池塘计划
刘相奇
【摘要】在自然界的水循环过程中, 人类比较容易施加影响的是地表径流这一环节。池塘计划就是利用池塘可以蓄存雨水的简单道理,通过平整土地、修田埂、修梯田、沟壑处依地势层层筑坝拦水、改造排水沟渠和季节河呈不等深沟底的一些简便工程,最大限度地遏制地表径流,改变水的时间和空间分布,起到防旱、防涝、防止水土流失、补充地下水位、防止海水入侵等作用。 黄土高原的千沟万壑,北方地区的干渴,水资源危机的困惑,雨季洪水的威胁, 以及海水入侵等等。细想起来这些问题都与“下雨流水”有关。如果有较多的雨水不流走,干旱就会得到相应地缓解;如果能减少和延缓雨水的汇集,低洼下游地区水灾就不容易发生;如果能减少降水产生的地表径流,就能减少水土流失;如果能有较多的雨水渗入地下,地下水位就会得到补充,海水入侵之势也会得到平衡;如果能有较多雨水蒸发,就可以改善气候环境。看来要能有计划地遏制住地表径流,许多问题就有可能迎刃而解。
一. 什么是池塘计划 池塘计划就是利用池塘可以蓄存雨水的简单道理,通过平整土地、修田埂、修梯田、沟壑处依地势层层筑坝拦水、改造排水沟渠和季节河呈不等深沟底的一些简便工程,最大限度地遏制地表径流,改变水的时间和空间分布,起到防旱、防涝、防止水土流失、补充地下水位、防止海水入侵等作用的一个系统工程。田、塘、渠之间主要由定向溢水沟通。 众所周知,全球的水循环是通过大气中的水汽输送和陆地上的径流实现的。目前,人类活动对全球大气的水汽输送几乎没有影响,而对地表径流输送,在局部地区却可以施加某些影响。池塘计划就是在降水、地表径流、入渗、地下径流、蒸发和植物蒸腾的水循环的诸环节中,以最方便和最小的代价,有计划地和最大限度地遏制地表径流,改变雨水的时间和空间分布,充分利用自然界的水资源。
二. 池塘计划的具体内容 1. 平整土地,修筑田埂,普遍提高土地的保墒蓄水能力 土地要平整,并修筑田埂,普遍提高土地的保墒蓄水能力。在高原,山地和丘陵地区要修筑梯田,蓄水沟,鱼鳞坑等。梯田应有定向溢水口。溢水口是指比田埂低,修筑的比较牢固的一段田埂,用于自溢排水。因为流水是绝对的,不流是相对的。不管是堵是排,都要考虑到流水问题。梯田有了定向溢水口,雨水多时能自动排涝,梯田也不容易被冲毁。如果没有定向溢水措施,水多了就要自己找出路,往往会从最薄弱的环节,如低洼地段,中间地段,滑坡地段,把梯田冲毁。并且还容易引起连锁性破坏。溢水口要尽可能开向原有的沟壑处。 平整土地,修筑田埂是池塘计划的主要工程之一,是遏制地表径流最为重要的一个环节。土地的保墒蓄水,数量固然有一定限度,但其覆盖面积大,合起来的蓄水量则是非常可观的。土地保墒蓄水是遏制降水地表径流的第一道防线,同时也为池塘计划的其他工程提供了安全保证。 2. 加强平原地带的池塘建设 平原地区,除修筑田埂外,还要加强池塘建设。除修整原有的池塘,洼淀,废旧河道外,还要尽可能多的,在村头,荒地,林带和过水地段修筑池塘,扩大蓄水力。需要强调的是:池塘计划中的池塘只是拦蓄地表径流的一种方式,一个环节,池塘并非是越大越深越好。池塘的大小要由可蓄雨水的多少而定。蓄不上水,或蓄水很少的池塘,大、深反而有害。尤其是平原地带的池塘,除兼有养殖、灌溉和规划的湿地外,一般只作短暂蓄水。池塘内还要能够种植树木或春季作物。池塘计划的实施要注意不减少原有耕地面积。 3. 在高原和山地的沟壑处, 要从上到下, 依有利地势层层修筑池塘 在高原和山地,除平整土地和修筑梯田外,还要在沟壑处,要从上到下,依有利地势层层修筑池塘。由于自然冲刷,沟壑处高低不平,很多地方在下过雨之后,会有或多或少的积水。只要很好地利用这些有利地势, 稍加整修就可以堵截成一个个池塘。这些池塘能否保得住, 关键有四条:第一,堰坝不要贪大,加高部分一般不要超过两米,要量力而行。土质堰坝还可以利用植树种草加固。第二,池塘要修有比较牢固的溢水口,以确保安全蓄水。蓄得了就蓄,蓄不了的就溢出排走。第三,要多修,要从上到下层层修。多修才能使雨水分散储存,才能减弱水的冲击力。即便是有个别池塘的堰坝坏了,也不至于引起连锁反应。第四,要与修筑梯田配套进行。有了梯田的保墒蓄水,流向沟壑处的雨水就会大大减少,池塘的安全也就更有保证。 4. 在沟渠和季节性河道中修筑沟底池塘 河流中有潭、有塘洼,这已是屡见不鲜,其作用也不难理解。但人工排水沟渠却总是修成平平的沟底。在大多数没有配套设施的情况下,仅能起到排涝的作用。根据池塘计划的设计思想,在排水沟渠和季节性河道中,要修成一段深一段浅,形成沟底池塘。沟底呈不等深,即便是没有配套设施,也能自然蓄水。在雨量少时雨水可以存在沟底不流走,雨水多时能起到延缓洪水汇集的作用, 减少汛期威胁,同时又可以沉淀泥沙,不使泥沙直接泄入江河。 修筑沟底池塘,对于两岸条件好,坡度大的河床,挖塘取土可直接堆放在河床的下方,这样可使河床趋于平缓,又省时省工。两岸条件不好的,挖塘取土应用于加高加固两岸。 上述各项工程就构成了池塘计划系统。工程之间的衔接全靠定向溢水沟通。这样就能使田里用不完的雨水流入池塘,池塘蓄不完再流到沟渠和季节河中的池塘。池塘计划系统蓄不完的雨水才让它按江河水系流走。 池塘计划就是要每块土地都能根据需要蓄存雨水,使地表径流处于人为的控制之中。 三. 池塘计划的用途 1. 改变雨水的时间和空间分布, 缓解我国北方的水危机 我国北方广大地区雨量偏少,且又年降水严重不均。夏季降水量占全年降水量的50%至70%,历史上并有日降水量253毫米(陕西省)和329.4毫米(河南省)的记录。冬春少雨干旱,经常要抽取地下水灌溉;夏季又受洪水威胁,又不得不把雨水尽快送入东海。实施池塘计划,可以在雨季拦蓄较多的雨水,改变雨水的时间和空间分布,缓解我国北方的水危机。避免雨季忙抗洪,春季忙抗旱。 2. 提高土地的保墒蓄水能力 有地表径流产生时,一般离透墒还有一定距离。因此,平整土地, 修筑田埂, 对确保墒情有十分重要的意义。 3. 有效地防止水土流失 池塘计划能有效地遏制地表径流。因此,它可以有效地防止水土流失。如在黄土高原实施池塘计划将可以加快黄土高原的治理,使黄河含沙情况得到相应的改善。(池塘计划用于黄土高原治理一文,已于1992年收编在《第二次全国水土保持学术讨论会论文集》)。 4. 减少洪涝灾害 洪涝灾害一般都是由于高处雨水流向低处,上游雨水流到下游引起的。池塘计划能有效地遏制地表径流,减少和延缓雨水的汇集,因此就可以减少雨季的洪涝灾害。 5. 补充地下水位 池塘计划能有效地遏制地表径流,实现大面积的地表蓄水,可以较快地转化为地下蓄水,补充地下水位。 6. 有效的改变生态环境 池塘计划融抗旱与防涝为一体,以及水资源便于利用的特点,使农、林、牧、鱼多种经营更有保证。池塘计划能够通过大面积的地表蓄水,较快地转化为地下蓄水,生物蓄水和空气蓄水,能有效地改变生态环境。 7. 防止海水入侵 池塘计划能拦蓄较多的雨水,补充地下水位,使淡水和海水的承压得到平衡及有利的流向趋势, 自然就可以减少和防止海水入侵。 8、防止土地盐碱化 池塘计划具有定向溢水,蓄水更新的特点,这些与改造盐碱地的作法非常拟合,因此有防止土地盐碱化作用。 四. 池塘计划的特点及可行性 从目前的生产力来讲, 把雨水送入东海还是比较容易作到的。但是要在雨季安全地拦蓄较多的雨水在大地上, 确不是一件容易的事。尽管我国北方水资源危机日益严重, 地下水位逐年下降, 我国的治水仍不得不沿用“上蓄下排, 以泄为主” 的方针。不管南方北方几乎年年都要布置防汛,眼睁睁看着雨水向东流去。往往是水过渠干,用水时又找不到水。根据我国目前的国情,利用简便易行的池塘计划,以分散蓄水为主要形式,最大限度的遏制地表径流, 有效而又安全地拦蓄较多雨水, 改变降水的时间和空间分布,对缓解我国北方的水危机、补充地下水位、防止水土流失、减少干旱与洪涝灾害、防止海水入侵, 都具有非常重要的现实意义。池塘计划能够发挥这样的作用, 完全是由池塘和池塘计划系统的特点决定的。 根据多年的观察和试验表明,在北京地区,只要有10厘米的有效田埂,就能控制全部地表径流。按我国北方历史上已有的日降水量253毫米和 329.4 毫米的最高记录来计算,也只需 15厘米高的有效田埂就能遏制全部径流发生。由于我国北方地区全年雨量偏少、空气干燥、风多、土层厚,经入渗、蒸发、和植物蒸腾作用,即便是拦蓄全部降水也不会影响任何农作物生长,只会改善墒情,更有利于作物生长。 池塘计划能够实现什么地方的降水仍存在什么地方,用在什么地方。能最大限度地减少雨水的流动和汇集,从而也就相应地减少了雨水的流动和汇集所带来的危害。起到保墒蓄水,防止水土流失,减少干旱与洪涝灾害的作用。 池塘计划与植被水土保持的作法并不矛盾,而是更有利于蓄水保墒,不怕耕作,为植树种草和发展农业创造更好的条件。池塘计划可以作为植树造林的前期工程。许多事实表明:只要有湿润的土壤,自己也会长出草木来。相反,不能蓄水保墒,草木也会枯死。山区、高原地带植树,修有鱼鳞坑和梯田的其植树成活率就高。 池塘计划有不怕耕作的特点。我国云南省红河州元阳地区堪称世界之最的元阳梯田就是一个很好的例证。这里有在高坡度地区种水稻直达山顶的成功经验。可见在高坡度地区,有了梯田,耕作也不会产生水土流失。没有田埂,即便是平原地区也会产生水土流失。这不能不使人赞叹元阳地区哈尼族的民风可贵。元阳梯田同时也说明在雨量较多的地区实施池塘计划的可行性和必要性。 池塘计划遏制地表径流,减少低洼地积水,促使地表水转化为地下径流,以及由田到塘、由塘到渠的定向溢流、蓄水更新。这些与改造盐碱地的做法非常拟合。因此,池塘计划的实施,非但不会使土地盐碱化,反而有防治土地盐碱化的作用。 池塘计划是“堵”与“疏”的统一,在这一点上和水库是一样的。大禹的父亲用“堵”治水的悲剧,“堵”似乎成了治水的忌讳。但是,池塘计划采用的层层截留,分散蓄水,并就地“消化”的措施, 能使降水不汇集成洪流,由堵小避免了堵大,由主动堵避免了被动堵。加上池塘计划的定向溢水与蓄水转化, 是“堵”中有“疏”, 堵而不死,是“堵”与“疏”的统一。 池塘计划与水库相比,其最大优点是不受地理条件限制,到处可以修建。池塘计划以安全分散蓄水的形式,依靠大面积的覆盖率,最大限度的拦蓄地表径流,减少洪涝灾害,有效补充地下水位。可以扭转“上蓄下排, 以泄为主” 的局面,做到“上蓄下蓄,以蓄为主”。目前发达国家仍不可避免有水灾发生,就是因为任何发达国家也不会按全部地表径流量来建水库,而且也不是任何地方都能建水库。可以断言:没有池塘计划这一环节,水灾就不会杜绝。而对于有效的补充地下水位,池塘计划相比水库更有效。池塘计划系统以“定向溢水” 沟通,可以避开泥沙淤堵所带来的危害。池塘计划基本上都是些“表皮工程”,因此它的机动适应能力强;池塘计划投资少,见效快,多数工程可以结合农田水利基本建设进行,农民自己也可以实施,因此比较符合我国的国情。 在我国北方多有修建池塘的习惯。这些池塘对确保村镇排涝、灌溉养殖发挥了很大的作用。山西、陕西、甘肃一带为解决饮水问题,历来有修建水窖蓄水的做法。河南省信阳地区农村还有修建水围子的传统,虽然是出于安全防范的目的,但是这些水围子对种植水稻、养殖、补充地下水位有明显的效果,甚至对减少淮河汛情都有不可忽视的作用。实施池塘计划有广泛的群众基础。 我国北方地区,特别是平原地区,多数土地为适应灌溉得到了平整并有了一些田埂;黄土高原经过多年水土保持工作的治理, 特别是近几年的许多小流治理成果显著, 这都为池塘计划的实施打下了基础, 积累了可供借鉴的经验。 池塘计划基本上都是些“表皮工程”。它不会改变现有江河水系,也不会影响国家的大型水利规划建设。池塘计划的定向溢水措施,以及不改变现有江河水系的特点。它蓄得了就蓄,蓄不了就流。因此,池塘计划不会有任何风险。 池塘计划是一个系统工程,它的实施一般应从平整土地,修筑田埂入手,接着整修池塘,再就是沟渠和季节河改造成不等深。池塘计划又属结构化系统工程,它可以由小到大,由点到面,分小流域进行实施。它实施一点就可以受益一点,这也是池塘计划的又一个特点。 池塘计划道理简单,施工方便,无过高的技术要求,因此, 只要各级政府和水利部门予以重视、提倡、指导和扶持,就能很快的实施,发挥其效益和作用。 北京首都经济贸易大学 刘相奇 2007年3月修定稿 liuxq@cueb.edu.cn
附注: 1.池塘计划初稿于1993在“全国首届灾害科学综合理论研讨会”上发表。 2.池塘计划的应用之一 ——《池塘计划用于黄土高原的治理》一文,已于1992年收编在《第二次全国水土保持学术讨论会论文集》。