水庫上游小流域規劃建設思路探析

時間:2022-09-17 03:02:49

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水庫上游小流域規劃建設思路探析

摘要:以北京市境內密云水庫上游小流域為例,梳理了小流域建設情況,分析存在問題及建設原則,并運用空間分析及群眾座談等手段,科學選取了規劃治理區域,并針對具體問題提出了工程和管理措施,為小流域規劃治理提供借鑒。

關鍵詞:密云水庫;生態清潔;小流域

密云水庫是首都北京重要的地表水源地,事關城鄉安全供水、城市平穩運行、市民安居樂業和經濟社會可持續發展,在保障水源安全方面發揮著重要作用[1-3]。特別是2014年后,密云水庫還承擔了南水北調來水的調蓄任務,密云水庫水源地保護對于保障首都水源安全、水源地生態保護對保障首都水源安全及北京市生態和城市可持續發展具有不可替代的作用。

1北京市密云水庫上游基本情況

北京市境內密云水庫上游流域面積3512km2,主要河流有白河、天河、黑河、湯河、菜食河、潮河、白馬關河、牤牛河、安達木河等。共有小流域179條,截至2018年底,共建成生態清潔小流域94條,未治理小流域85條。上游涉及22個鄉鎮、397個行政村,總人口20.1萬人。根據2018年水土流失動態監測數據,水土流失總面積595km2。

2規劃治理原則

2.1統籌兼顧的原則。綜合考慮規劃設計、工程建設、運行管護等生態清潔小流域建設全過程;統籌農村污水處理、垃圾收集處置、美麗鄉村建設等其他相關工程,綜合施策。2.2保護優先的原則。按照生態修復、生態治理、生態保護“三道防線”的思路,優先實施自然恢復。生態紅線面積占到70%以上的小流域、以及坡度大于25°的區域,原則上不安排工程措施,以封禁保護、自然修復為主。2.3突出重點的原則。優先實施主要河流沿線、面源污染嚴重、水土流失嚴重、污水垃圾污染突出、人口密度較大、地方政府和群眾積極性高的小流域。2.4按需投資的原則。針對小流域內點、面源污染狀況、水土流失特點等實際情況,根據山水林田湖草系統保護綜合治理的思路,按照“缺什么補什么”的原則,打破以往65萬/km2的標準,有針對性地采取措施,實施按需投資。

3規劃治理區域現狀分析

通過分析生態紅線、淺山區、密云水庫二級保護區、重要主要河流沿線及村莊治污情況與小流域的關系,確定規劃治理重點區域[4-5]。3.1生態紅線與小流域的關系。生態紅線和坡度在25°以上區域是本次規劃優先保護區域,應充分借助自然力量,減少工程干預,以生態保護和修復為主。小流域內生態紅線面積1819.2km2,為喇叭溝門生物多樣性維護、延慶北部生物多樣性維護、軍都山水源涵養與水土流失防治、密云水庫上游水源涵養、北京東部水源涵養與水土保持和重要河流濕地生態保護紅線6種類型,占總面積51.8%。3.225°坡與小流域的關系按照北京市水保條例要求,坡度在25°以上區域要進行封禁保護。運用Arcgis軟件提取北京市DEM坡度圖并進行重分類,未治理小流域坡度在25°以上面積294.1km2,占總面積20%。3.3淺山區與小流域的關系。淺山區是山區、平原生態系統的交錯區,是首都最重要的水源涵養地和生態屏障,淺山區人為擾動較大,水土流失嚴重,作為規劃水土流失治理的重點。未治理小流域中,淺山區小流域有24條,總面積421.9km2。3.4密云水庫二級保護區與小流域的關系。密云水庫二級保護區直接影響密云水庫水質,是治理重點。二級保護區范圍涉及到的14條小流域尚未達到生態清潔小流域標準,總面積236.9km2。3.5主要河流沿線與小流域的關系。9條主要河流沿線未治理小流域有66條,總面積1158.7km2,該66條小流域是入河污染物影響重要區域,優先安排治理任務。3.6小流域內村莊污水情況。未治理小流域內有28條小流域內未建污水處理設施,盡快與村莊污水治理三年行動實施方案對接,加快治理進度。3.7小流域影響因素綜合分析。生態紅線面積大于70%的小流域原則上不安排工程措施以封育保護為主,如地方政府和群眾反映強烈,環境亟需治理,可適當考慮;小流域內生態環境良好,已達到清潔標準,本次規劃不安排治理任務。對生態紅線、淺山區、密云水庫二級保護區、重要河流沿線及村莊治污情況5種因素進行賦值,重點考慮地方政府和群眾意愿,優先安排影響因素多、地方政府和群眾意愿強烈、綜合打分高的小流域。

4主要技術措施

4.1生態河流治理技術。主要河流沿線小流域以點面源污染防治為主,通過開展植草溝及植被緩沖帶建設、水系連通、生態岸線修復、生物多樣性恢復、入河入庫口濕地建設等措施,減少村莊、農田排水對密云水庫水質影響,減少入庫污染物,切實改善密云水庫水質[6-10]。4.1.1防洪空間擴展技術。進行洪峰流量計算,保證拓展后的河流達到防洪目標的要求;一般包括河堤改移、生態護岸、河流水文地貌構建和親水措施等;改移后的河堤線應該蜿蜒自然,避免直線化,盡量采取緩坡植物護岸的形式,選用當地的鄉土植物種;坡腳水流易沖刷的部位可采取碼石、活體柳木樁或喬灌木護腳;河床地形應自然多樣,急流、緩流、深潭、淺灘和島嶼共存,構建小水位時徑流聯通的子槽,子槽應蜿蜒自然;在急流、深潭和子槽凸凹易沖刷部位采取碼石護坡腳;常水位以上高程部位可點綴種植少量喬木,增加景觀效果;可修建汀步等親水步道,北方由于凍脹等問題,不建議修建混凝土不道。4.1.2河流水質改善技術。主要包括截污、清除溝道垃圾及在溝道兩岸配置植物過濾帶等。4.1.3河流水文地貌修復技術。恢復溝道平面與斷面形態多樣性,恢復多樣的生存與棲息環境。溝道形態宜寬則寬、宜彎則彎,蜿蜒自然,深潭、淺灘、急流和緩流交替出現,溝床微地形起伏多樣。防洪空間足夠大時,可配置溝道子槽,并盡量恢復子槽自然蜿蜒。在有常流水的溝道,宜利用水流自然的沖刷淤積變化實現水文地貌多樣性修復。盡量自然恢復植被,創造適宜自然植被恢復的水土條件,給自然植被的自我修復留時間,適應當地的水、土、氣條件,維護成本低。4.1.4河流連通性修復技術。河流縱向連續性技術主要對橫向攔水建筑物的拆除或改建,一般將露出河床部分的漿砌石拆除或降低高度,改為透水的碼石散水壩形式,散水壩在上下水位之間要形成緩坡,壩上設計小水位時的流水子槽。根據河流流速,確定單塊石頭的大小,位于上游的石塊要大于下游的石塊,碼放要自然,自然塊石咬合碼砌。多座攔水壩同時改造時,相鄰兩座散水壩上子槽的位置要錯開,實際形成整段河道蜿蜒曲折的子槽,在子槽的凹凸部位要碼石防沖。河流橫向連通性修復技術開發與整合了柳樁碼石護岸、碼石護岸、硬質邊坡綠化、坡腳碼石防護和堤腳堤坡穩定等多項生態護岸技術。4.2水土流失與面源污染防治技術。水土流失嚴重的小流域以面源污染防治和土壤侵蝕模數控制為主,開展生態治理工程,有效控制水土流失[11-13]。利用RUSLE模型模擬的方法,確定了密云水庫水源地2000—2016年間時空分布特征,確定了8°~25°坡度為水土流失關鍵源區,土地利用是影響關鍵源區的主導因素,坡地經濟林下水土流失對關鍵源區貢獻可達54%,是密云水庫水源地坡面水土流失防控的重點核心,其中板栗林可占經濟林面積的80%,是密云水庫水源地水土流失防控的重中之重。(1)水平林地(0~5°)水土流失防治:水平林地土壤侵蝕模數466.8t/(km2•a),屬于輕度水土流失,且林下土壤肥沃,加上板栗林郁閉度較小,因此在考慮生態環境的基礎上,應充分利用土地資源。采用林糧復合模式,選擇具備水保效益的農作物,發掘其經濟效益,以耕代撫。防控關鍵技術為林糧復合模式,選擇病蟲害少、土地覆蓋率高、不用或少用農藥的農作物進行輪作,盡量減少施肥量,并盡量使得作物的生長季節與降水期同步,降低庫區面源污染。(2)緩坡林地(5°~8°)水土流失防治:緩坡林地土壤侵蝕模數為1166.5t/(km2•a),屬于輕度侵蝕。由于坡度較緩,治理難度小,該區以工程措施為主,植物措施為輔。該區土壤較為肥沃,在有效防治水土流失的基礎上可以盡可能的發揮土地的作用,生態效益與經濟效益兼顧。防控關鍵技術為工程措施(坡改梯措施+坡面蓄排水措施+修筑樹盤措施)+林藥復合模式。坡改梯措施:就地取材修成石坎梯田,一次性修筑為水平梯田。坡面蓄排水措施:在坡面增設水平截水溝、縱向排水溝、蓄水池、沉沙池等配套蓄排水工程,將坡面徑流分層攔截在水平截水溝內,經縱向主排水溝導出坡面。修筑樹盤措施:修筑樹盤即在每株板栗樹根部,增加板栗林下土層厚度、保水增肥、增產增收、減少水土流失的優點。林藥復合模式:種植具備水保功能,同時適應性較強的經濟作物。(3)較陡林地(8°~25°)水土流失防治:較陡林地土壤侵蝕模數為2533.3t/(km2•a),屬于中度侵蝕。該區土壤多為粗骨礫,土壤抗蝕性差,土地貧瘠,生產力低下,加上坡度較陡,土壤侵蝕治理難度大。由于水土保持工程措施在較陡坡上實施難度和成本將顯著增加,維護費用高,且土地的損失量大,因此該區不宜大面積推廣,主要應以植物措施為主,工程措施為輔。防控關鍵技術為工程措施(水平階帶狀防護)+植物措施(植物綠籬+林草復合模式)。水平階帶狀防護:水平階是山區沿等高線自上而下內切外墊,修成一外高里低的臺面,同時結合直坡型石坎截坡開階蓄滲技術,在土石山區、坡度較大的坡面上采用具有良好的蓄水保土的功能。植物綠籬:每兩行板栗林植株之間,種植一排陰性、半陰性低灌(叢)密植經濟植物,經過1~2年生長,形成一道水平植物綠籬屏障。林草復合模式:選擇具備良好水土保持功能以及可用于家禽家畜飼養的草本植物,在林下播撒或培育種植,待其生長到一定程度后(幼苗期不宜放牧),可將其刈割用以直接做牛羊等牲畜飼料,抑或加工為干粉后用作飼料。(4)陡坡林地(>25o)水土流失防治:陡坡林地土壤侵蝕模數為12160.9t/(km2•a),應封禁治理,逐步將板栗經濟林改為生態林。防控關鍵技術為封禁治理:對大于25o的板栗林地實行半封,即在林木主要生長季節實施封育,其它季節在不影響森林植被恢復的前提下,有計劃、有組織的進行采摘、割草等活動。植被快速生長,并有效成活是植被恢復的關鍵,可以采用生根粉、保水劑等來保障植被的成活率。4.3構建農戶“參與式”生態治理管理體系。保障農戶在“項目前期、工程實施、建后管護”全過程的參與,有效了提高了農戶參與的積極性,有效實現了生態保護和增收致富的雙贏[14-15]。4.3.1農戶參與項目前期決策與策劃。為持續促進密云水庫水源地生態治理工程和生態保護技術的順利實施,持續發揮生態治理效益,項目建設前期,引入農戶參與,對項目的決策與策劃提供了寶貴的建議。項目前期建設方案聽取項目所在地相關單位和個人的意見,方案確定后予以公布,在集體土地上建設的工程,與當地村民委員會和農戶協商一致,村委會和農戶可按照規定承接工程建設和設施管護等工作。4.3.2建立“四權一責”機制。為鼓勵農戶參與密云水庫水源地生態治理工程,構建了“四權一責”農戶參與的激勵機制,保障農戶在參與生態保護治理工程過程中的知情權、參與權、決策權、監督權,同時明確其管護責任,有效地調動了農戶參與水源地生態治理工程的積極性,有效地保障了生態保護關鍵技術的示范與應用。4.3.3基于農戶參與的流域運行管護。按照“誰受益、誰管護”的原則,明確管理責任單位和個人,簽訂管護協議,明確責任主體、管護標準、管護內容,落實管護責任。根據移交的工程措施,列出管護清單,作為管護對象。管護清單由項目建設單位、設計單位、監理單位、施工單位和管護責任主體共同填寫,報市級審批單位備案。管護清單內容包括工程措施名稱、單位、數量、管護責任主體、管護責任主體代表及聯系方式等。對于參與生態保護管理的村民委員會和農戶進行技術指導和培訓,安排專項資金選聘農戶為管護員進行管護,解決了工程重建設輕管理的問題,保證設施正常持續運行。

5結語

隨著生態清潔小流域建設制度體系的不斷完善,新時期水土保持工作對生態清潔小流域建設提出了更高的要求。小流域建設前期應充分做好分析評價工作,找到水土流失、點面源污染等方面的關鍵問題并提出治理措施,措施布局上應更多考慮過新技術和新方法,用生態的辦法解決生態的問題,提高生態清潔小流域建設科技含量,建設全過程要鼓勵農戶參與,保障農戶“四權一責”,特別是小流域建設完成后,應加強后期管護工作。

作者:劉可暄 王冬梅 常國梁 單位:1.北京林業大學 2.北京市水科學技術研究院