黃土高原典型區域高塬溝壑區水土流失綜合治理探討

李文華 趙鵬博 李懷有 張西寧

［關鍵詞］ 高塬溝壑區；水土流失；綜合治理；技術措施；黃土高原

［摘 要］ 為厘清黃土高原典型區域水土流失治理現狀，采用調查研究的方法，梳理總結了西峰站、綏德站和天水站3個試驗站提出的7種高塬溝壑區水土流失高質量綜合治理的模式，其中包括：“三道防線”綜合治理、“四個生態經濟帶”綜合治理、多元小生態系統交錯配置的經濟生態農業、全方位綜合防治體系、“四道防線”治理保護、基于徑流調控利用的多元綜合治理和基于水生態修復的水沙調控水土流失綜合治理模式，并提出了塬面高質量綜合治理、坡面高質量綜合治理和溝道高質量綜合治理3種技術措施。研究結果可為水利部開展整溝治理試點項目提供技術支撐。

［中圖分類號］ S157.2[文獻標識碼] CDOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.03.012

［引用格式］ 李文華，趙鵬博，李懷有，等.黃土高原典型區域高塬溝壑區水土流失綜合治理探討[J].中國水土保持，2024（3）：46-50.

2021年10月22日習近平總書記在深入推動黃河流域生態保護和高質量發展座談會上發表了重要講話，高質量發展已經成為我國水土保持工作的首要任務。為了進一步落實中共中央、國務院印發的《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》和水利部印發的《推動黃河流域水土保持高質量發展的指導意見》，全面推進黃河上中游地區水土保持高質量發展已經成為總基調。筆者對以往在黃土高原典型區域開展的水土保持項目進行全面調研、梳理、總結，旨在提出符合高質量發展要求的水土流失綜合治理模式和治理措施。

1 調查研究背景

自21世紀以來，黃河水利委員會在黃土高原典型區域高塬溝壑區相繼開展了黃河水土保持生態工程藉河示范區、齊家川示范區等工程，在這些工程實施中，西峰水土保持科學試驗站（以下簡稱“西峰站”）、天水水土保持科學試驗站（以下簡稱“天水站”）及綏德水土保持科學試驗站（以下簡稱“綏德站”）作為項目技術支持單位或項目建設法人，取得了顯著成效；同期，西峰站參與的國家“十一五”科技支撐計劃項目、黃河上中游管理局基金項目和西峰站地方有關科技攻關項目，均取得了一系列應用性科研成果。袁和第等^［1］基于小流域水土流失治理模式的相似性和差異性，提出了黃土高原水土流失治理模式，形成了機制框架。羅榮娥等^[2]REF_Ref152791053＼r＼h＼*MERGEFORMAT以定西市青石項目區小流域為單元，通過工程措施、生物措施、耕作措施的立體防護模式，實行山、水、田、林、路、草綜合治理，建設成效較為顯著。趙平遠^[3]REF_Ref152791073＼r＼h＼*MERGEFORMAT分析了黃土高原溝壑區水土環境綜合治理的方向，主張要以小流域為單元進行水土環境綜合治理。郭銳等^[4]REF_Ref152791085＼r＼h＼*MERGEFORMAT通過將觀瓦川流域劃分為中尺度流域進行分區治理，提出了要促進全流域水土保持生態工程建設。郝明德等^[5-6]長期連續研究綜合治理，建成了塬面農田防護林、溝坡經濟林、溝谷水土保持防護林體系，又根據高塬溝壑區水土流失特點，開展水土流失治理和植被建設，高標準地完成了塬、坡、溝水土流失綜合治理。

本研究在開展黃土高原典型區域水土流失治理調查研究基礎上，系統地總結了近20 a來西峰站、綏德站、天水站等有關科研單位在當地水土流失綜合治理中的高質量成果，以期為水利部開展的整溝治理試點項目提供技術支撐。

2 水土流失高質量綜合治理模式

2.1 “三道防線”綜合治理模式

西峰站在南小河溝流域開展了多年的水土流失規律試驗和綜合治理示范研究，初步厘清了高塬溝壑區水土流失規律，提出了“以農田、村莊道路和溝頭溝邊防線為主的塬面治理；以新修水平梯田，建立山地果園，營造防護林為主的溝坡治理；以主溝道布設壩系、支毛溝修建柳谷坊、種植速生防沖林為主的溝谷治理”“三道防線”綜合治理模式^[7]REF_Ref152791109＼r＼h＼*MERGEFORMAT。

2.2 “四個生態經濟帶”綜合治理模式

1987年，西峰站在慶豐溝流域開展小流域綜合治理試點時提出將小流域生態經濟系統劃分為“塬面農業生態經濟帶、塬邊林果生態經濟帶、溝坡草灌生態經濟帶、溝底水利生態經濟帶”的“四個生態經濟帶”綜合治理模式，特色是生態效益、經濟效益和社會效益融合發展。

2.3 多元小生態系統交錯配置的經濟生態農業模式

建立小生態單元，將綜合防治和不同效能的各單項治理措施的布設統一起來；建設多層次、多功能的單項水土保持措施，達到綜合治理的目標。

2.4 全方位綜合防治體系模式

建設以基本農田為主體的工程措施與全面綠化為核心的生物措施相結合的塬、坡、溝多層次防治體系。所謂全方位，是指在空間上塬、坡、溝兼治，在土地類型上從農田到“三荒”地，包括道路、村莊全面設防；綜合體系則是指工程措施與生物措施緊密配合，攔蓄引結合，農林牧綜合安排^[7]REF_Ref133700739＼r＼h＼*MERGEFORMAT。

2.5 “四道防線”治理保護模式

該模式圍繞“塬水有序下溝、溝頭不前進、溝岸不擴張、溝床不下切”的治理目標，以慶陽市為例，在“固溝保塬”項目建設初期，提出“塬面徑流調控、溝頭加固防護、坡面植被恢復、溝道水沙集蓄”的“四道防線”治理保護模式。

2.6 基于徑流調控利用的多元綜合治理模式

該模式由西峰站在2008年黃河水土保持生態工程齊家川示范區和硯瓦川項目區建設中提出。以匯水單元為徑流調控利用單元，以塬面的徑流調控利用為核心，以溝道的徑流和泥沙調控為支撐，以坡面的徑流調控為補充，構建完善的徑流泥沙調控利用體系^[8]REF_Ref133701492＼r＼h＼*MERGEFORMAT。

2.7 基于水生態修復的水沙調控水土流失綜合治理模式

西峰站針對硯瓦川流域內徑流水質惡化的突出現狀，提出水生態修復措施、水沙調控措施、徑流高效利用技術措施與水土流失綜合治理措施的有機結合的綜合治理模式。該模式以降雨就地攔蓄入滲為基礎，以匯水通道為線，進行徑流泥沙攔蓄。塬面以徑流調蓄區為重點，種植蘆葦等耐澇草本植物；溝床以柳谷坊、植物攔沙柵、人工濕地、生態護坡、淤地壩等措施為支撐，以坡面采取集水造林的水沙調控為補充，構建基于水生態修復的水沙調控水土流失綜合治理技術體系。

3 高塬溝壑區水土流失高質量綜合治理技術措施

3.1 塬面高質量綜合治理技術措施

3.1.1 果園集雨節水灌溉技術

據2022年9月現場調查可知，混凝土集流場使用年限長，集流效率高達85%，水質干凈，庭院環境整潔，花園和菜園灌溉效果突出，現已是新農村建設中庭院主要硬化措施。以崔溝村毛家村民小組為例，果園滴灌工程的實際使用時間遠遠超過設計使用壽命10 a，這主要得益于半固定式滴灌形式和果農的精心維護，采取的主要措施為在果園滴灌時鋪設滴灌毛管，灌水后及時收存在庫房中。進入盛果期為提高蘋果著色及商品率，果園普遍采用鋪銀色反光膜的方式，使蘋果全面著色，提高了蘋果品質和單價，經濟效益十分顯著。

3.1.2 徑流調控利用技術

主要包括重點防治匯水單元確定、徑流調控措施、徑流高效利用措施等。徑流調控措施包括新修水平梯田，封堵廢棄胡同、填平地坑院形成塬面徑流調蓄區，新修庭院集雨水窖，新修收集道路徑流澇池，新修蓄水圍埂式溝頭防護工程，坡面修建集水造林工程，溝道修建柳谷坊、淤地壩、小水庫等^[7]REF_Ref133701552＼r＼h＼*MERGEFORMAT。

3.1.3 “水畜沼果”生態經濟技術

西峰站試驗研究提出“水畜沼果”生態經濟示范標準戶，應基本滿足：人口4～6人，建筑面積150～300 m²，硬化庭院100～250 m²；集流場采用素混凝土防滲處理，含水窖1眼或2眼，總容積50～100 m³；果園0.6～1.0 hm²，配套果園滴灌工程；沼氣池1座，容積10～12 m³；飼養豬3頭左右、雞5～20只。

根據2022年9月在崔溝村進行的現場調查結果（見表1），沼氣池使用年限最長的達20 a之久，主因是糞源采用人、羊糞便，較為穩定?！八笳庸鄙鷳B經濟示范戶年人均收入在1.4萬～5.0萬元，平均為2.34萬元，顯著超過當地農民人均收入水平。

3.1.4 “集雨草畜轉化”生態經濟技術

西峰站試驗研究提出“集雨草畜轉化”生態經濟示范標準戶，應該基本滿足的條件是：人口4～6人，飼養母牛2頭、仔牛1頭，種植苜蓿0.3～0.5 hm²，庭院集雨場面積在400～550 m²，水窖容積在50～100 m³，沼氣池1座。適用于流域下游塬邊區域具有長期種草養畜傳統的農戶。

根據2022年9月現場調查，集雨草畜轉化示范戶中，已經全部不再養牛，沼氣池停用，20%示范戶由于羊價比較穩定改養羊，20%示范戶改種蘋果，經濟效益十分顯著，20%示范戶既養羊又打工，40%示范戶已經進城打工，農村空心化比較嚴重。

3.1.5 溝頭回填加固綜合治理技術

高塬溝壑區強烈侵蝕溝頭治理主要包括：建設塬面大型雨水集蓄和排導工程，對塬面徑流進行集蓄和調節排導，減輕溝道的侵蝕和排洪壓力，削減塬面徑流引發的溝頭溯源侵蝕；以危害程度較高且急需治理的侵蝕溝溝頭為重點，因害設防，集中進行回填固溝、溝頭防護等支毛溝治理工程、排洪管渠工程及澇池等小型蓄水工程建設。

3.1.6 高效蘋果園綜合治理技術

高效蘋果園綜合治理技術體系主要包括蘋果建園技術、修剪技術、套袋技術、施肥技術、病蟲害防治技術、節水灌溉技術、鋪反光膜增色技術、采摘及存貯技術等。

根據2022年9月現場調查，示范戶果園面積有0.67～1.00 hm²，承包地均全部用于果園，示范戶年純收入13萬～22萬元，年人均純收入2.2萬～4.4萬元，經濟效益十分顯著。

3.1.7 優美新農村和宜居庭院綜合治理技術“農（林）-副-果”模式：配套建好蓄水池，以庭院為載體，突出發展小果園、小藥園、小花園、小苗圃等種植業。“林-農”模式：加寬加固加厚地埂，或實施坡改梯，在地埂上栽種藥用、觀賞、經濟價值高且別具特色的植物，形成立體開發式庭院經濟。“農-畜-沼”模式：對山、水、林、田、路、蓄水池、沼氣池等各項措施綜合配置。“農-副”結合，發展特色旅游：離城市較近和有旅游景點的村莊，通過在庭院周圍種植名優特的農作物和花果等經濟作物，按無公害農產品生產技術規程種植，通過“農家樂”形式吸引城鎮居民到農家庭院休閑、娛樂、旅游，讓游客能買到農家新鮮瓜果^[9]REF_Ref133701793＼r＼h＼*MERGEFORMAT。

3.2 坡面高質量綜合治理技術措施

1）高標準梯田綜合治理技術。根據2022年9月在肖金鎮老山村的現場調查結果（見表2），示范梯田總面積2.3 hm²，共分為12塊，平均長度111.4 m，寬16.6 m；田坎高1.6～6.0 m，平均3.3 m；田埂高0.14～0.80 m，平均0.40 m；埂頂寬0.3～0.9 m，平均0.50 m；田面坡度0°～2.0°，平均0.8°。梯田主要種植的農作物有小麥、油菜、紫花苜蓿等。

2）坡面植物防蝕性道路綜合治理技術。道路侵蝕是黃土高塬溝壑區坡面普遍存在且侵蝕程度相當嚴重的一種侵蝕類型。根據2022年9月現場調查（見表3），坡面植物防蝕性生產道路寬3 m，長264 m，平均坡度7.7°，覆蓋度49%～100%，平均79%。

3）坡面集水造林技術。集水造林是指以水量平衡原理和土壤植物大氣連續體（SPAC）水分運移理論為指導，利用工程富集技術對有限的天然降水進行時空調控，使其以徑流形式疊加、集蓄保存于土壤淺層，并與生物節水、高效利用技術相耦合，充分利用有限降水資源，實現人工林、植被可持續發展的現代造林應用技術體系^[10]REF_Ref133702137＼r＼h＼*MERGEFORMAT。

30 多年生黑麥草、針茅、絹毛匍匐委陵菜、平車前、細葉芒

根據西峰站試驗，在集流效率方面，荒坡的集流效率明顯低于道路庭院的集流效率，甲基硅酸鈉的集流效率均比對照大，集流效果最好，硅烷偶聯劑的集流效果較好；在整地形式方面，山地經果林、高耗水樹種、高檔苗木可選擇使用菱形、V形整地，常規荒山造林不宜選用；從整地投入角度考慮，不宜采用半圓形土堤，等高埂整地可用于中檔苗木造林和經濟發展水平較高的地區，魚鱗坑、水平階整地可用于黃土高原荒山造林整地^[11]REF_Ref133702445＼r＼h＼*MERGEFORMAT。

根據2022年8月現場調查結果分析，陰坡油松集水造林和陽坡側柏集水造林，集蓄比為1∶4，行距5 m，株距2 m，栽植密度1 000株/hm²效果最好。

4）坡面節水抗旱造林技術。西峰站近年來開展的節水抗旱造林技術措施主要有側柏溫室育苗灌溉制度、沙棘嫩枝扦插技術、油松營養缽育苗技術、節水抗旱造林技術等。

側柏溫室育苗適宜的灌水次數為26次，其中室內階段灌水23次，露天階段灌水3次。對苗木生長影響比較大的灌水有4次，為下種前灌水、幼苗期定苗后灌水、揭棚膜前灌水和移栽前灌水^[12]REF_Ref133703103＼r＼h＼*MERGEFORMAT。2007年在黃河水土保持生態工程硯瓦川項目示范點肖金鎮老山村白羊山采用側柏裸根苗造林，在苗圃起苗時灌足水，挖出苗木，蘸根后把根部裝在塑料袋中，并適當修剪苗木地上枝條，及時栽種，成活率達100%。

5）坡面木本糧油樹種造林技術。

主要木本糧油樹種有板栗、棗樹、柿樹、核桃、杏樹、花椒、大果沙棘等。一般適宜在陽坡或半陽坡生長，在造林整地時，整地標準要比荒山造林高，應采用集水造林整地方式，造林密度一般低于1 200株/hm²。

6）坡面滑瀉侵蝕綜合治理技術。

溝谷邊坡表層土是瀉溜產生的黏聚力很小的黃土，受地表徑流沖刷和滲透力影響，易產生滑瀉侵蝕。用于護坡的植被類型有草本植物和木本植物兩類。草本植物的根系直徑一般小于1 mm，向下生長0.75～1.00 m，其中90%的根系分布在0～30 cm土層內，主要草種采用多年生禾本科牧草，如莎草、披堿草、黑麥草、針茅、冰草等，種草采用撒播方式。木本植物的根系按其形態特征分為主直根型、散生根型和水平根型。主直根型的主根發達，垂直向下生長，深入土層可達3.00 m；水平根型根系的側根或不定根發達，分布在20～30 cm土層中；散生根型根系向下生長深度介于主直根型和水平根型之間。木本植物主要以灌木和小喬木為主，如文冠果、沙棘、紫穗槐、狼牙刺等，整地方式采用小魚鱗坑。

7）高投入農莊綜合治理技術。

城市近郊農莊在建設過程中具有得天獨厚的優勢條件：受城市發展的影響，基礎設施及生活設施均達到城市生活水平，建設條件比較好；交通便利，距離城市較近，能夠吸引城市居民來參觀旅游，通過設置觀賞、采摘、休閑、燒烤等休閑旅游功能，可實現生態休閑和生態旅游的目標。

8）國家水土保持科技示范園建設。

國家水土保持科技示范園，是指應用先進的理念、技術與模式，具備水土保持知識普及、技術示范、宣傳教育等功能，且有一定規模、代表不同區域的水土保持科技示范場所。建設條件應具有較好的水土保持基礎及便利的交通條件，土地權屬清晰，土地手續完備，無安全隱患?？萍际痉秷@分為科學研究型、科普教育型、技術推廣型等類型。

3.3 溝道高質量綜合治理技術措施

1）水生態修復技術。水生態修復技術中人工濕地技術、生態浮島技術、生物膜修復技術、固定化微生物技術、曝氣增氧技術5種已得到廣泛應用。利用人工濕地技術凈化污水，去除的污染物包括污水中常見的氮、磷、硫等化學元素，還有各種有機物、微量元素，以及各種生物的病原體等；利用可漂浮在水面的材料，選擇成活率高、美觀、長勢茂盛的水生植物，種植到營養水域，水生植物龐大的根系可以吸收被污染水體中的氮、磷及各種有機污染物，降低其中的氮、磷、COD等污染物含量；生物膜上的微生物，將污水中的有機物作為食物進行消耗，降低了污水中的有機物含量，使污水得到凈化；固定化微生物技術主要是通過培養土著微生物，或接種微生物，或投加微生物促生劑等，凈化、修復受污染的河湖水體；采用曝氣的方法，使污水中的水體充分混合，空氣中的氧氣進入被污染的水體，增加被污染水體中的氧氣含量，促進被污染水體實現富氧，抑制水底淤泥釋放氮、磷等化學元素，防止水體出現黑臭的現象。

2）柳谷坊綜合治理技術。柳谷坊綜合治理具有就地取材、技術簡單、不蓄水、不易被沖毀、管護省工、固溝作用持久、治理費用低的特點，兼備工程與生物措施兩方面的優點。一般下道谷坊頂與上道谷坊底相平，或呈1%的坡度，沿溝15～30 m一道，布置在溝道順直的地方，避免在急轉彎處和水流頂沖處布設。結構形式主要有：插柳谷坊、雙排縱橫梢式柳谷坊、雙排縱梢礓石柳谷坊、陡坡和跌水柳谷坊等。設計規格為：柳樁要求端直無節，柳梢徑粗5～10 cm，長1.5～2.0 m；柳排露出地面高度要超出常見洪水位（頻率20%）0.5 m以上；柳樁排數以雙排為好，以使柳樁都能旺盛生長；柳樁排距0.5 m，樁距0.3 m。

3）淤地壩綜合治理技術。在黃土高塬溝壑區，因為土料（砂壤土）豐富、水源相對缺乏，所以多為碾壓式黃土均質壩。小型淤地壩一般庫容1萬～10萬m³，壩高5～15 m，可淤地面積0.2～2.0 hm²，修在小支溝或較大支溝的中上游，單壩集水面積1 km²以下，建筑物一般為土壩與泄洪建筑物或土壩與放水建筑物“兩大件”，可采用定型設計；中型淤地壩一般庫容10萬～50萬m³，壩高15～25 m，可淤地面積2～7 hm²，修在較大支溝下游或主溝的上中游，單壩集水面積1～3 km²；大型淤地壩一般壩高25 m以上，可淤地面積7 hm²以上，修在主溝的中、下游或較大支溝下游，單壩集水面積3～5 km²。

4）防沖林綜合治理技術。溝道防沖林主要采用沙棘防沖林、楊柳防沖林和刺槐防沖林，目前應用效果比較好的是沙棘防沖林。在侵蝕溝道采用多道沙棘防沖林作為植物“柔性壩”，穩定侵蝕基準，防止溝床下切和溝坡滑塌危害。

5）紅土瀉溜坡面治理技術。

20世紀50年代，西峰站對南小河溝流域紅土瀉溜侵蝕進行了對比治理試驗，共布設了松柏密植間作、松柏草帶間作、斜壓柳條、柳排固坡、牧草固坡等植物措施，但試驗結果都不甚理想。20世紀80年代初，西峰站在認真總結以往治理工作經驗的基礎上，利用沙棘抗逆性能強的特點，在紅土瀉溜面上試栽了沙棘，效果良好。

4 結論

通過系統梳理，提出了水土流失高質量綜合治理模式和技術。治理模式中，前4種綜合治理模式是20世紀80年代以前基于當時社會經濟和科技發展水平提出的，后3種綜合治理模式是在黃河水土保持生態工程齊家川示范區、硯瓦川項目區建設和慶陽市實施“固溝保塬”項目過程中總結出的水土流失高質量綜合治理模式。新模式更符合目前的社會經濟和科技發展水平，具有適用對象、范圍和側重點，并且在實踐過程中形成了一套比較完善的技術體系，為推動黃河流域水土保持和生態建設高質量發展提供了堅實的保障。

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收稿日期： 2023-06-06

基金項目： 黃河上中游管理局事業費調研項目（YRM-DY-20-01）

第一作者： 李文華（1995—），女，甘肅慶陽人，助理工程師，學士，主要從事水土保持研究、水政監察、水資源管理工作。

通信作者： 趙鵬博（1993—），男，甘肅慶陽人，助理工程師，學士，主要從事水利工程施工、規劃設計、水利科學和坎兒井研究工作。

E-mail： frederickarry@163.com

（責任編輯 楊傲秋）