“烟斗型竖井造田法”是解决水土流失增加国土良田的创新技术

我国水土流失治理的第一个焦点是黄河、长江等七大江河中上游水土流失的治理。以黄河为例，黄河目前大约有43万平方公里的水土流失面积，它造成了平均每年13亿吨泥沙下泻，仍然是我国水土流失一个最大的难点。近些年坡耕地土地荒漠化和水土流失加剧，目前我国共有3.59亿亩坡耕地，占耕地总面积的19.7%。不仅造成年均14亿吨土壤侵蚀量，而且使大量耕地资源遭到破坏。近50年来，我国因水土流失而损失的耕地达5000多万亩，平均每年损失100万亩，其中很大一部分属于坡耕地。据第二届库布其国际沙漠论坛的资料，我国目前约有荒漠化土地263万平方公里，占国土总面积的27.4%，每年因荒漠化造成的直接经济损失高达1200亿元。

河南省伊川县水土保持有限公司，根据烟斗的形状和出烟道理，首创“烟斗型竖井拦洪淤地造田法”。
   新技术的要点是：利用过沟填方坝坝下涵洞，在涵洞进口处设置干砌石或预留一定数量排水孔的浆砌石，形状如烟斗型，坝下涵洞是烟斗的把。竖井衬砌高度，根据填方坝沟底蓄沙容量并结合控制流域面积和植被情况而定，初建时竖井一般在1.5-3米高，随着竖井外淤积泥沙量的增高而逐渐加高烟斗竖井。竖井直径按20--100年一遇洪水标准进行设计，并根据按当年汛期烟斗竖井前淤积情况，对竖井进行逐年加高。为防止竖井加高后水头增加，导致水流冲刷涵洞底板，在竖井底部设置深50cm的静水消力池，并对消力池内侧及涵洞入口段10～20m进行混凝土加固处理。
  经加修烟斗型竖井后的沟壑，抬高了“涵洞进口”高程，竖井在泥沙的汇集和通道处形成了一道人工屏障。经过多年和实践观察，沟壑流域出现洪水时，烟斗竖井外形成了“洪水滞留消力沉淀区”，使泥浆状洪水短期滞留，流速变小，所挟泥沙能大部分沉积在烟斗型竖井外，变清的水溢流下泻，有效地控制泥土流失。
   由于烟斗型竖井初期建造高度不高，不影响较大暴雨的行洪，但却能有效拦蓄坡面汇入沟道内的泥沙，降低洪水侵蚀基准面，稳定沟坡，有效制止沟岸扩张、沟底下切和沟头前进，使沟床逐年抬高，减轻沟道侵蚀。烟斗型竖井逐年上加高，迟滞洪水，清水溢流而过，河道泥沙滞留，并使原来存不住泥土的沟壑淤土成良田，利于庄稼、树木、草类生长，生态环境得到有效保护和改善。
   在伊洛河流域黄土丘岭区沟壑大规模修建“烟斗型拦洪淤地造田竖井”，对于小流域洪水泥沙来说，等于釜底抽薪，简便易行，投资小，淤地效果快，既能拦截泥沙、保持水土，又能淤地造田、扩大优质可耕地，增产粮食的水土保持工程，措施易于推广和应用，为治理水土流失探索出一条新路.

与过去的小水库型淤地坝相比，烟斗型竖井拦洪淤地造田，以填方坝工程为依托，规划设计的溢洪竖井按20--100年一遇洪水标准要求建造，竖井建造采用由低到高渐进摸式。竖井溢洪口远远低于坝高，不论大小洪水，很容易从石砌烟斗型竖井内流走，洪水所挟泥沙能大部分沉积在竖井以外，不能流入下游河道。不存在洪水冲毁土坝或漫过土坝顶使土坝垮坝的潜在风险，安全可靠。
   而小水库型淤地坝由于库容小，靠较高的竖井溢洪和溢洪道或漫坝溢洪。小水库型淤地由于存水，无法种庄稼和树木，只有待很多年水库淤满后方能种地，但淤满后的小水库存不住水，土坝泄洪存在隐患，遇到较大洪水时，易造成洪水漫顶垮坝。上游一个坝漫顶垮坝，形成的泥石流，会给下游淤地坝带来连锁漫顶垮坝甚至造成严重灾难的恶果，多年淤成的好地，往往毁于一场较大洪水，前功尽弃。

烟斗型竖井拦洪淤地造田工程实例情况介绍

1998年，在河南省陆浑灌区东一干渠白草洼坝和南流泉坝，进行溢流竖井拦洪淤地造田水土保持试验。该工程至今已达10年以上，效果良好。
   陆浑灌区引水干渠填方坝是渠道跨越沟壑的“堆土”工程，堤顶宽度除渠道符合通水安全要求外，同时还须满足交通和渠道维修等要求。堤顶宽度27m以上，坝高每8m变坡，并设置2m平台，坝下为排洪需要，设置20--100年一遇洪水标准的排水涵洞，涵洞多为混凝土块砌筑的全自由式无压排水涵洞。
  白草洼坝位于东一干渠40+700处，坝长51m，坝高15m，坝下涵洞长86m，洞径1.0×1.5（B×H），控制流域面积2.8平方公里。南流泉坝位于东一干渠48+191处，坝长97m，坝高27m，坝下涵洞长122m，洞径2×2.5（B×H），控制流域面积3.2平方公里。流域的土壤主要是泥质岩始成褐土，沟岸陡峭，耕作粗放，沟内平时无流水，雨季洪水从涵洞流过，表土被洪水带走，导致草木难以生存，植被稀少，地表裸露，水土流失与荒漠化严重。
   1998年对该两个小流域采取“烟斗型竖井拦洪淤地造田法”拦淤排洪实验研究，具体措施为：在两涵洞进口处砌筑干砌烟斗型竖井（竖井内径分别为：白草洼1.5m，南流泉2.5m ），井径符合涵洞20--100年一遇洪水标准要求。在竖井底部修建深0.5m的消力池，并对两涵洞进口段进行C15钢筋混凝土加固10cm厚。两竖井1998年初砌高度均为1.5m，2001年又分别加高1.5m，顶部用水泥砂浆抹平（厚5cm）。同时，对填方坝末级坡进行必要的干砌石护坡，增设混凝土加固肋。由于坝体较厚，每年汛期滞留洪水效果良好，淤积泥沙量明显缓慢增高。即使遇超标准降雨，由于烟斗型竖井拦洪滞洪作用，溢流竖井水位较低，又能及排洪，防止了坝坡因水位急降而造成滑坡，洪水不会造成坝体位移，不影响填方坝工程安全。
 十多年来，两处运行情况如下：白草洼坝，竖井外沟底淤积深度2m，共拦蓄泥砂5.7万t，昔日寸草不会长的无土深沟，淤泥造出旱涝保收良田。

南流泉坝竖井外沟底淤积深度3.5m，累共拦蓄泥砂4.8万t，淤泥造造出旱涝保收良田地1.13平方公里。两流域10年共减少水土流失近10万t（约占流域总水土流失量的50%），并且未对干渠坝体造成任何损害。昔日水土不存的深沟已淤成肥沃平整的良田，两项试验工程共新造出好地2.23平方公里，庄稼树木生长良好。

 10年来的安全运行实践考验，保坝滞洪淤地造田效果良好。经河南省陆浑水库灌工程管理局、洛阳市水利学会水土保持组、伊川县国土资源局认定，并经河南省科学技术情报研究所查新检索，属创新技术。

经济效益分析

黄河支流伊河陆浑水库灌区，控制流域面积约500平方公里。陆浑东一干渠全长137.9km，西干渠全长60km，两渠盘绕豫西浅山区
丘陵等高线上，东一干渠、 西干渠控制流域陆浑灌区现有填土坝
填方坝325座，计划用5年的时间，对陆浑灌区填土坝坝下涵洞用
“烟斗式竖井拦洪淤地造田”技术全部实施治理改造， 按已成
功拦蓄水土流失总量50%的成果计算，每年拦蓄泥砂93万t左右
（500×0.372×50%），使万年土沟深壑淤地成良田。每淤一亩坝
地，平均可拦泥沙3000t以上的泥沙。
按每项填土坝工程改造平均新造出好地1.15平方公里计 算，陆浑灌
区现有填土坝325座改造后，将新造出好地372.75平方公里。
1公里=1000米，一平方公里=1000000平方米、1亩=667平方米,
一平方公里=1449.25亩。
新造地372.75平方公里×1449.25亩=540207.93亩≈54万亩.

社会效益分析

坡耕地是我国水土流失的主要策源地。造成坡耕地的水土流失的主要原因，一是私人盲目开垦荒坡岭谷，导致水土流失严重；二是过度放牧和乱采滥挖是主因。尤其在水土形势严峻的北方部分地区，对经济增长的过度关注，而对水土流失关注有限，漠视生态规律的情况下的非理性扩张较突出。三是灌溉用水与工业用水两者关系失衡，导致农田靠天吃饭增多，保护性耕作体系和生态体系尚未成型。四是铲山填沟，人为开发耕地，不仅质量得不到保证，而且破坏了植被生态环境，违背生态规律，汛期大雨冲刷造成土壤有机质和细粒物质流失，从而加剧坡耕地土地的表土的的大量流失，暴雨造成的泥浆流又强烈冲刷坡沟山谷，形成“洪水带泥沙，年年把沟刷，越冲沟越深，好土留不下”的恶性循环现象。

本项烟斗型竖井创新技术，可以有效解决黄土丘岭区讯期洪水带来的泥土大量流失的问题，削减进入黄河的泥沙数量，对解决下游河道的淤积，实现“河床不抬”，解决伊河、伊洛河、黄河的浑浊污染和水源涵养等问题具有重要作用。所建竖井，是根据洪水泥沙淤积情况逐步加高，使原有的引水渠过沟填方坝涵洞得到加固和稳定。因而在过去的淤地坝、高速公路填土坝、铁路填土坝涵洞等，采用本项技术加修烟斗竖井，具有使荒沟变良田，有效增加优质国土面积。沟壑内良田可种庄稼、植树造林、植草绿化，从源头上封堵向下游输送泥沙的通道，根本解决黄土丘岭区水土流失问题，并且滞洪淤地为山区农民提供高产稳产的耕地资源，利国利民、功在千秋。为山区农村优化土地利用，调整产业结构，合理利用水土国土资源，发展优质高效农业，实行集约化经营创造了条件。对促进农民脱贫致富，加快全面建设小康社会的步伐，促进农村经济发展有重大意义。具有显著的经济效益和生态效益。

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