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姚文艺和张攀：黄河流域高标准淤地坝内涵与科学问题

发布于：2023-03-09 09:05:09 来自：水利工程/水土保持 [复制转发]

引用格式: 姚文艺 ,张攀.黄河流域高标准淤地坝内涵与科学问题[J].人民黄河,2023,45(2): 1-8.

作者简介: 姚文艺(1957—),男,河南周口人,正高级工程师,主要研究方向为土壤侵蚀与水土保持

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摘要

建设高标准淤地坝是实现黄河流域生态保护和高质量发展国家战略目标的重要举措之一，对水土保持高质量发展和区域经济社会发展将起到积极促进作用。基于高标准淤地坝建设的目标与要求，分析了黄河流域淤地坝建设与技术标准发展历史进程，探讨了高标准淤地坝定义与内涵，提出了需要研究的科学问题和关键技术，展望了高标准淤地坝发展前景。黄河流域淤地坝建设经历了起源、作用提升、坝系形成、规范建设、建设波动、高标准建设等6个阶段450余a的发展过程，高标准淤地坝概念的提出标志着淤地坝建设从“量”的发展进入“质”的提升新时期；淤地坝技术标准伴随着不同时期科学技术的发展和实践经验总结，经历了由20世纪80年代中期形成和之后不断完善、不断修订的过程；高标准淤地坝较之一般的淤地坝具有特殊的本质特征、价值及丰富的内涵和外延；在包括淤地坝在内的生态农业综合效益链中高标准淤地坝的地位与驱动机制、高标准淤地坝建设技术标准等是今后需要研究的重要课题。高标准淤地坝建设必将促进水土保持高质量发展，并对区域生态治理、衍生经济、社会文化、景观格局等的深度融合及协同发展起到更大的促进作用。

关键词： 高标准淤地坝;内涵;水土保持;生态保护;高质量发展;黄土高原;黄河流域

淤地坝是我国黄土高原独特的、重要的一项水土保持工程措施 ^[1] ，对黄河减沙、当地农业经济发展、生态环境改善、滞洪减灾及文旅景观建设等发挥了显著作用，在减少黄河下游泥沙淤积方面发挥了最直接、最有效的作用 ^[2] 。长期以来，国家对淤地坝建设给予了高度重视，把以淤地坝建设为重要内容的黄土高原水土流失综合治理上升为一种国家行为，先后通过列专项建设资金、作为“亮点工程”等方式促进了淤地坝建设的快速发展 ^[2-5] ，形成了世界上规模最大、持续建设历时最长的淤地坝工程体系。据统计 ^[6] ，截至2020年黄河流域累计建成淤地坝5.81万座，其中大型淤地坝0.58万座、中型淤地坝1.20万座、小型淤地坝4.03万座。然而，建设标准低、运行管护体制机制不健全、病险淤地坝多且安全风险大、农业生产和水资源利用效率低、监测监管手段相对落后等系统性问题却不断凸显 ^[7] ，不仅影响淤地坝效益的充分发挥和工程安全，而且制约了黄河流域水土保持高质量发展。

为解决淤地坝建管中存在的系统性问题，提高水土保持工程质量，促进黄河流域生态保护和高质量发展国家战略目标的实现，2021年中共中央、国务院印发的《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》要求“加强对淤地坝建设的规范指导，推广新标准新技术新工艺，在重力侵蚀严重、水土流失剧烈区域大力建设高标准淤地坝。排查现有淤地坝风险隐患，加强病险淤地坝除险加固和老旧淤地坝提升改造，提高管护能力。建立跨区域淤地坝信息监测机制，实现对重要淤地坝的动态监控和安全风险预警”。2022年10月全国人大常委会通过的《中华人民共和国黄河保护法》规定“国务院水行政主管部门应当会同国务院有关部门制定淤地坝建设、养护标准或者技术规范，健全淤地坝建设、管理、安全运行制度”。为落实《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，水利部、国家发改委于2022年4月联合颁发了《黄土高原地区淤地坝工程建设管理办法》。2022年6月水利部副部长陆桂华在甘肃省调研指导淤地坝建设管理工作时强调“要紧扣地方实际和群众需要，找准淤地坝发展定位，加强新建淤地坝论证分析，加大新技术新工艺新材料应用力度，建设高标准淤地坝” ^[8] 。建设高标准淤地坝已成为黄河流域生态保护、水土流失治理、增强水土保持能力的重要举措，目前黄河流域有关省（区）正在积极推进建设高标准淤地坝的相关工作。高标准概念常见于国际贸易规则制定中，如高标准经贸规则（HTIR）。近年来这一概念被多领域关注和引用，例如2008年我国提出建设高标准基本农田等 ^[9] 。2021年在青岛召开的国际标准化大会进一步彰示高标准引领高质量发展已成为人们的共识。我国先后实施的包括高标准淤地坝建设在内的高标准基本农田、高标准市场体系建设等一系列重大工程都是推动高质量发展的重要举措，因此应基于高质量发展国家战略的大背景来认识高标准淤地坝的内涵。

高标准淤地坝是促进新时期水土保持高质量发展的一项重要的关键措施，其不同于以往把淤地坝作为一般水土保持工程的认识，在现有技术规范基础上应具有更高的建设技术要求、更加注重各类新技术的综合应用，除现有淤地坝功能外应有更多的功能，具有更多的直接效益、间接效益和外溢效益。因此，高标准淤地坝建设不再局限限于水土保持和水利工程领域，将涉及水土保持、土木工程、农业、水利、生态环境、水文泥沙、材料、信息、管理、经济社会甚至人文等学科领域。本文旨在围绕黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的目标、任务、需求，基于水土保持高质量发展的大背景，对高标准淤地坝的内涵、定义进行探讨，并总结、提出高标准淤地坝建设相关的科学问题与研究热点，以期为促进高标准淤地坝的相关研究提供参考，并推动黄河流域水土保持高质量发展。

1 黄河流域淤地坝建设及其技术标准发展过程

1.1 淤地坝建设发展过程

关于淤地坝建设发展过程（或发展阶段）已有不少研究 ^[1,10-17] ，部分研究成果见表1。大多数研究者认为人工修筑淤地坝起源于天然“聚湫”（所谓“聚湫”就是地震、暴雨等引起的陡坡崩塌造成大量土体堵塞沟道所形成的拦沙库）的启发 ^[1,10-13] ，但对淤地坝建设发展过程的阶段划分结果不完全一致。从时段节点看，大部分研究者是从20世纪50年代开始划分阶段的，也有从淤地坝出现时期开始划分的；从阶段划分的依据看，多数是按建设规模或建设性质（如示范、试点、推广、巩固调整等）来划分，也有按淤地坝工程体系结构（如单坝、中小型淤地坝、骨干坝、沟道坝系等）发展情况来划分。因此，研究时期、研究目的、划分依据的不同，使得不同研究者所划分的阶段及其节点不尽一致。

表1 淤地坝发展阶段的部分研究成果

淤地坝作为一项拦沙淤地、治理沟道侵蚀的水土保持工程措施，其发展受多种因素影响，尤其大规模的坝系建设是一项系统工程，其发展受到社会需求、投资规模、技术水平、管理政策、政治等多种因素的制约。不同时期淤地坝建设发展的主要制约因素有所不同，这是形成不同发展阶段的原因。因此，对于淤地坝发展阶段的划分，既要综合多种因素又要辨识驱动发展变化的主导因素，合理确定各阶段之间的节点，给各发展阶段赋予主要属性的标签性参数，所划分的每一个阶段应当具有明显的属性特征，且各阶段之间应具有顺序关系、交叠关系，能够明晰淤地坝整个建设发展过程的脉络。基于以往淤地坝发展阶段划分的有关成果，在此对黄河流域淤地坝发展阶段做如下进一步探讨。

（1）1569—1926年：淤地坝起源阶段。受陕西省子洲县1569年暴雨形成的天然“聚湫”启发，当地农民创建了人工淤地坝，目的是增加作物产量。受历史条件限制，在这350余a的起源期，前期农民自发零星修建，后期地方政府倡导修建，经历了缓慢发展的过程。

（2）1927—1948年：作用提升阶段。首次把筑坝淤地、防治沟道侵蚀作为治理黄河泥沙的措施，提升了淤地坝在治黄中的作用，并出现“官办”第一坝。

（3）1949—1970年：坝系形成阶段。新中国开启大规模修建淤地坝的新局面，通过大范围试点、示范，在黄河中游地区全面推广，并由单坝发展到坝系。

（4）1971—1990年：规范建设阶段。水坠筑坝新技术促进了淤地坝建设大发展，水利部首次颁布《水坠坝设计及施工暂行规定》（SD 122—84）和《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》（SD 175—86）等技术标准，使淤地坝建设进入规范发展期。

（5）1991—2019年：建设波动阶段。20世纪90年代至21世纪初期，随着农村富余劳动力“离土又离乡，进城进工厂”高潮的出现，农民建设淤地坝需求降低，淤地坝建设速度相对减缓。为促进淤地坝建设，2003年水利部实施了淤地坝等三大水利“亮点工程”建设重大举措，使淤地坝建设发展得以恢复。

（6）2020以后：高标准建设阶段。2019年黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略，“有条件的地方要大力建设旱作梯田、淤地坝等”列为战略目标任务之一。2021年10月8日，中共中央、国务院印发的《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》明确提出大力建设高标准淤地坝，同年水利部印发的《推动黄河流域水土保持高质量发展的指导意见》和2022年水利部、国家发改委印发的《关于黄土高原地区淤地坝工程建设管理办法的通知》都进一步提出了推进高标准淤地坝建设的要求，从而使淤地坝建设进入高质量发展期。

总之，淤地坝建设经历了起源、作用提升、坝系形成、规范建设、建设波动、高标准建设等6个阶段450余a的发展过程，新中国建立后才使淤地坝建设得到大规模快速发展，进入新时代又使淤地坝建设迈入高标准高质量发展期。

1.2 淤地坝建设技术标准发展过程

随着淤地坝建设的发展，淤地坝技术标准也经历了相应的发展过程，总结分析这一过程，对于探讨高标准淤地坝内涵很有必要。

20 世纪80 年代以前，淤地坝建设主要是结合农田建设进行的，因此所建淤地坝大多为群众自发修建的中小型淤地坝，缺少统一规划和科学设计，建设标准低、结构不完整，存在很大的安全风险[18]。20 世纪 80—90 年代，随着水坠坝等技术的不断成熟，在总结以往淤地坝建设经验和教训的基础上，水利部先后颁发了《水坠坝设计及施工暂行规定》(SD 122—84)、《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》(SD 175—86)和《水土保持技术规范》(SD 238—87)等，并首次颁布了国家标准《水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术》（GB/T 6453.3—1996），使淤地坝建设有了规范和依据。

进入21世纪后，随着国家多项水土保持工程的实施，黄土高原全面开展了淤地坝建设，其工程规模不断增大、设计和施工技术日臻完善。基于“七五”“八五”“九五”国家科技攻关计划项目研发的有关淤地坝建设的多项新技术和坝系建设实践经验，水利部在对《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》（SD 175—86）进行修订后颁布了《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL 289—2003） ^[19] ，新规范增加了坝系工程布设要求、配套加固工程设计、按土壤侵蚀强度对单坝控制面积进行区分、骨干坝设计条件和建筑物级别、利用洪水调查和推理公式计算设计洪水参数、坝体渗流和沉降量计算方法、坝体稳定计算方法等内容。与此同时，随着土工织物、聚乙烯微孔波纹管等新材料在水坠坝建设中的推广应用，水坠坝建设技术不断发展，2002年水利部对《水坠坝设计及施工暂行规定》(SD 122—84)也进行了修订，并更名为《水坠坝技术规范》（SL 302—2004） ^[20] ，在新规范中增加了土工织物和聚乙烯微孔波纹管在水坠坝中的应用、在缺水干旱地区拦蓄洪水修筑水坠坝等方面的内容，并调整了坝体观测设备等方面的规定。其后，根据水土保持工作内容、性质的深刻变化，国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会于2008年发布了修订版《水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术》（GB/T 16453.3—2008），其增加了沟头防护处理技术等。

随着生态文明建设国家战略的实施和城镇化进程的不断加快，水土流失综合治理和生产建设项目中的水土保持工作更显重要，为进一步规范水土保持工程建设，2014年住房和城乡建设部、国家质量监督检验检疫总局发布了国家标准《水土保持工程设计规范》（GB 51018—2014），其中包括淤地坝建设技术标准，对淤地坝工程布置、坝体设计、溢洪道设计、放水建筑物设计和施工组织均作出了技术规定（其中淤地坝设计技术要求与其他相关标准基本一致）。

20世纪修建的不少淤地坝已淤满或接近淤满，存在工程质量、结构稳定、渗流等方面安全隐患的病险淤地坝较多。据统计，2015年黄土高原地区中型以上病险淤地坝共计5 282座 ^[21] ；淤积面高程达到或超过设计淤积高程的大中型淤地坝共7 305座，占黄土高原大中型淤地坝总数的40.4%，其中大型淤地坝1 390座、中型淤地坝5 915座 ^[15] 。随着气候变化导致的极端降雨事件增加，淤地坝水毁问题凸显、防洪防汛压力增大，安全监测的重要性也显得更加突出。因此，需要提高淤地坝防洪设计、稳定计算、除险加固等方面的技术要求，为此，水利部于2020年对《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL 289—2003）和《水坠坝技术规范》（SL 302—2004）进行合并及修订后发布了《淤地坝技术规范》（SL/T 804—2020） ^[22] ，其增加了勘测、淤地坝附属设施设计、监测设计、除险加固、防汛管理、泄洪洞设计、病险淤地坝认定与处理、病险淤地坝泄洪建筑物设计、中小型淤地坝施工与管理等内容，进一步完善了坝系工程布设、设计洪水计算、调洪演算、工程设计和施工、质量管理及验收、工程运行管理等相关要求。

综上所述，淤地坝技术标准的发展，伴随着不同时期科学技术水平的提高和淤地坝建设、水土保持工作实践经验总结及新的需求，经历了形成、不断完善、不断修订的过程，起到了规范和指导淤地坝建设的作用，支撑了不同时期淤地坝的规范建设，保障了黄河流域淤地坝建设的健康发展。新时期高标准淤地坝建设也必然促进淤地坝技术规范的进一步发展。

2 高标准淤地坝定义与内涵

对基本概念做出科学定义是任何学科发展到一定成熟阶段的标志之一。高标准淤地坝建设已成为黄河流域生态保护和高质量发展的重要举措，明确高标准淤地坝的定义并科学界定其本质特征、价值及其内涵和外延，对于高标准淤地坝建设规划、设计、施工、管理目标的设定等都是非常必要的。

2.1 高标准淤地坝的定义

高标准不同于高水平。高水平一般是指在某一专业方面所达到的高度，而高标准则是指衡量事物的准则高或赋予事物更高的功能、目标和内涵。显然，应该从淤地坝结构与布局、功能与作用等基本特征方面对高标准淤地坝进行定义，或者说高标准淤地坝并不仅仅意味着工程设计的技术标准高，即高标准淤地坝是一个包含较多外延的集合词。

出于不同的研究目的，对高标准淤地坝的理解也不完全一致。刘雅丽等[18]认为，高标准淤地坝体现在新建淤地坝注重适宜区域、统筹规划、科学设计，已建淤地坝注重除险加固和提升改造，应发挥淤地坝蓄水功能、加强淤地坝蓄水安全运用管理；朱建海 ^[23] 认为，建设高标准淤地坝应体现“四变”思路（一是提质增效变水库，二是生态补偿变农田，三是近自然治理变水沟，四是销号移交变公路），构建淤地坝建管新格局。

水利部印发的《推动黄河流域水土保持高质量发展的指导意见》对高标准淤地坝建设的表述为：“优先选择建坝条件充分、群众需求迫切的地方，推广新技术新工艺新材料，建设一批工程安全可靠、配套设施齐全、整体环境美观、运行管护到位、综合效益显著的高标准淤地坝。”其充分体现了高标准淤地坝稳定安全、结构完善、综合效益显著的基本内涵，同时又阐明了技术先进、环境美观、运行管护到位的外延。显然，较之一般的淤地坝，高标准淤地坝有更丰富的内涵与外延，这是对高标准淤地坝进行定义的重要依据。

对高标准淤地坝的定义应充分体现黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的需求和水土保持高质量发展的新时代目标要求 ^[24] ，同时，应从水土保持措施体系整体优化、坝系结构优化的范畴对高标准淤地坝进行定义。因此，可以把高标准淤地坝定义为：空间布局合理、体系配置优化、建造技术先进、构造稳固安全、生态景观良好、水土资源高效利用、运行监管到位、综合效益显著，与水土保持高质量发展相适应的多功能高质量淤地坝。显著，高标准淤地坝概念的提出，彰显了我国淤地坝建设已从“量”的发展进入“质”的提升阶段。高标准淤地坝可以是新建的，也可以是通过对仍然有较大综合利用潜力的已建淤地坝进行除险、加固、改造使其成为高标准淤地坝。

2.2 高标准淤地坝的内涵

深刻认识高标准淤地坝的本质属性及内涵，对推进高标准淤地坝建设具有重要意义。

（1）空间布局合理。高标准淤地坝应建在需要建且能建的地方即有条件的地方，既要考虑水土流失严重的地区，又要考虑建坝条件充分且群众需求迫切的地区，确保淤地坝建成后用得上、用得好。水土流失严重的黄土高原地区，气候、土壤、地质、植被、土壤侵蚀和经济社会发展水平等具有显著的空间分异性，因此应科学选择能够建坝、需要建坝的地方，做到合理、科学布局。

（2）体系配置优化。体系配置优化有两层含义：一是坝系规划设计不仅要做到空间布局优化、坝型结构优化，使淤地坝发挥更大的拦沙滞洪效益、生态效益、生产效益，而且要做到与防洪安全相适应，达到坝系级联拦沙防洪效益的最大化；二是作为水土保持工程措施之一，淤地坝及其坝系布局、建设必须纳入水土保持措施体系的总体布局规划，与水土保持综合措施体系优化配置相适应，做到系统治理、沟坡兼治，达到水土保持综合治理效益的最大化。

（3）建造技术先进。随着科技进步，一些新技术、新材料、新工艺为提高淤地坝建造质量、降低造价提供了科技支撑，例如砒砂岩改性材料、PCCP材料、柔性材料、黄土固化技术、顶管技术、生态袋等的应用。另外，GIS、DEM、无人机、BIM、坝系安全监测预警预报新技术新方法的应用，可提高淤地坝运行、管理和险情监测水平。目前存在的突出问题是研用脱节，迫切需要攻克新技术、新材料、新工艺推广应用中遇到的技术、管理瓶颈，以科技进步推动高标准淤地坝的科学高效建设。

（4）构造稳固安全。除勘察清楚建坝区域地质构造、地震、土壤等涉及淤地坝安全稳定的因素外，在没有制定高标准淤地坝设计规范前，淤地坝结构设计必须遵照现行的相关技术规范要求。例如，大型淤地坝应设置坝体、放水建筑物和泄洪建筑物；在大型淤地坝控制区域内的中、小型淤地坝，应设置坝体、放水建筑物或坝体、泄洪建筑物，避免“闷葫芦坝”；在大型淤地坝控制区域外的中型淤地坝应配置泄洪建筑物。在坝系设计中，应考虑淤地坝之间拦沙滞洪的级联关系和大、中、小型淤地坝功能与作用的不同，合理配置坝系的结构，提高其整体安全性。对于不符合要求的已建淤地坝，应实施升级改造，确保安全运行。与此同时，推进大中型病险淤地坝除险加固，优先开展病险严重、危害大的病险坝除险加固，及时排查病险问题，确保淤地坝安全运行，通过除险加固把病险淤地坝改造为高标准淤地坝。应推广碾压筑坝技术，可把改性材料、固化材料等作为坝体建造的新材料，提高坝体强度和防渗性能。

（5）生态景观良好。生态景观良好有三层含义：一是高标准淤地坝建设不仅应纳入水土保持措施体系配置并进行优化设计，而且还应与当地的生态建设密切结合，根据当地气候、地形、土壤、水资源等条件，把坝地建设成高标准基本农田，促进坡地退耕还林还草，形成坝地、水域、植被融合的优良环境，生态形态达到同类气候、地形、土壤条件下的良好水平；二是高标准淤地坝建设不仅应着眼于拦沙淤地，而且还应考虑当地景观格局的构建，将淤地坝作为景观元素之一，与当地的生态旅游、衍生产业发展相结合，使之成为促进景观格局完整、健康的积极要素，使高标准淤地坝建设在促进农业发展的同时对生态经济发展也起到促进作用，保障高标准淤地坝建设的可持续性；三是坝地的利用要发展生态农业、绿色农业，防止坝地盐碱化和水土污染，有利于区域生态系统恢复和健康。

（6）水土资源高效利用。水土是黄土高原最为宝贵的资源，但如何高效利用淤地坝的水土资源，是一个长期的难题。以往坝地经营权大都归属个体农户，种植作物品种和结构都很难做到优化，坝地水土资源难以整体发挥效益；随着大量农民工群体进城务工，当地群众对坝地的需求降低，造成不少坝地多年处于闲置状态。为此，需要通过高标准淤地坝建设实现坝地水土资源的高效利用。由于坝地土壤肥力、水资源条件较好，有建设高标准农田的优势，因此当地政府应把坝地利用纳入高标准农田建设，同时，切实把淤地坝作为振兴乡村经济的基础设施，把坝地利用纳入当地的农业、旅游业和生态衍生产业发展的总体规划，对坝地进行提质改良，利用坝地发展特色作物、经济林等。为此，高标准淤地坝建设必须考虑完备的排水设施，具备蓄水条件且防洪安全有保障的大中型高标准淤地坝可以在汛后适当蓄水，以缓解当地水资源匮乏问题，为改善生态环境、发展相关生态旅游产业等提供基础资源支撑。

（7）运行监管到位。对高标准淤地坝的监测满足实时动态、全要素全过程、自动化智能化的要求，做到对每座淤地坝安全运行的监管，应建设淤地坝信息数据库、管理人员数据库和智慧水务应用平台，改变靠人工“跑查”、典型抽样的监管方式，实现管理良好、安全可靠、可持续发展的目标。同时，对淤地坝进行确权划界，明确管护范围内的土地使用权及其管理责任，完善淤地坝“３个责任人”的制度和运行机制，保障淤地坝运行监管到位到人，确保淤地坝安全运行和可持续发挥效益。

（8）综合效益显著。高标准淤地坝的属性决定了其应具有拦沙滞洪、防治沟道侵蚀、减少入黄泥沙、淤地造田、发展高标准农田、提高粮食产量、改善生态环境、增加生态经济价值、涵养水源、形成沟道景观带、优化区域景观格局、丰富当地旅游资源、促进当地生态保护和高质量发展等综合功能。当然，要充分发挥高标准淤地坝的综合效益，需要对高标准淤地坝建设规划布局进行优化并纳入国土空间整体规划，综合统筹布局水土保持、农业、生态、景观、经济、城镇等发展要素的功能空间。

3 建设高标准淤地坝的科学技术问题

高标准淤地坝是一个新概念、具有较多属性和丰富内涵，建设高标准淤地坝须解决如下科学技术问题。

（1）高标准淤地坝建设技术标准。建设高标准淤地坝，提高淤地坝在水土流失防治、生态环境改善、生态经济发展等方面的综合效益，增强淤地坝防洪安全能力，完善运行管护制度与机制，切实达到建设高标准淤地坝的目标要求，必须有科学适宜的技术标准作支撑，技术标准应明确高标准淤地坝建设分区与建设任务、工程体系结构、不同区域各类型淤地坝工程配置体系、综合功能提升技术、监管维护保障措施和技术要求等。

（2）综合效益链中高标准淤地坝的地位与作用机制。由高标准淤地坝的属性可知，其比一般的淤地坝具有更多的直接效益、间接效益和外溢效益，其综合效益链更长、结构更复杂。研究高标准淤地坝在综合效益链中的驱动作用及其效应机制，对于高标准淤地坝的布局、规划、设计及效益评价都有重要意义。为此，须明确高标准淤地坝综合效益链的基本结构、类型和属性，研究其综合效益链结构、组分及其关系，辨识高标准淤地坝在综合效益链中的作用、功能、链条位点和驱动关系，揭示高标准淤地坝发挥直接效益、间接效益和外溢效益的机制，进而评价高标准淤地坝综合效益全链条中直接、间接、外溢效益的贡献率，探索坝系资源开发、生态保护与经济社会协调发展模式。

（3）现状淤地坝功能提升技术。以具有一定拦沙滞洪能力的大中型淤地坝为重点，研究淤地坝结构加固完善、土壤改良提质、作物结构调整优化、生态经济协同发展、水资源涵养能力提升、坝系生态景观格局再造、生态功能提升技术和模式，揭示淤地坝拦沙滞洪-生态经济-景观再造协同机制，实现对已建淤地坝的整体提质增效，促进乡村振兴。

（4）高标准淤地坝空间布局原则及坝系效应耦合关系。基于山水林田湖草沙综合治理的空间格局和坡面、沟道兼治原则，以及综合效益最大化的目标，研究高标准淤地坝在综合治理措施体系中的作用，进而提出高标准淤地坝空间布局原则；分析不同结构高标准淤地坝坝系的作用与功能，揭示单坝效应与坝系效应的关系以及坝系的功能级联关系，提出高标准淤地坝空间布局的优化模式。

（5）高标准淤地坝碳汇能力与价值。高标准淤地坝建设区位选择的前提条件是建坝条件充分，以避免“晒太阳空坝”的出现，确保淤地坝高效拦沙淤地条件进而发挥其碳汇潜力。为全面评价高标准淤地坝的综合效益，应对其碳汇能力及其生态、经济价值进行评价，研究高标准淤地坝滞洪拦沙与坝地土壤碳汇的关系，分析坝区和坝地土壤碳汇的时空分布规律，以及坝系中碳的汇集、运移、再分布过程与规律，建立坝地土壤碳汇能力评价指标体系与评价方法，基于高标准淤地坝或坝系建设区域的经济、社会发展水平研究坝地土壤碳汇价值化的转化与当量评估机制，为构建高标准淤地坝综合效益评价体系提供支撑。

（6）高标准淤地坝建设的新技术、新材料、新工艺。针对高标准淤地坝安全可靠、设施配套、生态良好的内涵，研发坝体防渗漏、防冲刷、止张裂的生态型新工艺、新材料，不良筑坝原料的改性、固结新技术新材料，泄水建筑物、放水建筑物轻质高强生态新材料，快速高效、质高费省、生态安全的施工新工艺，淤地坝加固改造、提质增能的新技术和新工艺等。同时，推广适用的新技术、新材料、新工艺，如复合土工膜、土工袋、劈裂灌浆工艺、砒砂岩改性材料、黄土固结材料等。

（7）高标准淤地坝安全自动化监测与智能化决策系统。融合云计算、物联网、大数据、移动互联网、人工智能及低空无人机遥感监测等现代信息技术，按照“四预”（预报、预警、预演、预案）智慧水利建设要求，研发覆盖坝体、泄水与放水建筑物及坝区地质等全坝域全坝系的视频监控系统和雨量、洪水、渗压、变形、位移、沉陷、应力、库容、污染、坍塌等多元数据自动采集、传输、处理系统，建立集水文风险、工程风险、运行风险、污染风险、管理风险等于一体的高标准淤地坝安全风险评价指标体系、风险度综合辨识体系，构建高标准淤地坝坝系风险预测预警模型，建立高标准淤地坝安全风险及时预警、阻控预案快速生成的智能决策支持系统，实现淤地坝病险的自动排查和各类风险的预测、预警。

4 展望

建设高标准淤地坝是落实黄河流域生态保护和高质量发展国家战略目标的重要举措，有广阔的发展前景。2021年水利部、国家发改委印发的《黄河流域淤地坝建设和坡耕地水土流失综合治理“十四五”实施方案》提出，黄河流域黄土高原7个省（区）（兼顾黄河下游山东省），拟通过5 a时间新建淤地坝1 461座、粗泥沙集中来源区拦沙坝2 559座，预计新增保土能力4 600万t、增加蓄水能力1.4亿m3。中共中央、国务院印发的《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》强调“在重力侵蚀严重、水土流失剧烈区域大力建设高标准淤地坝”。因此，近5 a高标准淤地坝建设不仅规模大，而且建设区域非常明确。通过建设高标准淤地坝，将开创黄土高原水土保持和生态保护发展新局面，一是淤地坝建设将进入一个高质量发展新阶段，彰显水土保持高质量发展的新前景；二是高标准淤地坝建设将起到推动、示范、引领作用，对一大批仍有很大效益潜力的已建淤地坝进行除险加固、改建提质增效使其成为高标准淤地坝，将整体形成黄土高原高标准淤地坝坝系网络，使淤地坝成为流域综合治理的更加有效的形式，并发挥更大的增加耕地、提高农业生产能力、防治水土流失、持续减少入黄泥沙、改善生态环境等综合效益。

高标准淤地坝是一个新概念，有很多科技问题需要研究解决，因此其大规模建设必将促进水土保持等相关领域科研工作的发展，提升淤地坝建设的科技水平，有关淤地坝建设技术与工艺、工程材料与设备、监测评价与智能决策、淤地坝建设规范与标准、淤地坝作用机制与多层级综合效应评价等方面将会得到新发展，为高标准淤地坝建设、水土保持高质量发展起到坚实的科技支撑作用。

科学

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