張 強，達古拉，侯 琳

（1.內蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市水利局，017000，鄂爾多斯；2.內蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市水利事業(yè)發(fā)展中心，017000，鄂爾多斯；3.清華大學，100084，北京）

內蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市地處黃土高原和黃河上中游， 是全國水土流失最為嚴重的地區(qū)之一， 也是國家級水土流失重點防治地區(qū)。多年來，鄂爾多斯市依托重點治理項目， 積極推進水土保持生態(tài)建設， 先后精心組織實施了國家水土保持重點工程、 京津風沙源治理二期工程、 晉陜蒙砒砂巖區(qū)沙棘生態(tài)減沙工程、 黃土高原淤地壩工程、 淤地壩除險加固工程等一批水土保持項目。 截至2021 年年底，全市累計完成水土流失治理面積3.58 萬km2，建成淤地壩1 758 座。水土流失面積由1995 年的71 159 km2減少到2020 年的34 116 km2， 土壤侵蝕由高強度向低強度轉變，以輕度侵蝕為主，實現了水土流失面積和強度雙下降。

一、鄂爾多斯水土保持治理的實踐

1.堅持持續(xù)投入

在積極爭取國家與自治區(qū)資金的同時，2014 年市政府批復每年將征繳各類開發(fā)建設項目水保補償費的80%返還用于水土流失治理、 水保工程建設、改革創(chuàng)新等，形成了穩(wěn)定的投資機制，為水保項目實施提供了資金保障。 這些資金除用于執(zhí)法隊伍工作經費外， 主要用于水保相關的工作。 例如，扎實開展前期工作，每年安排專項資金開展全市水利項目的規(guī)劃、可研等前期工作；創(chuàng)建科技示范園，市級安排水保補償費4 233 萬元，建成自治區(qū)第一個水保科技示范園；在自治區(qū)率先出臺了小型淤地壩報廢銷號管理辦法，利用補償費對達到淤積高程的淤地壩報廢銷號， 其中2020—2021 年安排800 萬元對90 座報廢銷號；探索生態(tài)建設項目“以獎代補”模式，安排補償費500 萬元在鄂托克旗試點，有序推開。

2.堅持“兩手發(fā)力”

采用水保補償費補助形式，捆綁旗區(qū)財政和企業(yè)資金，部分項目治理資金由水土保持補償費和旗區(qū)財政資金組成；部分項目治理資金由水土保持補償費和企業(yè)資金組成。 累計投入水保補償費3.17 億元，帶動企業(yè)和社會投資8.77 億元。 例如，在全國首次試行攔沙換水試點工程，在“十大孔兌” 中的西柳溝和黑賴溝新建攔沙壩154 座和1 處引洪滯沙工程， 顯著減少入黃泥沙，年置換水量2 800 萬m3，總投資6.43 億元，其中投入市級水土保持補償費2.2 億元， 通過水指標置換資金，帶動企業(yè)投資4.23 億元。

結合鄉(xiāng)村振興和農牧業(yè)產業(yè)發(fā)展，圍繞城鎮(zhèn)區(qū)、工業(yè)園區(qū)、礦區(qū)、旅游區(qū)和公路沿線，開展高標準水土保持綜合治理，同時根據農牧民的實際生產生活需求， 合理安排經果林、飼草料基地等，累計建成各類返還治理工程52 處， 大力助推城鎮(zhèn)區(qū)和工礦區(qū)建設，促進鄉(xiāng)村旅游業(yè)和紅色旅游業(yè)發(fā)展，帶動項目區(qū)村集體經濟發(fā)展和農牧民增收致富。 通過沙地發(fā)包入股創(chuàng)收，農牧民將閑置的荒沙地轉租給企業(yè)或以沙地入股企業(yè)，再通過包種到戶、包銷到戶的模式，讓農牧民取得固定發(fā)包或入股收入。

3.堅持系統(tǒng)治理

丘陵溝壑區(qū)治理統(tǒng)籌上下游、左右岸、支溝岸坡，采取工程措施、林草措施和封育治理相結合，治坡和治溝相結合、生態(tài)移民與封禁保護相結合的統(tǒng)一布局和治理策略，建立山、水、林、田、路及攔蓄工程相配套的綜合水土流失防治體系，從梁峁、山坡、臺地、溝坡、溝道形成五道立體防線。 梁峁、坡面采取水平溝、魚鱗坑等整地方式， 營造喬灌草相結合的水保林；在溝頭布設圍埂式溝頭防護工程，埂外營造溝頭防護林； 在支毛溝溝底、溝坡和主溝流水帶兩側營造沙棘防沖林，尤其采取沙棘封溝、植物柔性壩等模式治理砒砂巖區(qū)，并在支毛溝道內布設谷坊；在主溝內以流域為單元，按照溝道侵蝕及壩系相對穩(wěn)定原理，視徑流泥沙來量的大小，本著骨干壩控制為主、大中小相結合的原則，因溝制宜，層層布設，建立使水沙相對平衡的壩系；在溝道兩岸坡地種植經濟作物，也可有效降低土壤侵蝕量。

4.堅持“一地一策”

針對庫布其沙漠區(qū)，按“先易后難、由近及遠、鎖邊切割、分區(qū)治理、整體推進”原則，在南北兩側營造生物鎖邊林帶， 阻止沙漠南侵北擴東移；利用“十大孔兌”和已建公路進行切割治理；在核心坡地，建設生態(tài)治理示范區(qū)；在風沙區(qū)除營造防風固沙林及水保林外， 著重實施引洪滯沙、淤澄造田工程等治理模式。 針對毛烏素沙地沙丘低緩、 地下水水位高、存在天然綠洲的特點，通過建設“生態(tài)經濟園” 和防風固沙林草帶網加以治理，形成“莊園式生物經濟圈”治理模式。 針對黃河鄂爾多斯段干支流河情狀況，提出泥沙治理方案，初步建立上游沙源固定、支流泥沙阻截、干流泥沙輸導與淤沙堤外處置的“固-阻-輸-置”綜合防治體系。

5.加強水土保持監(jiān)測

率先開展入黃泥沙監(jiān)測，印發(fā)了《鄂爾多斯市入黃泥（風）沙監(jiān)測規(guī)劃設計》， 在主要一級支流入黃口建設18 處全自動泥沙監(jiān)測站、11 處沿黃風沙監(jiān)測站， 已安排補償費2 435 萬元， 建成西柳溝監(jiān)測站并投入運行。2022 年將完成“十大孔兌”所有入黃泥（風）沙監(jiān)測站建設，為摸清鄂爾多斯入黃泥沙量提供基礎。 連續(xù)三年在自治區(qū)率先開展了市級水土流失動態(tài)監(jiān)測，發(fā)布了水土保持公報。 優(yōu)化完善了監(jiān)測站網，提升了水土保持信息化水平。

二、傳統(tǒng)淤地壩建設常見問題

1.淤地壩在水土保持中的作用

黃土高原是黃河泥沙的主產區(qū)，鑒于植被生物措施抵御旱災等風險的能力相對較低，只能以工程措施改變侵蝕地理環(huán)境。 淤地壩可以在實現降低土壤侵蝕、減少水土流失、滯洪攔沙、淤地造田的同時，改善生態(tài)環(huán)境，在維護區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定等方面發(fā)揮重要作用，因而淤地壩建設一直是黃土高原水土保持的重要措施。

盡管典型溝壑區(qū)溝谷面積只占總面積的少部分，但產沙量卻占大部分。 建在溝道上的淤地壩，攔截了來自上游溝道與坡面侵蝕而下的泥沙，隨著壩內淤積物厚度增大，相應抬高所控制區(qū)的局部侵蝕基準面，使上游溝谷與溝坡面的土體滑塌受到制約，侵蝕隨之減弱，溝坡和小流域生態(tài)結構即趨于穩(wěn)定，這便是淤地壩攔沙減蝕的力學機理，又是在所有水土保持措施中作用最為顯著的原因。

2.傳統(tǒng)淤地壩常見問題

傳統(tǒng)淤地壩的技術探索難點或問題有：

①傳統(tǒng)淤地壩多是由中粉質壤土等材料修建而成的，存在易水毀破壞甚至潰決風險高的問題，還易造成一壩潰決數壩告急、連鎖垮壩，故不僅攔沙出現所謂“零存整取”，而且致災風險高。 特別是大中型淤地壩的安全成為非常突出的問題，且缺乏安全監(jiān)測和系統(tǒng)調控能力。

②筑壩時為滿足均質筑壩要求需大量土料，尤其水墜筑壩時需要將高處符合建壩土質要求的坡耕地，利用水槍抽沙沖填， 破壞大量坡耕地，對生態(tài)環(huán)境也有嚴重影響。

③傳統(tǒng)淤地壩隨著年限增加，攔泥庫容逐漸減少，致使防御標準逐年降低， 加上淤積面存在翹尾巴現象，也會減少滯洪庫容，如不加高壩體就容易漫頂垮壩。 有的淤地壩設置的泄水洞因施工質量差，使得洪水沿輸水洞頂穿洞、壩體與岸坡結合處形成的軟弱帶或孔洞而造成垮壩，從而具有管護難度大的問題。

④傳統(tǒng)淤地壩的溢洪道一般采用漿砌石或鋼筋混凝土結構，難以加深基礎，底部僅按規(guī)范在“泄槽基礎每隔10～16 m 應設置齒墻”而不進行反濾排水，難以滿足對地基的抗滑穩(wěn)定要求。

⑤傳統(tǒng)淤地壩的溢洪道常離壩體較遠， 且布設在岸坡高陡部位，開挖量與范圍大， 岸坡存在隱患較多，所需直接與間接費用約占溢洪道總投資的35%，且對自然環(huán)境破壞嚴重，形成的邊坡裸露，植被修復難。近年群眾對淤地壩占地賠償預期較高， 工程占地很難協調， 已成為影響工程建設的主因。另外，溢洪道開挖土方堆放以及施工修路多，也增加了占地矛盾。

⑥規(guī)范規(guī)定溢洪道“每隔5～8 m應設置沉降縫”，但由于傳統(tǒng)的嵌填料不能與縫面很好結合，填充飽滿度不夠，對于氣溫變化較大的西北地區(qū)，兩三年時間縫內填塞的材料就會出現質量缺陷，止水片再裝不規(guī)范，縫內雜質清除不凈，都將引發(fā)槽身變形開裂，難以滿足抗?jié)B性及耐久性要求。

三、淤地壩建設的創(chuàng)新探索

針對傳統(tǒng)淤地壩存在的諸多問題，亟需改進創(chuàng)新。 采用清華大學與中國水利水電科學研究院在“鋼筋混凝土預制板組合壩”等專利技術基礎上聯合探索研發(fā)的鋼混預制管板樁組合法修建與除險加固淤地壩技術，以創(chuàng)新工程結構顯著減少傳統(tǒng)工程的潰壩概率，同時實現對病險老舊淤地壩提質增效。

1.鋼混預制管板樁組合法簡介

該技術系利用鋼混預制板樁、鋼管樁（包括鋼混管樁）、擋護體三種以上不同構件的協同承壓結構，共同組成淤地壩的“混合結構體系”，可稱其為 “管板樁組合淤地壩”。 所述預制板樁通過若干子板樁體拼接，兩端設置連接耳，其相對的兩個面上均設置有界面為三角形的凹槽，相拼接后形成菱形槽，以便通過澆筑灌漿料連接密封。

預制板樁的上端設置有冠梁，以加強板樁壩的整體性。 壩肩處設置板樁組合式溢洪道，進口上游山體側設置順流板樁墻。 放水建筑物為矩形斷面的臥管型式， 也由預制板樁組合而成。

2.鋼混預制管板樁組合法優(yōu)點

①通過壩體結構的創(chuàng)新，工程受力條件得到改善，改變了滲透變形對壩體的影響，規(guī)避了傳統(tǒng)均質土壩由于滲流水存在導致整體滑動或局部滑動而失穩(wěn)的問題，解決了淤地壩易潰決問題，用于除險加固時還便于壩體加高，能讓老壩長期發(fā)揮淤地攔沙效益，又大大減輕了工程管護任務。

②板樁或管板樁壩是工程承壓體系的核心， 且能起到土壩截滲墻、心墻、防滲帷幕等的防滲作用，故對筑壩土料要求低，在利用棄土棄渣的同時， 可適當從壩上游溝道取土，規(guī)避了破壞大量坡耕地的問題，并擴大淤沙庫容，降低單位攔沙投資。

③利用預制板樁組合等技術的結構優(yōu)勢，可將溢洪道進口設置在壩肩， 上游可省去引水渠和進水渠，減少水頭損失與工程量，在控制段前及兩側插入的板樁相當于刺墻，與底板增加承重能力的管樁一起，強化了抗滑穩(wěn)定性，加上泄槽、消力池底部設置以及側面夾護的管樁，解決了傳統(tǒng)結構無“根”而抗滑穩(wěn)定弱的缺陷。 且將水流自然流入下游溝道內，減小了泄洪影響范圍，還能有效防護對邊坡的沖刷。

④相對于避開壩肩的傳統(tǒng)溢洪道工程，新技術明顯減少開挖量與范圍，加上筑壩用土不需占用大片坡耕地或林草地，規(guī)避了占地賠償與協調難度，同時對坡面擾動少，明顯減少淤地壩建設與除險加固對生態(tài)環(huán)境造成的負面影響。

⑤新型結構工程尤其是溢洪道部分，能按標準模塊預制，現場組裝，具有溢洪道進口增設防沖及擋土防護墻、溢洪能力大、質量易控、施工方便、 易提高滯洪攔沙庫容等優(yōu)點，明顯縮短工期，降低建設成本。 還能將溢洪道分為幾種模式固定，有利于形成標準圖集，便于后續(xù)設計與施工。

四、結 語

鄂爾多斯市切實推進水土保持建設，帶動全社會廣泛參與，形成了政府、 市場兩手發(fā)力的治理合力，堅持水土保持與生態(tài)建設的系統(tǒng)性和長效性，形成梁峁、山坡、臺地、溝坡、溝道五道立體防線，加強土壤侵蝕與入黃泥沙監(jiān)測，初步建立黃河鄂爾多斯干支流 “固-阻-輸-置”綜合防治體系。 為規(guī)避傳統(tǒng)淤地壩常見問題與缺陷，探索應用工程安全度高、抗水毀能力強、投資節(jié)省的鋼混預制管板樁組合法修建與除險加固淤地壩技術，有助于大規(guī)模發(fā)揮淤地壩減沙效益， 讓老壩發(fā)揮長期淤地攔沙效益，減少建設淤地壩對生態(tài)環(huán)境的負面影響。 ■