信忠保,蔡強(qiáng)國(guó),寧堆虎,劉寶元,余新曉,雷廷武,張科利,張光輝,方海燕,孫莉英,和繼軍
(1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院, 100083,北京;2.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 陸地水循環(huán)與地表過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,100101,北京;3.國(guó)際泥沙研究培訓(xùn)中心/中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,100048,北京;4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 712100,陜西楊凌;5.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院, 100083,北京;6.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部地理學(xué)院,100875,北京;7.首都師范大學(xué)地球空間信息科學(xué)與技術(shù)國(guó)際化示范學(xué)院,100048,北京)
我國(guó)黃土高原地區(qū)地形破碎、土質(zhì)疏松、植被稀疏,暴雨集中在汛期,水土流失劇烈,是我國(guó)乃至世界土壤侵蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域。20世紀(jì)60—70年代,黃土高原土壤侵蝕模數(shù)>5 000 t/(km2·a)的區(qū)域占黃土高原總面積的42.0%,其中>1萬(wàn)t/(km2·a)的區(qū)域占黃土高原總面積的18.4%[1]。新中國(guó)成立以來(lái),黃土高原是我國(guó)水土流失治理重點(diǎn)區(qū)域,主要水土流失治理措施包括封禁、造林、種草、建梯田、淤地壩等,其中,淤地壩是黃土高原地區(qū)人民群眾在長(zhǎng)期同水土流失斗爭(zhēng)實(shí)踐中創(chuàng)造的一種既攔截泥沙和保持水土,又是淤地造田和增產(chǎn)糧食的水土保持工程措施。
淤地壩是黃土高原地區(qū)人民群眾首創(chuàng)的一項(xiàng)獨(dú)特的水土保持工程措施,是指在水土流失地區(qū)各級(jí)溝道中,以攔泥淤地為目的而修建的壩工建筑物,其攔泥淤成的地叫壩地。淤地壩在不同專業(yè)名詞字典或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中定義相似。水利科技名詞審定委員會(huì)和林學(xué)名詞審定委員會(huì)將淤地壩定義為“橫筑于溝道用以攔泥淤地的壩工建筑物”[2-3];土壤學(xué)名詞審定委員會(huì)[4]將淤地壩定義為“攔蓄流域侵蝕產(chǎn)沙物質(zhì)并用于造田開(kāi)發(fā)農(nóng)地而修筑的壩庫(kù)工程”。在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部[5]頒布的國(guó)標(biāo)中,淤地壩是指在多泥沙溝道修建的以控制侵蝕、攔泥淤地、減少洪水和泥沙災(zāi)害為主要目的工程設(shè)施,其總庫(kù)容≤500萬(wàn)m3,壩高≤30 m。淤地壩包括壩體、溢洪道、放水建筑物“三大件”,壩體主要為黃土均質(zhì)壩,也有少量土石混合壩、塑性心墻壩和砌石拱壩。淤地壩主要功能為抬高溝道侵蝕基準(zhǔn)面、防治水土流失、滯洪、攔泥、淤地,在減少入黃泥沙、合理利用水資源、改善當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活條件、建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基本農(nóng)田、促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)等方面有著十分重要的意義。
與淤地壩相似,谷坊也是治理溝道土壤侵蝕的重要水土保持工程措施。谷坊是修建在山地丘陵侵蝕溝內(nèi)的土或石壩,有土谷坊、石谷坊、植物谷坊等類型。水利科技名詞審定委員會(huì)[2]將谷坊定義為“用不同材料(土、石、混凝土等)修筑的<5 m的攔沙壩,主要作用在于防止溝底下切?!?。土壤學(xué)名詞審定委員會(huì)[4]在《土壤學(xué)名詞》(第2版)中,將谷坊定義為“溝道內(nèi)修筑的用于蓄水?dāng)r沙的障礙物。高≤5 m,類似小型壩體?!薄A謱W(xué)名詞審定委員會(huì)[3]在《林學(xué)名詞》(第2版)中,將谷坊定義為“山區(qū)溝道內(nèi)為防止溝床沖刷及泥沙災(zāi)害而修筑的橫向擋攔建筑物。”。由此可見(jiàn),谷坊的壩高一般≤5 m,主要功能是蓄水?dāng)r沙,抬高侵蝕基面,防止溝底下切、溝頭前進(jìn)、溝岸擴(kuò)張;減緩溝道縱坡,減小山洪流速,減輕山洪或泥石流危害;攔蓄泥沙,使溝底逐漸臺(tái)階化,為利用溝道土地發(fā)展生產(chǎn)創(chuàng)造條件。谷坊工程應(yīng)在以小流域?yàn)閱卧娜嬉?guī)劃、綜合治理中,與溝頭防護(hù)、淤地壩等溝壑治理措施相互配合,獲取共同控制溝壑侵蝕的效果[6]。
國(guó)外check dam與我國(guó)淤地壩顯著不同,并且關(guān)于check dam的認(rèn)識(shí),美國(guó)與歐洲也存在一定差異。從美國(guó)不同地區(qū)土壤侵蝕控制和泥沙攔截的操作手冊(cè)來(lái)看,關(guān)于check dam的認(rèn)知基本趨同,較為一致。Check dam的定義為 A small temporary barrier, grade control structure or dam constructed across a swale, drainage ditch, or area of concentrated flow[7]。由此可見(jiàn),在美國(guó),check dam是小型的,甚至臨時(shí)的,一種降低流速、減緩侵蝕、攔截泥沙的小型臨時(shí)性攔水壩。Check dam的壩高低矮,通常最大壩高<0.61 m[8-14]或者0.90 m[15-18]。美國(guó)check dam控制的最大匯水面積標(biāo)準(zhǔn)較多,不同區(qū)域其標(biāo)準(zhǔn)并不完全統(tǒng)一。例如,0.2[10-11]、0.4[12]、0.8[8,13]、和4 hm2[16,18-19]等,其中,4 hm2為美國(guó)check dam最大匯水面積的最高標(biāo)準(zhǔn)?!癱heck dam”規(guī)模通常較小,常常修建在植草溝、排水溝中,用于減少?gòu)搅髦械哪嗌澈臀廴疚颷20]。例如,check dam通常被建設(shè)為植草溝或生態(tài)洼地,具有過(guò)濾泥沙、凈化水質(zhì)的人工排水溝渠(圖1a和b)。由此可見(jiàn),美國(guó)的check dam是一個(gè)體量很小的溝道水沙攔截工程,不僅遠(yuǎn)小于我國(guó)的淤地壩,甚至也遠(yuǎn)小于我國(guó)的谷坊。
圖1 美國(guó)check dam常作為植被過(guò)濾帶Fig.1 Check dams commonly designed as bioswales in USA
在歐洲,check dam作為穩(wěn)定山區(qū)河流一種治理措施,在山區(qū)被廣泛修建的歷史可以追溯到19世紀(jì)。通常等間隔連續(xù)修建多個(gè),是一個(gè)古老的流域治理技術(shù)措施。Check dam常修建在溝底用于控制流速、保持土壤和改善土地,作為修建條件困難、治理延遲、天氣條件不允許或工程資金不足而實(shí)施的一種臨時(shí)治溝工程措施,也常以大型永久堤壩工程或土壤控制工程建設(shè)過(guò)程中以降低坡降為主要功能的臨時(shí)輔助工程出現(xiàn)。陡峭山區(qū)河流的流速非???,常需修建小間距臺(tái)階式check dam體系來(lái)降低流速,通過(guò)阻止溝頭溯源侵蝕、下切侵蝕和兩岸側(cè)蝕,進(jìn)而提升溝道抗蝕能力,進(jìn)一步起到防治山洪泥石流災(zāi)害作用。從規(guī)模上來(lái)看,歐洲check dam與我國(guó)谷坊很相似,壩高通常2~3 m,<5 m,但功能與谷坊存在一些差異,而與我國(guó)淤地壩完全不同。歐洲check dam多用于山地山洪泥石流災(zāi)害治理,而不具有攔沙造地用于農(nóng)業(yè)耕種的功能,而我國(guó)谷坊除了減少溝道侵蝕之外,還具有一定攔沙造地、開(kāi)展農(nóng)業(yè)耕作的用途。
淤地壩是在水土流失嚴(yán)重地區(qū),用于攔泥造地而橫建于溝道中的水工建筑物,主要分布于陜甘晉蒙等黃土高原溝壑區(qū)。一條溝內(nèi)修建多個(gè)淤地壩是黃土高原水土流失嚴(yán)重地區(qū)重要而獨(dú)特的治溝工程體系,主要目的是控制侵蝕、滯洪攔泥、淤地造田、改善交通。淤地壩屬于水土保持工程措施,絕大多數(shù)都是均質(zhì)土壩,主要目的通常不包括蓄水,在初期攔沙造地階段蓄水時(shí)常以低位蓄水為主;而水庫(kù)屬于水利工程,多是土石壩,主要功能是削峰蓄水,而攔蓄泥沙不是水庫(kù)主要功能。從功能上看,國(guó)外check dam功能主要集中在控制侵蝕、攔截泥沙,發(fā)揮山地災(zāi)害防治功能,其中美國(guó)check dam還具有增加徑流滲透、凈化水質(zhì)的功能,但它們都不具有淤地造田、擴(kuò)大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和提高糧食產(chǎn)量的功能,這與我國(guó)淤地壩存在明顯的功能差異。
圖2 Check dams景觀圖Fig.2 Landscapes of check dams
從壩高來(lái)看,在水利部2008年頒布的GB/T 16453.3—2008《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范——溝壑治理技術(shù)》中,將淤地壩分為3種類型[6]:1)小型淤地壩,一般壩高5~15 m,庫(kù)容1萬(wàn)~10萬(wàn)m3,淤地面積0.2~2 hm2;2)中型淤地壩,一般壩高15~25 m,庫(kù)容10萬(wàn)~50萬(wàn)m3,淤地面積2~7 hm2;3)大型淤地壩,一般壩高>25 m,庫(kù)容50~500萬(wàn)m3,淤地面積>7 hm2。從體量上可見(jiàn),中國(guó)淤地壩比西方check dam規(guī)模大的多,二者差異很大。我國(guó)淤地壩壩高通常>5 m,<5 m的就劃分為谷坊,而美國(guó)check dam通??刂泼娣e<4 hm2,壩高≤20.61 m[21-22],而歐洲的check dam壩高通常2~3 m,基本<5 m[23-27]。
谷坊在中國(guó)也常被譯為check dam,是在易受侵蝕的溝道中,為了固定溝床而修筑的土、石建筑物,在中國(guó)分布廣泛。谷坊規(guī)模尺寸比淤地壩小,壩高一般為1~3 m,最高5 m,庫(kù)容<0.5萬(wàn)m3、淤地面積<0.2 hm2。Check dam常修建在排水溝、洼地、溝道,通過(guò)阻滯徑流、降低溝道比降而降低流速,增加徑流入滲,進(jìn)而減少溝道侵蝕(圖1c和d)。Check dam有時(shí)候也會(huì)攔截一些泥沙,但check dam絕不是以攔截泥沙為基本功能的治理設(shè)施。當(dāng)check dam攔截來(lái)自上游碎石、凋落物、葉子等物質(zhì)超過(guò)壩高1/2時(shí),通常要進(jìn)行清理工作。有時(shí)為了防止溝道長(zhǎng)草壅水和攔截泥沙,還需要對(duì)溝道進(jìn)行除草管理。Check dam需要維護(hù)和清淤管理[21],這與我國(guó)將淤地壩淤地耕種作為建設(shè)淤地壩主要目的差別很大。
從尺寸看,我國(guó)谷坊遠(yuǎn)比壩高<0.60 m的美國(guó)check dam規(guī)模大的多(圖2a和b),其攔沙造地種植農(nóng)作物的主要功能也非美國(guó)check dam所具有。例如,Nichols等[22]在美國(guó)亞利桑那州研究的27個(gè)check dams,壩高范圍為0.15~0.60 m。從規(guī)模上來(lái)看,歐洲、非洲和其他亞洲國(guó)家和地區(qū)的check dam壩高多以2~3 m為主,通常<5 m(圖2c~l),與我們國(guó)家谷坊非常相似。在西班牙的check dam相關(guān)研究文獻(xiàn)可知,其平均壩高通常在2~3 m范圍。例如,Castillo等[23]研究中平均壩高為(2.9±0.7) m(N=36),Remtre等[24]中平均壩高(3.03±2.66) m(N=82),Mongil-Manso等[25]中平均壩高(2.64±0.91)m(N=30)以及Díaz-Gutiérrez等[26]研究中“check dams”壩高(2.07±1.14) m(N=113)。Lenzi等[27]在意大利研究中check dams的壩高為(2.51±0.64)m(N=29),而Akita等[38]在日本的研究中,check dams的壩高與其相似,高度為(2.53±0.51) m(N=10)。我國(guó)淤地壩的壩高通常要>5 m而<30 m,而壩高<5 m的為谷坊,而歐洲check dam的壩高通常<5 m,以2~3 m為主,因此,用check dam與我國(guó)的谷坊更接近。
在黃土高原淤地壩學(xué)術(shù)論文報(bào)道中,通常使用check dam或者check-dam作為淤地壩的英文專業(yè)術(shù)語(yǔ)。其實(shí),從上文論述可見(jiàn),“check dam”與我國(guó)黃土高原的淤地壩相差甚大,屬于專業(yè)術(shù)語(yǔ)的誤用。除此之外,淤地壩也常被譯為warping dam、silt dam、和soil-retaining dam等,它們都反映了淤地壩的攔截泥沙重要功能,但缺乏對(duì)攔截泥沙造地,用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要功能表述。在相關(guān)行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等文件中,淤地壩常被翻譯為silt storage dam for farmland building[3]、warp land dam[39]、silt storage dam for farmland construction[2]、check dam for building farmland[40]或check dam for farmland forming[5,41],這些翻譯都著重增加了攔沙造地的重要內(nèi)涵。但它們有3個(gè)明顯不足:一是淤地壩英文翻譯尚未定型,存在多種翻譯,相互差異較大,并不統(tǒng)一;二是英文翻譯過(guò)長(zhǎng),并不是一個(gè)簡(jiǎn)短易用的專業(yè)術(shù)語(yǔ),并不便于使用;三是常使用了與淤地壩內(nèi)涵顯著不同的check dam,其實(shí),二者存在明顯差異。中國(guó)學(xué)者在用英文報(bào)道我國(guó)淤地壩方面的工作時(shí),正因?yàn)槿鄙俸?jiǎn)便易懂易用的與淤地壩所對(duì)應(yīng)的英文專業(yè)術(shù)語(yǔ),所以常使用內(nèi)涵與谷坊較為一致的check dam作為淤地壩的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。這并不能真實(shí)地反映我國(guó)淤地壩的尺寸規(guī)模和功能,也削弱了國(guó)外同行對(duì)我國(guó)在黃土高原所長(zhǎng)期開(kāi)展的大規(guī)模淤地壩建設(shè)工作的客觀認(rèn)識(shí)。
淤地壩是我國(guó)黃土高原地區(qū)具有鮮明地域特色的水土流失治理工程措施的中文名,其工程數(shù)量和攔截泥沙量巨大,對(duì)黃土高原水土流失治理、減少入黃泥沙量以及提高黃土高原糧食產(chǎn)量都做出了重要貢獻(xiàn)[42]。目前,還沒(méi)有能很好地與之相對(duì)應(yīng)的英文專業(yè)術(shù)語(yǔ),目前很有必要正式提出簡(jiǎn)便易用的淤地壩英文專業(yè)術(shù)語(yǔ),用以表達(dá)我國(guó)淤地壩這一獨(dú)特的水土保持工程措施。在此,建議借用淤地壩漢語(yǔ)拼音,提出采用Yudiba dam作為淤地壩的英文專業(yè)術(shù)語(yǔ)。Yu體現(xiàn)了攔截溝道泥沙、淤積成地的功能,di是土地、耕地意思,代表了造地用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),ba是為了保持借用淤地壩漢語(yǔ)拼音的完整性,也便于口語(yǔ)交流過(guò)程中識(shí)別。dam標(biāo)識(shí)出淤地壩是壩的一種類型,一種溝道攔截泥沙工程措施。
Yudiba dam簡(jiǎn)明易記,較為準(zhǔn)確地體現(xiàn)了淤地壩主導(dǎo)功能,與淤地壩主要分布在土壤侵蝕劇烈的黃土高原地區(qū)現(xiàn)實(shí)相一致,具有鮮明中國(guó)地域特色,有助于西方學(xué)術(shù)界更好地理解我國(guó)淤地壩建設(shè)工作。Yudiba dam定義為用于攔截泥沙、淤地造田開(kāi)發(fā)農(nóng)地的壩庫(kù)工程,壩高通常為5~30 m。英文釋義為Yudiba dam is a dam built for intercepting sediment and developing farmland. It is a typical engineering measure to control gully soil erosion and trap sediment in severe soil erosion area such as the Chinese Loess Plateau. The dam height is usually higher than 5 m and lower than 30 m。淤地壩是流域水土流失治理過(guò)程中一種重要的溝道治理工程措施,不僅具有攔截上游泥沙,抬高侵蝕基準(zhǔn)面,降低溝道比降,減緩溝道侵蝕的功能,并且還具有攔沙造地,增加耕地面積,提高糧食生產(chǎn)的功能。值得說(shuō)明的是,在2次沙龍研討過(guò)程中,筆者提出“Yudiba dam”作為淤地壩英文譯法的觀點(diǎn)并未有得到廣泛一致認(rèn)同。不同學(xué)者從各自角度也提出了與之不同的淤地壩英文翻譯法,其中,“Yudiba”“Yudi dam”“Yudidam”“Siltup farmland dam”等皆具有一定的代表性,以供商榷。
淤地壩是黃土高原治理侵蝕輸沙的主要工程措施,對(duì)黃河中游輸沙銳減發(fā)揮重要作用,而淤地壩攔沙造地是黃土高原解決糧食安全問(wèn)題的重要途徑。近30年來(lái),中國(guó)學(xué)者在黃土高原地區(qū)發(fā)表了大量有關(guān)淤地壩的英文論文,淤地壩被廣泛地誤用為“check dam”,因二者從規(guī)模、功能上都存在顯著差異,并不能真實(shí)地反映我們國(guó)家淤地壩的規(guī)模和功能??紤]到黃土高原淤地壩的空間分布之廣,數(shù)量之多,攔截泥沙之巨量,為廓清黃土高原淤地壩在國(guó)際學(xué)術(shù)交流的誤區(qū),我們建議使用中文拼音Yudiba dam表達(dá)黃土高原這種控制侵蝕、攔截泥沙造地,發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的這類水土保持工程措施。采用Yudiba dam作為黃土高原淤地壩這一特殊水土流失治理工程措施的英文翻譯術(shù)語(yǔ),可以更準(zhǔn)確、更客觀地宣傳我們長(zhǎng)久以來(lái)在黃土高原所做的水土流失治理工作。
后記:論文是2018年11月15日第11次和2021年4月28日第15次土壤侵蝕與水土保持沙龍與會(huì)專家討論結(jié)果。該沙龍每半年在京舉行一次,現(xiàn)已舉辦16次。