁,下游沟道或河道淤积严重。在岔巴沟流域的马家沟沟口坝地内,今年春季修了一段宽2.5米、深0.5米的排水渠,但排洪能力有限,坝地玉米倒伏严重,泥沙淤积深度为30厘米左右。

因此,建议联合相关专家,设计小流域蓄水、引水、排水网络系统,加强流域水系工程建设,对径流进行调控与管理,既可满足暴雨条件下的排水要求,也可兼顾该区常年干旱的特点蓄存所需水量。

三、淤地坝在此次暴雨中滞洪拦沙作用明显,但或重或轻都存在一定的问题与隐患,尤其是配套工程、管理维护的缺失加剧了沟道侵蚀和洪害,急需规范淤地坝建设、管理与维护技术体系。

本次共调查3个小流域32个淤地坝,其中清水沟6个,马家沟22个,蛇家沟4个,发现凡是配套工程、管理维护措施制度健全的淤地坝都安全、有效,反之则出现严重问题与隐患,加剧沟道侵蚀和洪害。调查区淤地坝现状可概括为以下4类。

(1)有三大件(坝体、溢洪道、放水建筑物)的淤地坝,如果放水建筑物(竖井或卧管)排水畅通,坝地淹水,淤积严重,坝体完好。如蛇家沟流域下游的2座坝均设有卧管,坝体完好,虽然沟头削坡填沟造地及道路冲毁严重,上游第一座淤地坝以前就冲出一条排水沟,而整个蛇家沟只有下游的淤地坝从卧管有泥沙排出,但下游坝内淤积厚度平均为80厘米,过水深近2米。清水沟流域的远沟淤地坝的竖井在这次暴雨中被村民及时打开,坝体保存完好,但坝体下方冲毁严重,坝地内的玉米全部被淹没,淤积厚度平均1.8米(照片3)。

(2)有三大件的淤地坝,如果竖井或卧管排水不畅通,坝地淹水、淤积严重,距离竖井或卧管附近的坝体会被冲毁。如清水沟的正沟淤地坝,竖井下部排水口堵塞,坝体被冲开一条沟,坝体溢洪道一侧被冲毁,坝内玉米地过水深可达2米,淤积深40~80厘米(照片4);清水沟的羊路沟淤地坝竖井下部的排水口被淤泥堵住,虽上部被村民打开,但洪水水位未到达坝体顶部,坝地玉米几乎全部被淹没,淤积厚度平均1.8米,过水深3米,且卧管部位被水冲掏扩大成直径3米左右的排水洞。

(3)有坝体和溢洪道两大件的淤地坝,处于淹水状态。如马家沟阳燕沟淤地坝,坝顶长100米,坝高32米,坝顶宽4米;新建溢洪道长140米,洪道宽3.2米,总库容5.68×105立方米,滞洪库容7.20×104立方米,淤地面积8公顷,此次暴雨中坝体完好,但坝地处于淹水状态中,里面种植的高粱只有淤地坝边缘有小部分存在。另外,在清水沟,有两个由村民私人修建的淤地坝,建造有简易的排水渠,在此次暴雨中坝体未被冲毁,但排水渠有损毁,坝地内有淤积,淤泥深度5~75厘米。

(4)只有坝体的淤地坝,在此次暴雨之前就已被冲毁。马家沟这样的淤地坝很多,占本次调查马家沟总淤地坝的60%。因为此次暴雨之前洪水已将坝体一侧冲开,形成了自然排水沟(照片5)。在此次暴雨中洪水排出较为通畅,但靠近排水沟一侧的坝地遭受残蚀和破坏,有些地方垮塌可达宽2米、长1米,但坝地整体淤积厚度较小,淤积厚度在10厘米以下的坝地占60%以上;而一侧有汇水排入的坝地,淤泥厚度达50厘米以上。

建议规范淤地坝建设、管理与维护技术体系,构建淤地坝管理与维护制度,健全每个淤地坝档案,落实到人,谁看管谁负责,并给予看护人员适当的补助,确定管理维护人员在突发状况下的责任、权利和义务。同时,坡地、梯田、道路等也要落实到农户,平时注重农地、田埂和道路的维护,并给予技术上的指导,防微杜渐。

四、进一步提高农民水土保持意识,加大践行绿色发展新理念的力度。

在调查中发现,当地部分农民水土保持意识淡薄,对其在生态环境破坏中充当的角色认识不清,陡坡乱垦现象依然非常普遍,对坡地、梯田、坝地、道路不能及时主动地去维护。当灾难来临时,一方面归咎于天灾,另一方面夸大受灾程度以期得到政府更多的补偿。在清水沟、马家沟、蛇家沟三个调查小流域,以传统农业生产模式为主,农民靠扩大耕种面积来增加粮食产量或在山坡上放羊来提高经济收入,这势必会破坏当地本就脆弱的生态环境。而退耕补助相对于目前迅速增长的消费水平来说犹如杯水车薪,因而坡耕地依旧很多,常分布在陡峭且比较隐蔽的坡下部或沟坡,不易被发现,但对流域侵蚀产沙的贡献很大。也发现该区有一定面积的坡面种植药材黄芪,若对黄芪的收获期与坡地管理维护不当,也会造成严重的土壤侵蚀。2017年春季,岔巴沟新修建了很多梯田群(照片6),计划大力发展核桃种植,但由于缺乏管理与排水设计,梯田群与道路在此次暴雨中毁损严重,致使农户一孔窑被淹,反而造成了新的经济损失。

为此,建议在保护生态环境的前提下,实施精准扶贫,发展具有当地特色产业,提高农民的收入,从牺牲生态环境换取经济收入的旧模式中脱离出来,使当地农民的物质基础得到长远保障,放弃对生态具有破坏性的农业耕作模式,自觉自愿地参与生态恢复与治理工作。与此同时,实施生态责任追究制度,将责任明确到个人;加强宣传教育,提高农民主观能动性,使农民认识到对田地的维护是拥有土地使用权所伴随的义务,提高环境保护意识与公众意识,建设好美丽家园。

(作者系中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室、西北农林科技大学水土保持研究所研究员)

《中国科学报》 (2017-09-15 第5版 专题)
 
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