王茂沟流域坝系形成过程及效益（孙广民,王煜,王彩琴,马宁,王萍）

关键词： 坝系 效益 形成过程 王茂沟流域

摘要：王茂沟流域从1953年开始坝系建设，大致经过形成、改建、调整三个阶段，现有淤地坝23座，已拦泥104.45万m3，已淤地28.06hm2。通过实测降雨径流泥沙资料和1958～1994年坝地的粮食产量分析表明，流域沟道坝系蓄水拦沙、经济效益十分显著，目前流域沟道坝系蓄水拦沙效益为75.1%、91.8%。坝地产粮占流域总产量的29%，坝地单产是流域平均单产的4.2倍。

王茂沟流域位于陕西省绥德县境内，是韭园沟中游左岸的一条支沟，属黄土丘陵沟壑区第一副区，流域面积5.97km2，流域平均宽1.456km，主沟道长3.75km，平均比降2.7%。沟涧地占58.4%，沟谷地占46.7%，沟壑密度4.3km/km2。

从1953年春沟口修建第一座中型淤地坝开始，到2007年底共建坝57座，保存23座，布坝密度为3.85座/km2，总库容278.57万m3，拦泥库容274.95万m3，已拦泥104.45万m3，可淤地40.41hm2，已淤地28.06hm2。人工填平10座。造地2.98hm2。从发展运用上大体分为三个阶段：

1坝系形成过程

1.1坝系形成阶段（1953～1963年）

这一阶段依据“小多成群、小型为主、上蓄下种、计划淤排”的布设和运用原则。淤地坝按5年一遇暴雨洪水设计，以防洪、拦泥、生产为目的，进行了坝系建设。

1953年春在沟口修建了一座中型淤地坝，当年汛后淤满，迫使1954年扩建，由于受村庄的限制，坝体再不能加高，故采用以排为主，并于1955～1956年在主沟上游和支沟修建淤地坝9座，1959～1960年相继修建淤地坝32座，8年期间共建淤地坝42座，到1963年洪水冲毁10座，剩余32座，其中18座淤满，占56.3%，共淤地10.5hm2，利用7.0hm2。

在此阶段流域坝系布设可分两种形式，第一种形式是沟口1#坝淤成后，开挖排洪渠，投入生产，在其上游修建2#坝拦蓄洪水，如此由下而上，“上蓄下种”直至坝系形成。这种建设和运用方式的优点是：淤地快、受益早、生产安全、坝系形成快。埝堰沟采用这种布坝方式，四年时间就基本形成了坝系。第二种方式是干支沟同时建坝，一次形成坝系投入生产。这种建坝的优点是：防洪安全，淤地形成较慢，受益迟，死地咀沟采用这种布坝方式。

1.2坝系改建阶段（1964～1978年）

王茂沟流域坝系形成后，经1961年洪水考验，因洪水超标漫顶的坝数为22座，占总坝数的53.2%。按5年一遇暴雨洪水设计标准偏低，根据韭园沟1954～1961年暴雨资料，生产坝改用10年一遇设计，拦洪坝采用20年一遇设计，1964年对整个坝系进行了改建。改建后的坝系采用“轮蓄轮种”的运用方式，将坝系中一部分坝地面积较大的坝作为生产坝，另一部分坝地面积较小的坝作为拦洪坝，反复交替，不断加高发展。该阶段新建淤地坝13座，到1978年底，流域保存淤地坝42座，其中：人工填平7座，造地1.0hm2，天然洪水淤积坝35座，淤地23.4hm2。

1.3坝系调整阶段(1979年至今)

1977年大暴雨洪水后，垮坝9座，占总坝数20%，被洪水冲坏20座，占总坝数44.4%。从中暴露出了一些问题，坝系防洪标准还需要提高，坝系布局需要调整，运用方式也需要改进。因而对坝系进行了调整。生产坝按20年一遇加3年淤积量加高加固，修建泄水建筑物，设计坝地最大蓄水深为1m，最大淤积厚度0.3m，坝地蓄水按3天时间泄完，骨干坝采用50年一遇洪水设计，以一次洪水总量再加5年淤积量作为防洪库容，并修建输水洞。

调整坝系依据“骨干控制、小坝合并、大小结合”的原则。对支沟内的支毛沟坝不再加高加固，与下坝合并，在主沟中上游和较大支沟沟口建设骨干坝，一般年份仍然生产利用，遇到较大洪水时，控制洪水，确保坝系安全，其它坝均为生产坝。到2002年底共建坝57座，保存23座，布坝密度为3.85座/km2，总库容278.57万m3，拦泥库容274.95万m3，已拦泥104.45万m3，可淤地40.41hm2，已淤地28.06hm2。人工填平10座。造地2.98hm2。

2 坝系蓄水减沙效益

2. 1治理前后径流输沙对比

为了分析流域坝系蓄水拦沙效益，我们选择治理初期与治理后期的流域降雨、径流、输沙量进行对比见表1，由表1可知，在降雨量基本相同的情况下，治理后期较治理前期径流减少75.1%，输沙减少91.8%。

2.2不同流域对比

选择王茂沟流域相邻、流域面积、地形、地貌、土壤及沟道条件等比较相近的李家寨进行对比分析，李家寨沟流域面积5.45km2，（测站控制面积4.92km2），主沟长3.45km，沟道平均比降3.1%，流域共有支毛沟18条，沟壑密度3.02km/km2，沟壑面积占流域面积的43%。截止1963年底，流域各项措施面积0.11km2，治理度2%，淤地坝仅有两座，淤地面积4亩，因此，把李家寨沟作为非治理沟与王茂沟对比。根据实测资料，李家寨与王茂沟逐次洪水、径流、输沙量见表2，从表2中可知，在降雨条件相似的情况下，王茂沟流域径流、输沙较李家寨流域均有所减少，输沙量减少较明显。王茂沟流域径流模数和输沙模数较李家寨流域分别减少62.5%、81.9%。

2.3典型暴雨洪水分析

王茂沟流域坝系，经受了1964年“7.5”暴雨、1977年“8.5”暴雨和1988年“6.30”暴雨的考验。暴雨产水产沙及坝系蓄水拦沙情况见表3。

1964年7月5日王茂沟流域降雨131.8mm，雨强6.2mm/h，洪水泥沙大部分拦在坝内，坝系蓄水拦沙分别为36.6万m3、13.5万t，占流域产水产沙的78%、72%。

1977年8月5日，流域降雨162.7mm，主沟各坝安全渡汛，支沟坝系中有少数坝拉开缺口，但泥沙冲失量轻微，坝系蓄水拦沙分别为40.5万m3、13.6万t，占流域产水产沙的69%、58%。

1988年6月30日王茂沟流域降雨39.9mm，雨强54mm/h，流域坝系安然无恙，坝系蓄水拦沙分别为3.42万m3、2.34万t，占流域产水产沙的80.3%、86%。

3 坝系经济效益

3.1坝地产粮

从1958年开始统计，第一阶段6年时间，总种植面积22.1hm2，产粮2.855万kg，占流域总产量5.52%，每hm2坝地平均产量是流域平均产量的3.9倍。1964～1978年坝地总种植面积174.5hm2，产粮68.83万kg，占流域总产量的24.8%，每hm2坝地平均产量是流域平均产量的5.2倍，1979～1994年坝地总种植面积359.2hm2，产粮147.44万kg，占流域总产量的35.2%，每hm2坝地平均产量是流域平均产量的2.6倍，截止1994年坝地总种植面积556.7hm2，产粮219.125万kg，占流域总产量29.3%，坝地平均单产是流域平均单产的4.2倍。王茂沟流域各段粮食产量统计见表4。

从上述三个阶段看，坝地种植面积占粮田面积的1.3～13.7%，而坝地产粮占流域产粮的5.52～35.2%。

3.2坝系经济效益

经计算，按静态分析：产投比5.3，坝系投资的回收年限为15年。按动态分析：产投比为1.2，坝系投资回收年限为19年。