摘 要：十大孔兌復(fù)合侵蝕區(qū)水力侵蝕嚴(yán)重、產(chǎn)沙輸沙機(jī)理復(fù)雜、治理難度大、流域水沙風(fēng)沙入黃量大、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差。在闡述區(qū)域防沙治沙背景、研究現(xiàn)狀與目標(biāo)基礎(chǔ)上，指出需要解決的３ 個(gè)重大關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：十大孔兌復(fù)合侵蝕及洪沙產(chǎn)輸?shù)尿?qū)動(dòng)機(jī)制，維持植被生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的廣義水資源承載力及其閾值，十大孔兌泥沙阻控技術(shù)和近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)研發(fā)與集成。歸納科技創(chuàng)新項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，并梳理分解為６ 個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容：風(fēng)水復(fù)合水土流失過(guò)程辨識(shí)及水沙合理處置的生態(tài)修復(fù)空間區(qū)劃，基于不同生態(tài)修復(fù)空間布局和鄉(xiāng)土植物優(yōu)化配置的泥沙有效阻控技術(shù)研發(fā)，山水林田湖草沙多維梯級(jí)協(xié)同治理技術(shù)研發(fā)，基于水資源剛性約束的人工退化植被穩(wěn)定性維持與提質(zhì)增效技術(shù)研發(fā)，多位一體近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系與模式構(gòu)建，罕臺(tái)川丘陵溝壑區(qū)、達(dá)拉特旗“三北”工程治理區(qū)、黑賴溝恩格貝生態(tài)建設(shè)區(qū)等示范研究。

關(guān)鍵詞：泥沙阻控；生態(tài)修復(fù)；復(fù)合侵蝕；十大孔兌；黃河

中圖分類號(hào)：Ｓ１５７．２；ＴＶ８８２．１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．１２．００１

引用格式：張紅武，劉廣全，張寬地，等．十大孔兌復(fù)合侵蝕區(qū)泥沙阻控與近自然生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（１２）：１－１０．

１ 研究背景與現(xiàn)狀

１．１ 研究背景

黃河流域鄂爾多斯十大孔兌位于黃河內(nèi)蒙古段右岸，總面積１０ ７６７ ｋｍ２。該區(qū)地處黃土高原和黃河上游，氣候干旱、植被稀疏，是我國(guó)水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，也是國(guó)家級(jí)水土保持重點(diǎn)治理區(qū)［１－２］ 。區(qū)內(nèi)地勢(shì)南高北低、西高東低，自西向東依次入黃的１０條支流（也稱十大孔兌） 即毛不拉孔兌、布日嘎斯太溝、黑賴溝、西柳溝、罕臺(tái)川、壕慶河、哈什拉川、母花溝、東柳溝、呼斯太河［３］ ，從南向北依次流經(jīng)砒砂巖丘陵溝壑區(qū)［４－５］ 、庫(kù)布齊沙漠風(fēng)沙區(qū)、沖洪積平原區(qū)３ 個(gè)侵蝕地貌類型區(qū)，可分成水力、風(fēng)力和復(fù)合侵蝕區(qū)［３］ ，屬內(nèi)蒙古中西部３ 個(gè)暴雨洪水頻發(fā)區(qū)之一，水土流失劇烈，區(qū)內(nèi)土壤侵蝕模數(shù)為１ ５００ ～ １５ ４００ ｔ／ （ｋｍ２ ·ａ）［６－７］ ，以往年均入黃泥沙約２ ７００ 萬(wàn)ｔ［８－９］ ，常突發(fā)高含沙量洪水，入黃后形成沙壩淤堵干流，造成嚴(yán)重災(zāi)害［２］ ，是黃河內(nèi)蒙古昭君墳至頭道拐河段地上“懸河”的直接締造者。我們對(duì)寧蒙河段頭道拐水文站的年來(lái)沙量（代表黃河上游來(lái)沙量）與潼關(guān)水文站的年來(lái)沙量（代表黃河中游進(jìn)入下游的沙量）之比進(jìn)行分析（見(jiàn)圖１），采用頭道拐來(lái)沙量／ 潼關(guān)來(lái)沙量代表上游來(lái)沙量占比，以１９６５—１９７４ 年、１９６５—１９８４ 年、１９６５—１９９４年分別代表治理以前１０、２０、３０ ａ，表明早期上游來(lái)沙量相對(duì)于進(jìn)入下游的沙量占比較小，同后來(lái)１９９４—２０２３ 年、２００４—２０２３ 年、２０１４—２０２３ 年（分別代表近３０ ａ、近２０ ａ、近１０ ａ）進(jìn)行比較，隨著近２０ ａ 進(jìn)入黃河下游沙量顯著減少［１０－１３］ ，且減少幅度明顯比黃河上游大，致使黃河上游來(lái)沙量占比不斷增大，近１０～２０ ａ 占比增大２ 倍以上，個(gè)別年份占比高達(dá)８５％（如２０１９ 年頭道拐來(lái)沙１．４４ 億ｔ，潼關(guān)來(lái)沙１．６８ 億ｔ，上游占比８５．７１％），出現(xiàn)了“上游來(lái)沙不可忽視”的局面，將以往所講“沙在中游”［１４－１７］ 改變成“沙在中上游”似乎更為確切，說(shuō)明目前研究黃河上游特別是十大孔兌的泥沙治理問(wèn)題顯得更加重要。

附帶指出，２０２４ 年由于三門峽、小浪底水庫(kù)７ 月大量排沙和青銅峽、海勃灣、萬(wàn)家寨等水庫(kù)９ 月下泄大流量排沙，進(jìn)入下游的沙量接近２ 億ｔ，下游河槽淤積量比前３ ａ 明顯增加，說(shuō)明黃河中游來(lái)沙量顯著減少后，上游來(lái)沙量對(duì)黃河下游河床沖淤狀態(tài)有更直接的影響［１６］ ，同時(shí)也說(shuō)明清華大學(xué)在完成水利部有關(guān)部門委托的“黃河遠(yuǎn)期輸沙蓄水量研究”［１７］ 任務(wù)時(shí)，給出“即使年來(lái)沙量不足２ 億ｔ，黃河下游仍需較大輸沙水量，才能將它們和河床沖刷產(chǎn)生的推移質(zhì)以及灘邊坍塌入槽的泥沙輸送入?！闭J(rèn)識(shí)是符合實(shí)際的。

近年來(lái)，內(nèi)蒙古自治區(qū)積極按照黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重大戰(zhàn)略，全面打響黃河“幾字彎”攻堅(jiān)戰(zhàn)，并制定了相關(guān)規(guī)劃，多措并舉推進(jìn)十大孔兌全流域綜合治理。在水利部和黃河水利委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)與支持下，先后組織實(shí)施了國(guó)家水土保持重點(diǎn)工程、晉陜蒙砒砂巖區(qū)沙棘生態(tài)減沙工程、淤地壩、攔沙換水試點(diǎn)工程等一批水土保持項(xiàng)目［６］ 。鄂爾多斯市現(xiàn)已累計(jì)完成水土流失治理面積近４ 萬(wàn)ｋｍ２，建成淤地壩約１ ８３０座，水土保持率達(dá)到６１．５２％。水土流失面積由１９９５年的７１ １５９ ｋｍ２ 減少到２０２３ 年的３３ ４２８．８９ ｋｍ２，減少了５３．０２％，土壤侵蝕由高強(qiáng)度向低強(qiáng)度轉(zhuǎn)變，以輕度侵蝕為主，輕度侵蝕面積２３ １７３．９６ ｋｍ２，占水土流失面積的６９．６２％，實(shí)現(xiàn)了水土流失面積和強(qiáng)度雙下降，進(jìn)一步筑牢了祖國(guó)北疆重要生態(tài)安全屏障，探索總結(jié)出了水土流失治理“鄂爾多斯模式”［６］ 。

然而，十大孔兌地處典型生態(tài)脆弱區(qū)，區(qū)域環(huán)境、地貌差異懸殊，生態(tài)系統(tǒng)連通性差，河道行洪能力不高［１８－１９］ ，入黃泥沙量大，出現(xiàn)了水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)［２０］ 、生態(tài)治理成果難以持續(xù)維持的新形勢(shì)［２１－２２］ 。尤其該區(qū)是我國(guó)重要能源基地，一直是國(guó)家治理水土流失和建設(shè)“三北”工程的重點(diǎn)地區(qū)，流域生態(tài)保護(hù)與泥沙治理需求極大。為貫徹習(xí)近平總書記在加強(qiáng)荒漠化綜合防治和推進(jìn)“三北”等重點(diǎn)生態(tài)工程建設(shè)座談會(huì)上的重要講話精神，圍繞建設(shè)北方生態(tài)安全屏障需要，亟須開展十大孔兌風(fēng)水復(fù)合侵蝕區(qū)泥沙阻控與近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)集成與示范研究［２３－２４］ 。

１．２ 研究現(xiàn)狀

對(duì)于黃河上游泥沙問(wèn)題，本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外同行已開展過(guò)大量研究。例如，清華大學(xué)黃河研究中心２０００ 年在建立的順義水利試驗(yàn)基地內(nèi)先后開展了具有防洪治理要求的黃河寧夏與內(nèi)蒙古河段整治、典型孔兌入黃影響［２］ 、人工降雨侵蝕、淤地壩及壩系布局等大量模型試驗(yàn)［２］ ，同時(shí)在十大孔兌綜合治理減沙效益評(píng)價(jià)［３］ 與治理對(duì)策［２］ 研究等方面已取得較大進(jìn)展。前些年，清華大學(xué)、北京大學(xué)、黃河水利科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱黃科院）、黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司、中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所及力學(xué)研究所等單位，在系統(tǒng)進(jìn)行黃河寧蒙河段及其多沙支流模型試驗(yàn)基礎(chǔ)上，聯(lián)合開展“寧蒙黃河治理對(duì)策研究”，通過(guò)研究孔兌沙源解析及入黃機(jī)制、風(fēng)－水－重力侵蝕產(chǎn)沙機(jī)理與輸移過(guò)程、孔兌突發(fā)性產(chǎn)輸沙對(duì)干流的影響等課題，建立了“固－攔－輸－置”流域泥沙綜合防治體系，提出孔兌突發(fā)性洪水淤堵干流形成“沙壩”災(zāi)害的“水沙調(diào)控、支流攔沙、堤外放淤”處治模式［２］ 。隨著研究的不斷深入，胡春宏等學(xué)者逐漸認(rèn)識(shí)到流域治理技術(shù)的重要性［１１］ ，指出對(duì)于工程措施需要提高機(jī)理認(rèn)識(shí)水平［２３－２５］ 和科學(xué)研究能力［２６－２８］ ，采用相對(duì)穩(wěn)定的科學(xué)布局［２９］ 和推廣新技術(shù)［３０－３１］ ，方能長(zhǎng)期發(fā)揮工程的調(diào)控作用［３２］ ，保障黃河長(zhǎng)治久安［３３－３４］ 。目前，研究十大孔兌水沙特性及治理途徑方面的文獻(xiàn)已大量問(wèn)世，有分析評(píng)述［３５－３６］ 、推算［３７－３８］ 、機(jī)理試驗(yàn)［３９－４１］ 及探討［４２－４５］ ，還有遙感調(diào)查與分析［４６］ ，為今后進(jìn)一步研究打下了良好基礎(chǔ)。

植被是改善區(qū)域土壤微環(huán)境的重要措施［４７－４８］ ，但一旦遭遇極端干旱年份，大范圍植被尤其是草地將遭破壞［４９－５０］ 。植被生態(tài)系統(tǒng)受制條件多且很不穩(wěn)定［５１－５２］ ，廣大地區(qū)尤其是西部缺水地區(qū)采取的治理措施往往無(wú)視氣候和水資源的稟賦條件，僅從植被影響因素出發(fā)，忽視植被對(duì)于地形地貌的適應(yīng)性以及空間配置的合理性，治理措施存在單一化、零散化問(wèn)題，尤其對(duì)于協(xié)同作用的研究相對(duì)薄弱［５３－５５］ 。２０２３ 年清華大學(xué)、中國(guó)水利水電科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱中國(guó)水科院）與北京大學(xué)聯(lián)合成立的“鄂爾多斯入黃泥沙量和輸沙規(guī)律研究”項(xiàng)目組［５６］ ，在流域數(shù)學(xué)模型計(jì)算所需邊界條件實(shí)難落實(shí)的現(xiàn)狀下，采用已有水文站不同時(shí)期實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)相鄰孔兌輸沙模數(shù)、各自流域面積對(duì)無(wú)資料孔兌輸沙模數(shù)按一定比例折減，推求十大孔兌多年平均輸沙量為２ ７０６ 萬(wàn)ｔ，以此作為近些年水沙變化預(yù)測(cè)的基準(zhǔn)量，主要是代表大規(guī)模治理前的產(chǎn)輸沙狀況，能夠自動(dòng)體現(xiàn)復(fù)雜外營(yíng)力多重驅(qū)動(dòng)下對(duì)孔兌產(chǎn)輸沙的影響。之后，基于明確的物理含義選擇治理投資、流域面積、徑流深、侵蝕模數(shù)、比降這五大影響因子，構(gòu)成系數(shù)乘積后，即相對(duì)于基準(zhǔn)量的減沙百分比。進(jìn)一步運(yùn)用河流動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算懸移質(zhì)漏測(cè)沙量與下游河段淤積變化以及推移質(zhì)輸沙貢獻(xiàn)，初步得出十大孔兌年入黃沙量為４１８．５４ 萬(wàn)ｔ，說(shuō)明近２０ ａ 大規(guī)模的治理對(duì)于減少十大孔兌入黃泥沙量的作用是巨大的。最近，張紅武與劉廣全在十大孔兌地區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些鄉(xiāng)土樹種因經(jīng)濟(jì)效益不高而不受群眾歡迎，有些治理理念未結(jié)合多年治理基礎(chǔ)及農(nóng)牧民意愿，未來(lái)須考慮“以水定綠”，構(gòu)建易被群眾接受且高效穩(wěn)定的治理模式。前些年降雨較充沛而使某些區(qū)域植被生長(zhǎng)狀況良好，但２０２２ 年、２０２３ 年鄂爾多斯連續(xù)兩年降水量偏少造成油松生長(zhǎng)緩慢，黃葉、落葉嚴(yán)重，部分枯死，林下灌木和草本植物也發(fā)生不同程度凋萎、枯黃，甚至在地下水豐富的灘岸生長(zhǎng)的大片單品種樹林因病蟲害而幾乎“全軍覆沒(méi)”。此外，在哈什拉川風(fēng)水梁段部分地勢(shì)較平、林草治理基礎(chǔ)好的地區(qū)，因沒(méi)有工程措施相配合而出現(xiàn)較多侵蝕溝，樹倒草毀現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重［２１－２２］ 。顯然，如果不能利用工程手段控制住土壤侵蝕，就不可能維持自然生態(tài)系統(tǒng)健康和服務(wù)功能發(fā)揮。樹木根系物理固結(jié)作用增強(qiáng)了土壤抗侵蝕力，但侵蝕溝沿線附近的高大喬木也有可能加劇重力侵蝕［５４］ 。植被會(huì)改變土體水文和力學(xué)效應(yīng)，從而影響斜坡穩(wěn)定，森林加重坡面負(fù)荷可能造成溝坡失穩(wěn)破壞。尤其在大風(fēng)時(shí)樹冠搖動(dòng)不止，與重力作用疊加下樹倒而導(dǎo)致土體坍塌，周圍喬灌木也難幸免［２０］ 。植被容易退化且受水資源約束，尤其是不同品種植被水分供給閾值差異大，現(xiàn)實(shí)中很難調(diào)控。這些因素是導(dǎo)致林草植被建植難、穩(wěn)定性差的根本原因，甚至是人民治黃后大力推進(jìn)種草植樹數(shù)十年而見(jiàn)效緩慢的主要原因［４］ ，因此針對(duì)十大孔兌治理，亟待開展多措施結(jié)合的技術(shù)研發(fā)。

目前，還缺乏土壤侵蝕影響因素?cái)?shù)據(jù)集的研究成果［５７－５８］ ，采用無(wú)人機(jī)結(jié)合遙感影像進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)精度較低，亟須辨識(shí)風(fēng)水復(fù)合水土流失過(guò)程。傳統(tǒng)水土保持措施也有局限性［５９－６０］ ，例如，孔兌周邊為保塬將水排入溝川，導(dǎo)致溝岸重力侵蝕嚴(yán)重，處于顧此失彼局面，并給孔兌入黃提供了沙源。上述狀況，充分說(shuō)明十大孔兌流域近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究［５５］ 依然面臨巨大挑戰(zhàn)。

１．３ 研究目標(biāo)

黃河流域防沙治沙研究屬于事關(guān)國(guó)計(jì)民生、需要長(zhǎng)期推進(jìn)的重大社會(huì)公益性研究，隨著學(xué)科進(jìn)步、模擬手段發(fā)展、工程材料改進(jìn)和國(guó)家實(shí)力增強(qiáng)，十大孔兌治理將面臨新機(jī)遇和挑戰(zhàn)，具有廣闊的發(fā)展前景。為此，本項(xiàng)目研究目標(biāo)是針對(duì)十大孔兌流域風(fēng)沙水沙入黃治理難度大、林草植被建植難、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，形成以泥沙阻控、雨洪水有效補(bǔ)給黃河干流的生態(tài)修復(fù)空間區(qū)劃，提出基于空間布局和鄉(xiāng)土植物優(yōu)化配置的泥沙阻控技術(shù)、復(fù)合侵蝕區(qū)山水林田湖草沙多維梯級(jí)協(xié)同治理技術(shù)、基于水資源剛性約束的人工退化植被穩(wěn)定性維持與提質(zhì)增效技術(shù)，構(gòu)建不同生態(tài)修復(fù)空間多位一體的近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系與模式，并選取不同孔兌典型區(qū)域開展應(yīng)用示范研究，持續(xù)性支撐和引領(lǐng)黃河治理開發(fā)研究這一涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要研發(fā)領(lǐng)域。

為此，內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱內(nèi)蒙古水科院）響應(yīng)自治區(qū)“揭榜掛帥”項(xiàng)目“十大孔兌風(fēng)水復(fù)合侵蝕區(qū)泥沙阻控與近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)集成與示范研究” 指南，聯(lián)合清華大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)（簡(jiǎn)稱西農(nóng)大）、中國(guó)水利水電科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱中國(guó)水科院）、黃科院、北京師范大學(xué)、內(nèi)蒙古林草種苗總站、達(dá)拉特旗白土梁林場(chǎng)、大連理工大學(xué)、延安大學(xué)等多家單位，由張紅武任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人兼首席科學(xué)家，陳正新任首席專家，積極申報(bào)并成功揭榜；成立了以中科院院士張楚漢為組長(zhǎng)，由費(fèi)祥俊、寧遠(yuǎn)、王浩、康紹忠等著名專家組成的專家顧問(wèn)組，為項(xiàng)目研究工作順利實(shí)施提供強(qiáng)大的技術(shù)力量保障。

２ 需要解決的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題與技術(shù)路線

２．１ 關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)十大孔兌上游砒砂巖區(qū)水力侵蝕嚴(yán)重、治理難度大、風(fēng)沙水沙入黃量大及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差等問(wèn)題和多方面技術(shù)需求，需要解決如下３ 個(gè)方面的重大關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

１）十大孔兌復(fù)合侵蝕及洪沙產(chǎn)輸?shù)尿?qū)動(dòng)機(jī)制。十大孔兌包含丘陵溝壑、風(fēng)沙與平原３ 種地貌，具有水力、風(fēng)力、復(fù)合侵蝕３ 種侵蝕區(qū)，尤其復(fù)合侵蝕區(qū)侵蝕時(shí)間交錯(cuò)、空間疊加，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失劇烈，屬于黃河多沙粗沙主要源區(qū)。如何識(shí)別復(fù)合侵蝕及洪沙產(chǎn)輸驅(qū)動(dòng)因子、揭示十大孔兌高含沙洪水的形成機(jī)制，是本項(xiàng)目必須解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。

２）維持植被生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的廣義水資源承載力及其閾值。十大孔兌水資源短缺，林草植被穩(wěn)定性差，尤其人工植被退化嚴(yán)重，在水資源剛性約束條件下，如何實(shí)現(xiàn)人工植被物種優(yōu)選與合理配置、提升人工植被穩(wěn)定性及其質(zhì)效、確定維持植被穩(wěn)定性的水資源承載力及其閾值，是本項(xiàng)目必須解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之二。

３）十大孔兌泥沙阻控技術(shù)和近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)的研發(fā)與集成。以提升十大孔兌水沙處置、生態(tài)服務(wù)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)等功能為目標(biāo)，因地制宜研發(fā)侵蝕源泥沙阻控、防風(fēng)固沙和滯水減蝕技術(shù)，如何通過(guò)技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)示范等手段，實(shí)現(xiàn)山水林田湖草沙全方位泥沙阻控技術(shù)與近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系集成，是本項(xiàng)目必須解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之三。

此外，針對(duì)多學(xué)科復(fù)雜技術(shù)研發(fā)，凝練出４ 個(gè)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：１）不同類型區(qū)人工植被提質(zhì)增效關(guān)鍵技術(shù)；２）復(fù)合侵蝕區(qū)山水林田湖草沙多維梯級(jí)協(xié)同治理關(guān)鍵技術(shù)；３）不同生態(tài)修復(fù)空間泥沙阻控關(guān)鍵技術(shù)；４） 多位一體近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系與模式。

２．２ 技術(shù)路線

采用“天空地”一體化監(jiān)測(cè)分析手段，開展十大孔兌生態(tài)要素時(shí)空分布特征及水土流失過(guò)程、規(guī)律研究，采用多學(xué)科交叉研究途徑，識(shí)別水力侵蝕機(jī)理與多維梯度調(diào)控原理，運(yùn)用水文生態(tài)系統(tǒng)水熱通量監(jiān)測(cè)網(wǎng)、水情預(yù)報(bào)軟件平臺(tái)等，獲取水文及生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，分析辨識(shí)風(fēng)水復(fù)合水土流失過(guò)程，開展水沙合理處置的空間區(qū)劃，在數(shù)字流域平臺(tái)上集成水土－泥沙－植被耦合模塊，構(gòu)建山水林田湖草沙多維生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同治理生態(tài)模型，利用高性能計(jì)算機(jī)集群開展大時(shí)空尺度多元多相多要素耦合并行計(jì)算，評(píng)價(jià)治理效果。以問(wèn)題和目標(biāo)為導(dǎo)向，結(jié)合現(xiàn)有區(qū)域溝道水土保持與泥沙阻控技術(shù)體系，開展工程建設(shè)與維護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究。為克服調(diào)研、數(shù)模與模型試驗(yàn)等手段的局限性，需通過(guò)系統(tǒng)開展典型示范工程提升最終成果。

３ 需要開展研究的重點(diǎn)內(nèi)容

本項(xiàng)目緊扣十大孔兌區(qū)位地理地貌特征和水資源稟賦條件，在“以水定綠”的生態(tài)治理理念指導(dǎo)下，開展如下６ 個(gè)方面的研究（相應(yīng)分成６ 個(gè)課題，由不同單位的專家團(tuán)隊(duì)主持完成，各課題之間的邏輯關(guān)系見(jiàn)圖２）。

３．１ 風(fēng)水復(fù)合水土流失過(guò)程辨識(shí)及水沙合理處置的生態(tài)修復(fù)空間區(qū)劃

該課題（主持單位為黃科院）分為如下５ 個(gè)專題（下文專題名稱后標(biāo)注主持完成單位）。

３．１．１ 風(fēng)水復(fù)合侵蝕時(shí)空分異特征（大連理工大學(xué)）

分析十大孔兌風(fēng)水復(fù)合侵蝕區(qū)地形地貌、植被、土壤、氣候等多元多相環(huán)境要素特征及其空間分異性，辨識(shí)影響十大孔兌風(fēng)水復(fù)合侵蝕的主導(dǎo)因子，闡明風(fēng)水復(fù)合侵蝕對(duì)主導(dǎo)因子的時(shí)空響應(yīng)關(guān)系，揭示風(fēng)水復(fù)合侵蝕時(shí)空分異特征，提出復(fù)合侵蝕類型及其空間劃分。

３．１．２ 多元多相復(fù)合侵蝕過(guò)程及驅(qū)動(dòng)機(jī)制（北京師范大學(xué)）

研究不同侵蝕類型區(qū)坡頂、坡面、溝坡、溝道等地貌單元水沙傳輸過(guò)程特征；研究地形、降水、植被、土壤等因子對(duì)泥沙產(chǎn)輸及雨洪水過(guò)程的影響，明晰風(fēng)沙入黃路徑及高含沙洪水來(lái)源區(qū)域；揭示不同侵蝕類型區(qū)水土流失過(guò)程對(duì)多元多相驅(qū)動(dòng)力的響應(yīng)機(jī)制。

３．１．３ 風(fēng)水復(fù)合洪沙產(chǎn)輸過(guò)程模擬（黃科院）

建立多元多相復(fù)合侵蝕區(qū)坡面、溝坡、溝道等地貌單元洪沙產(chǎn)輸過(guò)程定量數(shù)學(xué)表達(dá)式，構(gòu)建基于水文響應(yīng)單元的水蝕－風(fēng)蝕耦合過(guò)程模型；優(yōu)化水文響應(yīng)單元空間離散方法，模擬不同組合水文響應(yīng)單元流域洪水泥沙產(chǎn)輸過(guò)程，識(shí)別最優(yōu)的水文響應(yīng)單元洪沙產(chǎn)輸過(guò)程。

３．１．４ 生態(tài)功能空間分異規(guī)律（黃科院）

闡明不同侵蝕類型區(qū)自然植被類型、結(jié)構(gòu)、群落及空間分布；分析孔兌流域自然植被空間格局分布成因；構(gòu)建孔兌不同侵蝕類型區(qū)生態(tài)功能空間分異評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，明晰不同侵蝕類型區(qū)生態(tài)功能空間分布規(guī)律。

３．１．５ 基于水沙合理處置的生態(tài)修復(fù)空間區(qū)劃（黃科院）

辨識(shí)十大孔兌風(fēng)沙、水沙、復(fù)合水土流失及雨洪水產(chǎn)區(qū)空間分布及其與黃河干流的傳輸補(bǔ)給關(guān)系；闡明十大孔兌泥沙阻控、雨洪有效補(bǔ)給黃河干流區(qū)劃目標(biāo)權(quán)衡與協(xié)同格局；建立生態(tài)修復(fù)空間區(qū)劃指標(biāo)，構(gòu)建復(fù)合侵蝕分區(qū)－生態(tài)功能空間分異－地形地貌差異－水沙合理處置的生態(tài)修復(fù)空間區(qū)劃體系，提出十大孔兌生態(tài)修復(fù)空間區(qū)劃方案。

３．２ 基于不同生態(tài)修復(fù)空間布局和鄉(xiāng)土植物優(yōu)化配置的泥沙有效阻控技術(shù)研發(fā)

該課題（主持單位為西農(nóng)大）分為如下４ 個(gè)專題。

３．２．１ 丘陵溝壑區(qū)鄉(xiāng)土植物優(yōu)化配置（西農(nóng)大）

調(diào)查研究丘陵溝壑區(qū)不同立地條件下土地利用方式、不同鄉(xiāng)土植被群落配置對(duì)溝坡不同形式土壤侵蝕強(qiáng)度的影響與作用，篩選和培育耐旱、固土的鄉(xiāng)土草樹種，研發(fā)基于生態(tài)修復(fù)空間布局的鄉(xiāng)土植被減蝕技術(shù)和實(shí)施方式，分析優(yōu)化配置效果。

３．２．２ 風(fēng)沙區(qū)鄉(xiāng)土植物空間優(yōu)化布置及防風(fēng)阻沙技術(shù)（北京師范大學(xué)）

采用基于光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)的風(fēng)沙數(shù)值模型及侵蝕驅(qū)動(dòng)因子識(shí)別技術(shù)，量化不同植被對(duì)風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)及阻沙的影響，優(yōu)化喬木－灌木－草本植物空間格局，研發(fā)沙漠鎖邊和沙障林草長(zhǎng)效固沙技術(shù)，集成垂直空間立體覆蓋的防風(fēng)阻沙帶布置模式。

３．２．３ 平原區(qū)植被格局及作物種植結(jié)構(gòu)與輪作休耕制度優(yōu)化（西農(nóng)大）

調(diào)查分析平原區(qū)植被分布格局對(duì)泥沙阻控的影響與作用，優(yōu)化植被分布格局；解析作物不同生育期對(duì)土壤侵蝕的影響機(jī)制，針對(duì)風(fēng)蝕嚴(yán)重的現(xiàn)狀改變耕作方式和開展免耕播種機(jī)具研發(fā)，構(gòu)建最佳的輪作休耕制度及作物種植結(jié)構(gòu)。

３．２．４ 復(fù)合侵蝕區(qū)多級(jí)協(xié)同措施阻沙技術(shù)（清華大學(xué)）

運(yùn)用山水林田湖草沙多維梯級(jí)協(xié)同治理技術(shù)，綜合工程布控、封育保護(hù)和退化植被重建等防蝕措施，研究植物措施與工程措施協(xié)同的防控技術(shù)，通過(guò)描述植被與工程減蝕的力學(xué)圖形，揭示不同阻沙措施空間布局對(duì)侵蝕產(chǎn)沙的影響機(jī)理，構(gòu)建多級(jí)聯(lián)動(dòng)、協(xié)同發(fā)力的復(fù)合侵蝕區(qū)泥沙阻控技術(shù)體系。

３．３ 復(fù)合侵蝕區(qū)山水林田湖草沙多維梯級(jí)協(xié)同治理技術(shù)研發(fā)

該課題（主持單位為中國(guó)水科院），分為如下４ 個(gè)專題。

３．３．１ 生態(tài)要素時(shí)空分布特征與演化規(guī)律（西農(nóng)大）

基于多源遙感數(shù)據(jù)及水文氣象資料，解析復(fù)合侵蝕區(qū)生態(tài)要素的時(shí)空變異特征，分析多沙源供沙、多營(yíng)力產(chǎn)沙、多形式侵蝕、多動(dòng)因驅(qū)動(dòng)輸沙等機(jī)理；研究氣候變化和治理措施驅(qū)動(dòng)下流域復(fù)合侵蝕的演化規(guī)律，量化典型流域生態(tài)環(huán)境變化對(duì)流域復(fù)合侵蝕過(guò)程的調(diào)控效應(yīng)。

３．３．２ 多維生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同治理模型構(gòu)建（延安大學(xué)）

基于“３Ｓ”技術(shù)與生態(tài)要素演化規(guī)律，開展不同治理模式下流域水沙與生態(tài)要素耦合關(guān)系研究，探索水土－泥沙－植被互動(dòng)機(jī)制，在理論創(chuàng)新基礎(chǔ)上，構(gòu)建復(fù)合侵蝕區(qū)山水林田湖草沙多維生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同治理模型，并進(jìn)行水沙預(yù)測(cè)計(jì)算。

３．３．３ 協(xié)同治理模型參數(shù)率定及技術(shù)研發(fā)（中國(guó)水科院）

開展典型生態(tài)系統(tǒng)不同地帶小流域降雨侵蝕模型試驗(yàn)和協(xié)同治理過(guò)程模擬，結(jié)合實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)，率定多維生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同治理模型參數(shù)；通過(guò)實(shí)體模型模擬與野外觀測(cè)試驗(yàn)，研發(fā)復(fù)合侵蝕區(qū)山水林田湖草沙多維梯級(jí)協(xié)同治理技術(shù)體系。

３．３．４ 多維梯級(jí)協(xié)同治理效果評(píng)價(jià)體系構(gòu)建（中國(guó)水科院）

利用復(fù)合侵蝕區(qū)山水林田湖草沙多維生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同治理模型，計(jì)算不同時(shí)空格局配置方案的侵蝕產(chǎn)沙量；基于云模型理論，建立山水林田湖草沙多維梯級(jí)治理效果評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)十大孔兌山水林田湖草沙不同時(shí)空格局配置方案的治理效果。

３．４ 基于水資源剛性約束的人工退化植被穩(wěn)定性維持與提質(zhì)增效技術(shù)研發(fā)

該課題（主持單位為西農(nóng)大）分為如下４ 個(gè)專題。

３．４．１ 廣義水資源時(shí)空分布與人工植被演化規(guī)律（西農(nóng)大）

分析十大孔兌廣義水資源來(lái)源、分布、水質(zhì)和儲(chǔ)量，闡明降水、地表水、地下水以及疏干水的動(dòng)態(tài)及時(shí)空分異規(guī)律；研究不同生態(tài)修復(fù)區(qū)人工植被種類構(gòu)成、分布與演化，評(píng)價(jià)人工植被的受損類型和退化程度，揭示廣義水資源時(shí)空分布狀況下人工植被演化過(guò)程與規(guī)律。

３．４．２ 廣義水資源承載力及其閾值確定（西農(nóng)大）

基于“以水定綠”原則，探究不同生態(tài)修復(fù)區(qū)喬－灌－草人工植被的水分利用效率和蒸騰耗水規(guī)律，結(jié)合植物需水和區(qū)域水資源情況，分析生態(tài)修復(fù)效果與水資源的定量關(guān)系，分區(qū)確定水資源剛性約束條件下的人工植被水資源承載力及其閾值。

３．４．３ 人工退化植被穩(wěn)定性維持技術(shù)（西農(nóng)大）

基于對(duì)不同類型生態(tài)修復(fù)區(qū)人工退化植被的識(shí)別和評(píng)估，開展不同立地條件下喬－灌－草植被種類優(yōu)選，尋求人工退化植被穩(wěn)定性維持路徑，構(gòu)建不同空間配置模式，通過(guò)野外試驗(yàn)觀測(cè)，研發(fā)人工退化植被結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定性維持技術(shù)，提升人工植被穩(wěn)定性維持能力。

３．４．４ 人工退化植被提質(zhì)增效技術(shù)（中國(guó)水科院）

針對(duì)不同土壤侵蝕類型生態(tài)修復(fù)區(qū)，從水資源高效利用、土壤改良、退化植被恢復(fù)與質(zhì)量提升等角度，在水資源剛性約束條件下，增強(qiáng)典型人工植被生態(tài)高效服務(wù)功能，研發(fā)人工退化植被穩(wěn)定性維持和提質(zhì)增效技術(shù)。

３．５ 不同生態(tài)修復(fù)空間多位一體的近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系與模式構(gòu)建

該課題（主持單位為內(nèi)蒙古水科院）分為如下５個(gè)專題。

３．５．１ 丘陵溝壑水蝕區(qū)近自然侵蝕源阻斷與阻沙技術(shù)體系構(gòu)建（內(nèi)蒙古水科院，清華大學(xué)）

針對(duì)丘陵溝壑區(qū)水力侵蝕模數(shù)大、生態(tài)環(huán)境脆弱等問(wèn)題，利用鄉(xiāng)土植物適生優(yōu)勢(shì)與溝坡治理工程攔沙優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建工程措施和草樹種覆被技術(shù)、封育保護(hù)相結(jié)合的多級(jí)聯(lián)動(dòng)、協(xié)同發(fā)力的近自然侵蝕源阻斷及阻沙技術(shù)體系。

３．５．２ 上中游復(fù)合侵蝕區(qū)近自然防風(fēng)滯水防蝕技術(shù)體系構(gòu)建（內(nèi)蒙古水科院）

針對(duì)上中游復(fù)合侵蝕區(qū)水力和風(fēng)力侵蝕時(shí)間交錯(cuò)、空間疊加的特點(diǎn)，運(yùn)用山水林田湖草沙多維梯級(jí)協(xié)同治理技術(shù)，綜合工程布控、封育保護(hù)和退化植被重建等防蝕措施，構(gòu)建多維梯級(jí)協(xié)同發(fā)力的近自然防風(fēng)滯水防蝕技術(shù)體系。

３．５．３ 中下游風(fēng)沙區(qū)近自然防風(fēng)阻沙技術(shù)體系構(gòu)建（內(nèi)蒙古水科院）

針對(duì)中下游風(fēng)沙區(qū)裸露沙地風(fēng)力侵蝕嚴(yán)重、防風(fēng)固沙難度大效果差的特點(diǎn)，應(yīng)用沙漠鎖邊固沙和沙障林草固沙等技術(shù)，優(yōu)化喬－灌－草植物空間格局，構(gòu)建多元聯(lián)防、垂直空間立體覆蓋的防風(fēng)阻沙帶布置近自然技術(shù)體系。

３．５．４ 下游平原區(qū)溝道泥沙處置和雨洪水補(bǔ)給黃河技術(shù)體系構(gòu)建（內(nèi)蒙古水科院）

針對(duì)下游平原區(qū)植被空間分布差異大、耕作措施不合理的狀況，應(yīng)用基于水資源剛性約束的人工退化植被穩(wěn)定性維持與提質(zhì)增效技術(shù)，優(yōu)化輪作休耕制度和作物種植結(jié)構(gòu)，構(gòu)建溝道泥沙處置和雨洪水有效補(bǔ)給黃河干流的技術(shù)體系，進(jìn)一步探索攔沙換水制度。

３．５．５ 十大孔兌泥沙阻控對(duì)黃河內(nèi)蒙古段沖淤影響預(yù)測(cè)（中國(guó)水科院）

研究十大孔兌水沙輸移及入黃過(guò)程，構(gòu)建黃河內(nèi)蒙古河段水沙數(shù)學(xué)模型，研究不同泥沙阻控技術(shù)對(duì)孔兌下游水沙輸移和黃河內(nèi)蒙古段沖淤演變的影響，評(píng)估不同泥沙阻控方案的效果。

３．６ 十大孔兌泥沙阻控與近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)示范

本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人兼首席科學(xué)家近些年主持完成“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)“黃河下游與灘區(qū)治理研究”的經(jīng)驗(yàn)表明，野外示范工程建設(shè)是圓滿完成大型科技創(chuàng)新項(xiàng)目任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此，本項(xiàng)目專門設(shè)置了技術(shù)應(yīng)用治理示范研究課題，該課題（主持單位為清華大學(xué)）分為如下５ 個(gè)專題。

３．６．１ 罕臺(tái)川丘陵溝壑區(qū)新型筑壩工藝及周邊侵蝕溝坡綜合治理技術(shù)示范（ 清華大學(xué)，內(nèi)蒙古水科院）

土壤嚴(yán)重侵蝕區(qū)建設(shè)淤地壩能抬高侵蝕基準(zhǔn)面、增強(qiáng)坡溝系統(tǒng)的水沙調(diào)控作用和穩(wěn)定性，從而成為攔減入黃泥沙最為顯著的工程措施。但傳統(tǒng)淤地壩潰決風(fēng)險(xiǎn)高，為滿足均質(zhì)筑壩要求毀壞了大量坡耕地與林草地，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，限制了當(dāng)?shù)馗扇簩?duì)修建淤地壩的積極性。本專題采用清華大學(xué)與中國(guó)水科院聯(lián)合研發(fā)的鋼混預(yù)制管板樁組合法修建淤地壩新技術(shù)，通過(guò)在罕臺(tái)川一級(jí)支溝郝家渠選擇淤地壩壩址，開展測(cè)量、勘察與工程設(shè)計(jì)，明確新技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)，充分體現(xiàn)出淤地壩新技術(shù)工程基礎(chǔ)深、防洪能力強(qiáng)、施工進(jìn)度快、攔沙滯洪庫(kù)容大、造價(jià)低、管護(hù)壓力小等優(yōu)點(diǎn)，能明顯減小淤地壩建設(shè)占用坡耕地或林草地的面積，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較小，有利于病險(xiǎn)老舊淤地壩的提質(zhì)增效，確保工程安全和持續(xù)攔沙。此外，由鋼混板樁組合而成的排水建筑物、溢洪道，可有針對(duì)性地克服傳統(tǒng)工程的缺陷。為改善生態(tài)環(huán)境，壩上游溝底挖出緩滯池，率先接納初期洪水，使靠近上游壩坡的洪水勢(shì)頭大為減弱，有效緩解洪水對(duì)于壩體的直接沖擊，并擴(kuò)大淤地壩的攔沙庫(kù)容，降低單位攔沙投資；而在壩下游溝中挖成的出流池有利于溢洪道泄流后水流的自然調(diào)整。再結(jié)合周邊侵蝕溝坡協(xié)同治理技術(shù)研發(fā)、侵蝕溝道治理與雨洪利用試驗(yàn)，開展丘陵溝壑區(qū)綜合治理技術(shù)示范研究，體現(xiàn)出攔沙工程水沙調(diào)控功能、改善生態(tài)－經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)配置格局，從而能夠統(tǒng)籌山水林田湖草沙系統(tǒng)治理的效果，對(duì)于黃河流域水沙－生態(tài)－經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展具有示范性。此外，內(nèi)蒙古水科院還在此利用原狀土改性技術(shù)進(jìn)行預(yù)制塊護(hù)坡示范研究。

３．６．２ 復(fù)合侵蝕區(qū)山水林田湖草沙多維阻沙梯級(jí)協(xié)同治理技術(shù)示范（清華大學(xué)，中國(guó)水科院）

哈什拉川大納林段右岸紅山崖形成綿延數(shù)千米的巖墻峭壁，溝坡垂直，為鄂爾多斯高原系洪積形成的活標(biāo)本，內(nèi)含較多遠(yuǎn)古動(dòng)物化石，保護(hù)價(jià)值巨大，行政隸屬風(fēng)水梁鎮(zhèn)大納林村。山崖頂部保塬排水不得不進(jìn)入哈什拉川，導(dǎo)致右岸山崖侵蝕尤其是重力侵蝕非常嚴(yán)重，處于“越?jīng)_越陡，越陡越?jīng)_”“越?jīng)_集水面積越大、水量越多、侵蝕越嚴(yán)重”的惡性循環(huán)之中，紅山崖遭到破壞的同時(shí)，給孔兌入黃提供了沙源，亟須采取保護(hù)與治理措施。本專題選擇馬三廟等４ 條支溝及相關(guān)侵蝕區(qū)域，通過(guò)修建溝頭防護(hù)、壩系布局、溝口防護(hù)、澇池納流、攔洪減蝕、阻流防蝕埂、雨洪利用等形式多樣的工程（必要時(shí)將“澇池”高標(biāo)準(zhǔn)修建成“湖”，以便構(gòu)建山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理、綜合治理模式），研究溝頭、坡面、溝岸水沙風(fēng)沙土壤侵蝕防治的效果，構(gòu)建山水林田湖草沙全要素阻沙梯級(jí)協(xié)同治理模式與展示平臺(tái)，體現(xiàn)山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理、綜合治理理念，探索水土保持工程提質(zhì)增效之路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)修復(fù)生態(tài)目標(biāo)及坡溝岸水沙有效控制，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)治溝保塬和有效減少入黃泥沙。

３．６．３ 達(dá)拉特旗“三北” 工程治理區(qū)草樹種優(yōu)化配置近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)示范（ 內(nèi)蒙古水科院，內(nèi)蒙古林草種苗總站，達(dá)拉特旗白土梁林場(chǎng)）

在十大孔兌“三北”工程治理區(qū)選擇“丘陵溝壑－沙地－川灘”流域相關(guān)區(qū)域，在鄉(xiāng)土植物挖潛和水土保持工程措施耦合的近自然生態(tài)泥沙阻控技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)上，基于不同生態(tài)修復(fù)空間布局和鄉(xiāng)土植物優(yōu)化配置的泥沙阻控技術(shù)，著重在十大孔兌下游選取大面積平原地塊，明晰植被分布格局對(duì)泥沙阻控的影響，優(yōu)化植被分布格局，增加生態(tài)治理內(nèi)生動(dòng)力。通過(guò)試驗(yàn)探索和技術(shù)研發(fā)，搞好作物布局，進(jìn)行合理耕作：改變傳統(tǒng)播種技術(shù)，減少風(fēng)蝕，增強(qiáng)土壤保墑能力，實(shí)行部分免耕、局部深耕相結(jié)合的工藝，進(jìn)行保護(hù)性耕作，減少耕層土壤擾動(dòng)，增加地表覆蓋；對(duì)旱地作物進(jìn)行淺中耕，切斷土壤表層毛細(xì)管，抑制土壤水分蒸騰，增強(qiáng)抗旱能力；關(guān)注天氣變化情況，雨前及時(shí)進(jìn)行深中耕，提高土壤保墑能力，以土蓄水，增強(qiáng)土壤吸收水分能力，構(gòu)建侵蝕最小的輪作休耕制度及作物種植結(jié)構(gòu)。通過(guò)實(shí)測(cè)資料分析，判斷利用近自然高效植被措施的可持續(xù)性，以及是否需要其他工程保證措施，尋求提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力的新途徑，開展近自然生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系集成研究及示范。

３．６．４ 哈什拉川風(fēng)水梁林場(chǎng)林草和工程措施協(xié)同治理示范（清華大學(xué)，內(nèi)蒙古水科院）

在哈什拉川右岸侵蝕類型與溝道形態(tài)多樣的風(fēng)水梁林場(chǎng)區(qū)域，構(gòu)建符合觀測(cè)要求的試驗(yàn)平臺(tái)，科學(xué)設(shè)置溝頭防護(hù)工程與控制性工程，其間采用綠色技術(shù)與新工藝，因地制宜實(shí)施生物谷坊等阻沙工程和新式壩體結(jié)構(gòu)（如組裝式混凝土壩），在保證治理效果的同時(shí)，提高同周邊自然環(huán)境的和諧性，開展林草和工程措施協(xié)同治理侵蝕溝道示范研究，觀測(cè)對(duì)侵蝕溝松散物質(zhì)的攔擋和固定作用。針對(duì)生物谷坊的布設(shè)區(qū)立地條件、樹種選擇和典型設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，對(duì)其阻沙防治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以提高治理工程的綠色設(shè)計(jì)、綠色施工水平。此外，調(diào)研發(fā)現(xiàn)鄂爾多斯乃至我國(guó)大部分地區(qū)公路兩側(cè)侵蝕溝密度明顯大于自然狀況，主要原因是路面產(chǎn)流經(jīng)排水溝下泄一定長(zhǎng)度后，因流量沿程增大而溢流到坡面形成沖溝。為減少排水溢流影響，常將雨水引至旁邊，致使侵蝕破壞嚴(yán)重，幾年即形成寬而深的侵蝕溝。為此，本專題還在德敖線公路排水導(dǎo)致大納林林場(chǎng)侵蝕而成的多條溝道內(nèi)，開展公路排水侵蝕溝道治理示范研究，通過(guò)研發(fā)防治措施找出解決途徑，遏制排水對(duì)路旁林草措施治理區(qū)不斷侵蝕發(fā)展的勢(shì)頭；再結(jié)合哈什拉川上游其他典型侵蝕溝道治理試驗(yàn)，完成哈什拉川典型流域林草和水土保持工程措施協(xié)同治理示范研究。

３．６．５ 黑賴溝恩格貝生態(tài)建設(shè)防風(fēng)固沙技術(shù)示范（內(nèi)蒙古水科院，清華大學(xué)，達(dá)拉特旗白土梁林場(chǎng)）

基于相關(guān)課題研究成果，選擇恩格貝典型區(qū)域進(jìn)行示范研究。在現(xiàn)場(chǎng)治理試驗(yàn)基礎(chǔ)上，觀測(cè)不同植被及治理措施對(duì)風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)及阻沙的影響，量化風(fēng)沙區(qū)防沙治沙措施的阻沙效果，找出各類沙障治沙與灌草及喬灌草阻沙技術(shù)存在的問(wèn)題。

根據(jù)孔兌風(fēng)沙區(qū)河段沙源主要為左右岸風(fēng)積沙的現(xiàn)狀，以及左右岸風(fēng)積沙向孔兌輸移特征、風(fēng)沙入溝路徑和輸沙量，研究孔兌左右岸沙漠鎖邊和沙障林草長(zhǎng)效固沙技術(shù)、基于水資源約束的植被結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定性維持技術(shù)，集成中游風(fēng)沙區(qū)多元聯(lián)防近自然防風(fēng)阻沙技術(shù)體系。

３．６．６ 西柳溝及溝口治理等其他示范內(nèi)容

為確保本課題研究成果解決問(wèn)題的能力，對(duì)上述５ 個(gè)專題以外的應(yīng)用示范研究也應(yīng)重視。例如，對(duì)于土壤侵蝕最典型的西柳溝，不僅在龍頭拐等區(qū)域進(jìn)行坡－溝－岸風(fēng)沙水沙阻控技術(shù)研發(fā)，利用新材料、新工藝、新技術(shù)開展治理示范，研究溝頭、坡面、溝岸風(fēng)沙水沙土壤侵蝕防治的效果，而且著重開展孔兌洪水入黃后新型險(xiǎn)工控導(dǎo)技術(shù)示范，即在丘陵溝壑區(qū)布設(shè)溝頭防護(hù)工程、谷坊，在風(fēng)沙區(qū)研發(fā)新型防風(fēng)固沙技術(shù)，在下游區(qū)尤其是孔兌入黃口右側(cè)柳林圪旦上段下延壩垛工程尾部續(xù)建新科技險(xiǎn)工，對(duì)西柳溝入黃后應(yīng)急穩(wěn)定河勢(shì)、保護(hù)堤防、遏制灘地農(nóng)田坍塌發(fā)揮作用，減少對(duì)黃河局部淤積和行洪通道的影響。通過(guò)施工、觀測(cè)和資料分析，完成示范研究。目前，初步建立的治理示范工程已初具規(guī)模。水利部及水利部水土保持司領(lǐng)導(dǎo)曾經(jīng)到示范工程現(xiàn)場(chǎng)，觀看了項(xiàng)目組修建的溝頭防護(hù)、壩系布局、溝口防護(hù)、攔洪減蝕、跌坎治理、排水消力、柔性滯洪、壩系控制、挑流防沖、阻流防蝕埂、澇池納流、雨洪利用等形式多樣的工程４０ 多座（套），提出了進(jìn)一步創(chuàng)新的指導(dǎo)性意見(jiàn)。

此外，為擴(kuò)大應(yīng)用示范的范圍，在鄂爾多斯市政府支持下，清華大學(xué)擬在恩格貝生態(tài)示范區(qū)開展３Ｄ 打印淤地壩技術(shù)和聲波增雨技術(shù)推廣應(yīng)用示范研究。前者３Ｄ 打印智能建造技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，可減少人工作業(yè)、提高施工效率，提高壩體的整體性、穩(wěn)定性和耐久性，能根據(jù)需要進(jìn)行黃土基打印材料的性能優(yōu)化，提高力學(xué)性能和抗沖性，最終多措并舉提高淤地壩的安全性，擬在當(dāng)?shù)刂苓呏行⌒陀俚貕伍_展示范建設(shè)，就地利用達(dá)拉特旗秸稈纖維；后者原理是在云層條件滿足要求的前提下，利用對(duì)空發(fā)射的強(qiáng)聲波增加降水量，擬在黃河“幾字彎”攻堅(jiān)戰(zhàn)和鄂爾多斯市地下水超采治理中應(yīng)用。相關(guān)新技術(shù)將在黃河流域山東、寧夏等?。▍^(qū)）推廣應(yīng)用，為豐富項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容創(chuàng)造了條件。

４ 結(jié)束語(yǔ)

本文分析認(rèn)為，在黃河流域產(chǎn)輸沙量大為減少的條件下，黃河上游近１０～２０ ａ 來(lái)沙量相對(duì)于黃河中游進(jìn)入下游的沙量占比提高２ 倍以上，個(gè)別年份占比高達(dá)８５％，表明重視黃河上游尤其是十大孔兌治理，對(duì)于遏制內(nèi)蒙古河段河床持續(xù)抬高、減輕黃河下游防洪壓力、保護(hù)兩岸經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全十分必要，也十分迫切。為此，擬開展以大規(guī)模室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)示范工程觀測(cè)資料、研發(fā)技術(shù)和探索認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，依托十大孔兌流域風(fēng)水復(fù)合侵蝕區(qū)地表多元多相復(fù)合水土流失過(guò)程辨識(shí)及水沙合理處置的生態(tài)修復(fù)空間區(qū)劃等課題研究，以破解復(fù)合侵蝕及流域產(chǎn)輸沙的驅(qū)動(dòng)機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題為突破口，整合不同類型土壤侵蝕有效阻控技術(shù)、山水林田湖草沙多維梯級(jí)協(xié)同治理技術(shù)研發(fā)成果，對(duì)以水資源剛性約束為核心的人工退化植被穩(wěn)定性維持與提質(zhì)增效技術(shù)體系進(jìn)行分析與檢驗(yàn)，借助典型實(shí)測(cè)資料率定需水閾值等指標(biāo)參數(shù)，對(duì)構(gòu)建的不同生態(tài)修復(fù)空間多位一體近自然生態(tài)修復(fù)等技術(shù)體系與模式加以修正和完善，完成系統(tǒng)技術(shù)集成與示范研究。其預(yù)期成果可為區(qū)域山水林田湖草沙多維梯度協(xié)同治理體系構(gòu)建提供核心技術(shù)，構(gòu)建水資源剛性約束下十大孔兌溝道阻沙工程體系和工程措施水土保持效益評(píng)估方法，為進(jìn)一步推廣區(qū)域水土保持與泥沙阻控工程措施體系提供支撐，同時(shí)為促進(jìn)黃河流域泥沙阻控與近自然生態(tài)修復(fù)以及高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)參考。

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【責(zé)任編輯 許立新】

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大專項(xiàng)（２０２４ＪＢＧＳ００１６）；鄂爾多斯市水利科技重點(diǎn)基金資助項(xiàng)目（２０２３２００００９０）