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重慶堰塘—沖沖田系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代水資源管理的啟示

2015-03-05 06:55戴芹芹王志芳
中國(guó)水利 2015年1期
關(guān)鍵詞:蓄水水田梯田

戴芹芹,王志芳

(1.浙江省寧波市鄞州區(qū)東吳鎮(zhèn)人民政府,315113,寧波;2.北京大學(xué)建筑與景觀設(shè)計(jì)學(xué)院,100080,北京)

近年,我國(guó)暴雨不斷,洪澇災(zāi)害頻發(fā),造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。在面臨“水太多”問(wèn)題的同時(shí),我們也面臨著嚴(yán)重的水資源短缺難題,地下水資源枯竭、干旱頻發(fā)的報(bào)道也屢見(jiàn)不鮮。這一切都與城市建設(shè)過(guò)程中水資源管理理念和方式出現(xiàn)的問(wèn)題相關(guān)。古人在長(zhǎng)期與水旱災(zāi)害的斗爭(zhēng)過(guò)程中,積累了豐富的水資源管理經(jīng)驗(yàn),形成了獨(dú)特的地方知識(shí),應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)這部分知識(shí)的研究,來(lái)服務(wù)與指導(dǎo)現(xiàn)代的水資源管理。以重慶為研究區(qū),從水資源管理的角度對(duì)堰塘—沖沖田系統(tǒng)進(jìn)行分析,剖析其中的生態(tài)智慧,供各地在城鎮(zhèn)發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)過(guò)程中借鑒,以妥善管理水資源、保護(hù)環(huán)境。

一、研究區(qū)域與方法

1.區(qū)域特征與問(wèn)題

重慶洪災(zāi)頻發(fā)、水資源短缺,同時(shí)面臨著排水與蓄水的雙重水資源管理難題。這些難題既是城市化發(fā)展的結(jié)果,也受制于當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境特征。重慶地勢(shì)起伏大,層狀地貌明顯,以山地、丘陵為主,喀斯特地貌分布廣泛。這里雨量充沛,年平均降水量1 000~1 350 mm,但降水集中,月際變化大,降水主要集中在4—8月,約占全年降水總量的72.8%,且多為雷陣雨、大雨、暴雨。較大降水天氣過(guò)程多集中在6月中旬到7月上旬,干旱多發(fā)生在7月下旬到8月下旬的相對(duì)較短時(shí)段。以上降水特點(diǎn),形成重慶地區(qū)冬季干、春少雨,夏多暴雨、旱澇交替的氣候規(guī)律。這樣的氣候特點(diǎn)給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如何減輕洪澇災(zāi)害又有效地留住雨水,是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須解決的一個(gè)難題。

2.資料收集與方法

圖1 堰塘—沖沖田系統(tǒng)示意圖

通過(guò)田野調(diào)查、文獻(xiàn)閱讀,了解場(chǎng)地的環(huán)境特點(diǎn)和自然環(huán)境數(shù)據(jù)。以Google地圖、GPS輔助,采用鄉(xiāng)土地圖法進(jìn)行地方水資源管理知識(shí)的挖掘,深入剖析堰塘—沖沖田系統(tǒng)形成的理念與方法,并通過(guò)GIS水文分析,對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

二、堰塘—沖沖田系統(tǒng)概述

為了最大限度儲(chǔ)藏、利用降水,且免受山洪威脅,重慶地區(qū)逐漸形成了一套龐大的堰塘—沖沖田系統(tǒng),它可以有效地綜合解決雨水蓄滯和雨洪安全的難題。

這套系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu):將水田順著徑流路徑布置于丘麓坳谷,旱田分布于兩側(cè)的丘坡,房屋建于丘頂和中上丘坡。這種順丘麓坳谷逐層開(kāi)墾而成的水田被當(dāng)?shù)厝私凶鳑_沖田。在沖沖田上游洼地內(nèi)修筑塘庫(kù),雨季蓄積雨水,旱季利用地勢(shì),順著沖沖田進(jìn)行自流灌溉。降雨時(shí),雨水沿坡地順勢(shì)依次匯于堰塘、沖沖田,集于河溝,最后匯入江河(見(jiàn)圖1),在做到有效蓄水的同時(shí),保證了排水的通暢。

本文將這種丘陵地區(qū)特殊的水資源管理和利用系統(tǒng)叫作堰塘—沖沖田系統(tǒng),它廣泛分布于重慶山區(qū)的大部分農(nóng)村地區(qū),形成了獨(dú)特的地方景觀。依靠沖沖田的位置,可以快速有效地識(shí)別出場(chǎng)地的徑流路徑及分水嶺的位置。

1.組成要素

堰塘—沖沖田系統(tǒng)由沖沖田多級(jí)系統(tǒng)和大量小型的堰庫(kù)群所組成。

(1)沖沖田

圖2 正沖、側(cè)沖示意圖

沖沖田是丘陵地區(qū)沿丘麓坳谷逐層開(kāi)墾的農(nóng)田,根據(jù)位置不同分為正沖、干沖(也稱(chēng)側(cè)沖)(見(jiàn)圖 2)和沖口。正沖即坳谷正中較易匯水的水田,是場(chǎng)地的徑流區(qū);側(cè)沖則指正沖兩側(cè)具有一定坡度,不易匯水的旱田,正沖和側(cè)沖的交界線(xiàn)即流域中的高地區(qū)和徑流區(qū)的交界線(xiàn)。沖口是指兩條或多條沖沖田的交匯點(diǎn)。

(2)塘庫(kù)群

為了保證場(chǎng)地用水,重慶多年來(lái)形成了冬囤水田保水稻栽秧插、堰塘保滲灌、水庫(kù)做后盾抗伏旱的格局。重慶山丘毗連,農(nóng)田分散,水利建設(shè)多以小型為主,小者建堰塘(也稱(chēng)山灣塘),大者修小水庫(kù),形成塘庫(kù)群蓄水。

堰塘:山區(qū)或丘陵地區(qū)修筑的一種小型蓄水塘,是重要的農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水來(lái)源。

冬囤水田:能就地蓄水、就地灌溉的水田,因?yàn)槎焯镏行钏妹6谒锱c工程蓄水(如堰塘、水庫(kù))互為調(diào)節(jié),減少水在灌溉渠道中的流失、滲漏、蒸發(fā)等,客觀上增加了工程蓄水效益。

2.塘庫(kù)群空間位置的選擇

塘庫(kù)群的選址必須滿(mǎn)足3個(gè)條件:①具有天然洼地;②高地勢(shì),能利用地形優(yōu)勢(shì)形成自流灌溉;③地質(zhì)巖性適合,土壤的保水性好,地下沒(méi)有地縫。因此,塘庫(kù)群的位置一般都處于流域高處的洼地,在雨水匯入沖沖田之前就對(duì)雨水進(jìn)行收集。通過(guò)與GIS水文模擬的徑流對(duì)照,水庫(kù)主要位于場(chǎng)地的4級(jí)徑流區(qū),大堰塘位于5級(jí)徑流區(qū),大量的小堰塘處于場(chǎng)地的6、7級(jí)徑流區(qū)。這種堰塘—沖沖田的時(shí)空組合有利于利用地形完成排水、蓄水兩大任務(wù)。

3.宏觀、中觀、微觀系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)

處于4、5、6級(jí)徑流區(qū)的塘庫(kù)群,實(shí)際上是從宏觀、中觀、微觀等3個(gè)空間層次形成了水資源管理的相互協(xié)調(diào)機(jī)制。雨水先后匯于堰塘、水庫(kù),他們的容量、服務(wù)半徑、抗旱性、調(diào)蓄能力依次擴(kuò)大。干旱時(shí)節(jié),水庫(kù)成了農(nóng)業(yè)灌溉的最后一道防線(xiàn)。

由水庫(kù)、堰塘、冬囤水田所組成的塘庫(kù)群格局,是一套與當(dāng)?shù)貧夂?、地形、用水、需水量緊密結(jié)合的灌溉系統(tǒng),它們相互補(bǔ)充、相互協(xié)調(diào),維系著這個(gè)區(qū)域的用水平衡,共同塑造著大地景觀;同時(shí)也是重要的雨洪水源頭控制設(shè)施。

三、堰塘—沖沖田系統(tǒng)的生態(tài)適宜性

1.土壤適宜性

重慶土壤由巖石風(fēng)化而成,山坡多頁(yè)巖風(fēng)化不完全的棕紫泥土保水性差,不宜種植水稻。山坡上的土壤受到雨水侵蝕,沖刷而下的泥沙在坳谷沉淀形成土壤淤積區(qū)。這一“上蝕下淤”的地貌過(guò)程,使得山麓坳地淤積形成了土壤養(yǎng)分和蓄水性都較好的水稻土。依山谷逐層開(kāi)墾水田,其土壤最適宜水稻生長(zhǎng),再加上農(nóng)田中的田埂、沉沙池等的作用,使隨著雨水流失的土壤能更好地保留在田地中,起到水土保持的作用。

2.地形、動(dòng)力適宜性

將沖沖田與塘庫(kù)群沿著徑流路徑布置,其中沖沖田位于低地,塘庫(kù)群位于高地,可以進(jìn)行自流灌溉,解決灌溉動(dòng)力的問(wèn)題。

3.排水、用水適宜性

山麓坳谷匯集大量雨水很容易產(chǎn)生內(nèi)澇,受到排水問(wèn)題的嚴(yán)重困擾。將受雨水沖刷、滯蓄影響較小,同時(shí)用水需求大的水田安排在降雨時(shí)匯洪排流的山麓坳地,用田埂將雨水圍留在水田中,在保證水田用水的同時(shí)還保證了山坡、坡頂?shù)姆课菝馐苌胶槲:?,削弱下游洪峰峰值。沖沖田系統(tǒng)不但是當(dāng)?shù)氐呐藕橄到y(tǒng),每年4—10月,水田都要蓄積40 cm高的水量,因此它也是重要的源頭蓄水設(shè)施。

四、堰塘—沖沖田系統(tǒng)的水資源管理智慧

1.暴雨管理與灌溉相結(jié)合

堰塘—沖沖田系統(tǒng)充分考慮暴雨控制和灌溉需求,國(guó)外大量LID、BMP研究中雨洪水控制措施在很大程度上與堰塘、沖沖田的構(gòu)建模式相一致,具有3個(gè)特點(diǎn):①源頭收集暴雨水,起到了蓄滯雨水的作用;②零能耗自流灌溉,是綠色、可持續(xù)的灌溉設(shè)施;③徑流路徑最長(zhǎng)化,可以將暴雨水最大限度地儲(chǔ)存、吸收在水田內(nèi),減小暴雨的峰值,推遲峰值來(lái)臨的時(shí)間,減小暴雨對(duì)下游的沖擊和下游洪澇發(fā)生的可能性。

2.灌溉系統(tǒng)與地下水系統(tǒng)相結(jié)合

水庫(kù)、堰塘、水田是重要的地下水補(bǔ)給區(qū)。雨水收集在堰塘、水田后,慢慢下滲,以地下徑流的方式慢慢地補(bǔ)給地下水和河流的基流。

3.暴雨管理與凈化系統(tǒng)相結(jié)合

堰塘、沖沖田不僅是雨洪管理的重要設(shè)施,還能起到消納、降解和吸附污染物的重要作用,是重要的凈化設(shè)施。國(guó)外大量LID、BMP研究中非點(diǎn)源污染控制措施在很大程度上與堰塘—沖沖田的構(gòu)建模式相一致。

五、與其他地區(qū)傳統(tǒng)水資源管理模式的區(qū)別

1.與中國(guó)古城水資源管理模式的區(qū)別

中國(guó)古城防洪系統(tǒng)采用城墻、壕池、城內(nèi)溝渠、排水管道等措施綜合管理雨洪,采用“防、導(dǎo)、蓄、高、堅(jiān)、護(hù)、管、遷”的古城防御方略,由障水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、調(diào)蓄系統(tǒng)、交通系統(tǒng)組成,一般具有軍事防御與排水、排澇兩大綜合功能。防洪體系的設(shè)計(jì)因地制宜,用水之利,避水之害,根據(jù)地形的不同,具體表現(xiàn)形式也不一樣。比如黃泛平原古城就保留了大面積的坑塘、湖面,而江南水城的特色則是發(fā)達(dá)的城市水網(wǎng)。堰塘—沖沖田系統(tǒng)是針對(duì)丘陵地形,基于農(nóng)業(yè)需求發(fā)展起來(lái)的,它缺少古城防洪系統(tǒng)的軍事防御功能,僅以蓄水、灌溉、排澇功能的最大化為目的。

2.與濕潤(rùn)區(qū)水資源管理模式的區(qū)別

濕潤(rùn)區(qū)的水資源管理以防洪排澇為主,主要以大面積的水體、水塘、運(yùn)河及灌溉系統(tǒng)為主,隨著地形的變化表現(xiàn)出不同的形態(tài)。比如圩田就是江南人民為適應(yīng)潮水的大幅度漲落而創(chuàng)造的一種農(nóng)田開(kāi)發(fā)的獨(dú)特形式。

濕潤(rùn)區(qū)梯田是濕潤(rùn)區(qū)山地地區(qū)的一種主要的水資源管理模式,分為沿等高線(xiàn)梯田、方形梯田、山腳梯田、魚(yú)梁堰梯田等多種形式,尤以等高線(xiàn)梯田最為常見(jiàn)。與重慶地區(qū)堰塘—沖沖田系統(tǒng)沿著徑流路徑而建不同,等高線(xiàn)梯田系統(tǒng)沿山脊線(xiàn)整坡開(kāi)發(fā)。濕潤(rùn)地區(qū)常年降雨豐富,梯田是對(duì)土地與水源的最大化利用。沿著徑流路徑布置的堰塘—沖沖田是為了在收集雨水的同時(shí),解決瞬時(shí)暴雨所導(dǎo)致的排水問(wèn)題,避免房屋建筑等受到山洪的沖擊。

3.與干旱區(qū)水資源管理模式的區(qū)別

在干旱地區(qū),收集雨水、防止蒸發(fā)是水資源管理的重點(diǎn),干旱區(qū)以蓄水系統(tǒng)為核心,各種儲(chǔ)水設(shè)施、引水設(shè)施構(gòu)成干旱區(qū)水資源管理的主要手段。旱梯田是缺水的丘陵區(qū)、山區(qū)常見(jiàn)的水資源管理模式,人們通過(guò)改造地形達(dá)到滯水、蓄水的目的。

基于地方知識(shí)的傳統(tǒng)雨洪管理模式受當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒔涤觐?lèi)型、地形地貌等因素的影響較大,都是因地制宜地解決當(dāng)?shù)厮畣?wèn)題,每一種傳統(tǒng)的雨洪管理模式都有其特點(diǎn)和局限性。濕潤(rùn)區(qū)以防洪排澇為核心,干旱區(qū)以雨水收集及防治蒸發(fā)為核心,平原、丘陵、山區(qū)、沿海地區(qū)又由于地形的不同,表現(xiàn)出不同的水景觀特點(diǎn)。山地梯田是干旱區(qū)和濕潤(rùn)區(qū)都會(huì)采取的景觀形式。

堰塘—沖沖田,既有別于旱梯田,也與濕潤(rùn)區(qū)梯田不同,它不是單一的適應(yīng)干旱或濕潤(rùn)氣候的水資源管理模式,而是應(yīng)對(duì)干濕交替氣候所產(chǎn)生的獨(dú)特的水資源管理模式。分散式的堰塘、水庫(kù)等小型集水洼地體現(xiàn)了對(duì)干旱氣候的適應(yīng),同時(shí)沿徑流路徑開(kāi)墾的農(nóng)田不僅是對(duì)干旱的一種適應(yīng),也是對(duì)瞬時(shí)暴雨的一種適應(yīng),成為主要的泄洪道。

六、堰塘—沖沖田系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代水資源管理的啟發(fā)

1.尊重場(chǎng)地,遵從自然

我國(guó)現(xiàn)行的城市建設(shè)往往忽略場(chǎng)地現(xiàn)狀,很多對(duì)維護(hù)場(chǎng)地的健康和安全具有重要意義的地方元素、針對(duì)性的適應(yīng)方式隨著城市化的進(jìn)程被瞬間抹平,如在高地挖湖,將堰塘填平,城市給排水過(guò)多地依賴(lài)工程措施,造成湖泊靠人工水利工程補(bǔ)給,下雨時(shí)積澇成災(zāi)等嚴(yán)峻的生態(tài)問(wèn)題,給城市供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)都造成極大的壓力。

堰塘—沖沖田系統(tǒng)各組成元素的選址,完全尊重并依賴(lài)高低起伏的山地地形。古代人清楚地意識(shí)到,山地地形在增加了瞬時(shí)徑流量大、蓄水難問(wèn)題的同時(shí),也為解決這個(gè)難題提供了良好的地形條件與契機(jī),遵從并加以利用是古代人解決水資源管理難題的不二法則。堰塘—沖沖田系統(tǒng)的布局法則,應(yīng)該運(yùn)用到現(xiàn)代城市建設(shè)中來(lái),將受雨洪影響較小的城市綠地布于山麓坳谷,將建設(shè)用地布于高地,將原有的堰塘化為城市的水景和灌溉水源,使新建的城市能夠維持場(chǎng)地原有的匯流方式,利用綠地系統(tǒng)來(lái)削減雨洪水,并保證其他區(qū)域的安全。借鑒地方智慧來(lái)幫助我們對(duì)土地利用的區(qū)域地點(diǎn)做出明智的選擇和判斷,以杜絕潛在的威脅。

2.多功能,分散處理

我國(guó)現(xiàn)行的綠地、水利、水景建設(shè),功能單一,規(guī)模大,對(duì)場(chǎng)地原有的景觀過(guò)程破壞大。如水景觀建設(shè),往往單一滿(mǎn)足觀賞需求,較少與雨水收集、地下水下滲、綠地灌溉等功能結(jié)合起來(lái)。古人由于無(wú)法克服長(zhǎng)距離、高落差所引起的運(yùn)輸問(wèn)題,面對(duì)分散的灌區(qū),采用了小而分散的、多層次的蓄水系統(tǒng),并且巧妙借助了地形,利用重力形成自流灌溉。這些建在徑流始端的小而分散的塘庫(kù)群維持了場(chǎng)地原有的水文過(guò)程,盡量減少建設(shè)對(duì)場(chǎng)地的水文過(guò)程、河流生態(tài)的破壞,并且起到了源頭控制雨洪水、通過(guò)下滲緩慢補(bǔ)給下游徑流的作用。系統(tǒng)每個(gè)組成元素不是單一功能,而是多功能、復(fù)合型的,是對(duì)場(chǎng)地水文過(guò)程的綜合干預(yù),整個(gè)系統(tǒng)綜合考慮了下滲、排水、蓄水等問(wèn)題。

我國(guó)幅員遼闊,自然、地理、社會(huì)環(huán)境復(fù)雜,不能指望一種方法可以適用于所有地區(qū)、解決所有地區(qū)的水問(wèn)題。研究基于地方知識(shí)的水資源管理模式,有助于我們找到新型雨洪管理理念的本土化實(shí)踐方式。

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