周連兄, 丁國棟?, 楊之恒, 李丹雄, 武亞南, 賽 碩, 王進輝
(1.北京林業(yè)大學水土保持學院,100083,北京;2.北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設計院有限公司,100083,北京)
生態(tài)清潔小流域建設是山區(qū)丘陵區(qū)治理水土流失、防治山區(qū)地質災害和改善生態(tài)環(huán)境的重要手段之一。黨的“十九大”提出必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念,作為生態(tài)文明建設的重要內容之一,生態(tài)清潔小流域建設將對改善生態(tài)環(huán)境、再造綠水青山起到極大的推動作用。
新的《中華人民共和國水土保持法》以法律形式提出應當建設清潔小流域,規(guī)定在飲用水水源保護區(qū)應開展清潔小流域建設,減少水土流失引起的面源污染,保護飲用水水源。《北京市水土保持條例》明確規(guī)定市和區(qū)、縣人民政府應當以小流域為單元,以控制土壤侵蝕、保護水源、預防和治理水土流失為重點,按照生態(tài)清潔小流域建設標準,綜合治理山、水、林、田、路,使流域范圍內水土資源得到有效保護和合理利用,溝道基本保持自然生態(tài)狀態(tài)。
國外小流域治理一般稱為流域管理,在歐洲起源于山地整治,奧地利、西德、西班牙、意大利等國很早就開展了大量小流域治理工作。流域管理在美國起源于水土保持運動[1]。美國水土保持事業(yè)起步早,法律法規(guī)體系完善,全方位制定了小流域調查、規(guī)劃、治理實施、資金管理、后期監(jiān)督、科學研究等相關規(guī)范[2],1982—2007年,美國農田水土流失減少43%,取得顯著成效[3]。澳大利亞在小流域治理中注重治理與經營措施相結合,以達到理想的土地生產力[4],日本于1928年創(chuàng)立砂防工學(即流域保全)[5],前蘇聯(lián)提出了山區(qū)流域治理措施體系,包括規(guī)劃經營措施、森林改良土壤措施、農業(yè)改良措施以及水利改良措施[6]。
自20世紀80年代以來,我國先后對上萬條小流域進行了綜合治理,逐步探索出適合我國實際的治理理念、治理措施及管理體系,取得了非常好的生態(tài)效益、社會效益和經濟效益[7]。隨著社會經濟的發(fā)展以及人民生活水平的提高,農村污水、垃圾、廁所等環(huán)境問題突出,成為小流域治理關注的重點問題。2003年北京市在全國首先提出“生態(tài)清潔小流域”治理模式,以水源保護為中心,構筑“生態(tài)修復、生態(tài)治理、生態(tài)保護”三道防線,堅持五同步治理,采取21項措施對污水、垃圾、廁所、溝道、環(huán)境進行同步治理。結合小流域地理位置及社會經濟特征、特色資源稟賦,拓寬小流域治理規(guī)劃思路[8],構建水源保護、綠色產業(yè)、休閑觀光、和諧宜居4種生態(tài)清潔小流域治理模式[9-10]。鼓勵和探索農民參與生態(tài)清潔小流域建設,并形成了管理機制,取得了良好效果[11]。經過多年實踐,生態(tài)清潔小流域建設取得了顯著的生態(tài)效益、經濟效益和社會效益。
基于北京市生態(tài)清潔小流域的成功治理經驗,2006年10月,水利部在全國范圍內發(fā)布《關于申報生態(tài)清潔小流域試點工程的通知》,在全國30個省(市、區(qū))的81個縣實施了生態(tài)清潔小流域試點工程,使得以改善生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境和人居環(huán)境為目標的生態(tài)清潔小流域治理體系開始在全國推廣[12-13],在水利部、地方各級政府、水利及水土保持部門的大力推動下取得了明顯成效。2008年北京市在全國率先發(fā)布并實施了DB11/T548—2008《生態(tài)清潔小流域技術規(guī)范》,使生態(tài)清潔小流域步入規(guī)范化治理[14]。2011年《中共中央國務院關于加快水利改革發(fā)展的決定》明確提出實施農村河道綜合整治,大力開展生態(tài)清潔型小流域建設,標志著生態(tài)清潔小流域建設開始進入大規(guī)模的實踐應用階段[15]。在區(qū)域協(xié)同發(fā)展的背景下,生態(tài)清潔小流域治理也逐步邁向協(xié)同治理的道路,實現上下游溯源治理,共同獲益。
經過十幾年的探索與實踐,生態(tài)清潔小流域建設理念和技術日臻成熟,制度更加完善,治理模式更加豐富,生態(tài)清潔小流域建設從業(yè)者積累了豐富的治理經驗。
新常態(tài)下,黨中央對生態(tài)文明建設日益重視,對生態(tài)清潔小流域治理也提出了更高要求,要求樹立尊重自然、順應自然、保護自然的理念,把生態(tài)文明建設放在突出位置[16-17],通過建設生態(tài)清潔小流域,改善生態(tài)環(huán)境,使其水土保持和生態(tài)涵養(yǎng)價值得到充分發(fā)揮,真正實現綠色節(jié)能發(fā)展戰(zhàn)略[18]。當前我國生態(tài)清潔小流域治理措施體系及技術已十分成熟,成效顯著,北京生態(tài)清潔小流域治理處于領先位置。
燕山山脈中段包括河北張承地區(qū)以及北京北部的廣大地區(qū),是北京重要的水源地和水源涵養(yǎng)區(qū),眾多河流發(fā)源或流經此地,最后進入北京。該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的好壞關系到北京的水源安全,開展生態(tài)清潔小流域建設有助于改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,保障首都水源安全,推動生態(tài)文明建設以及京津冀協(xié)同發(fā)展。
2014年2月26日,習近平總書記在北京主持召開座談會,聽取京津冀協(xié)同發(fā)展工作匯報,強調實現京津冀協(xié)同發(fā)展,是一個重大國家戰(zhàn)略[19]。同時指出“張家口、承德兩地要定位于京津冀水源涵養(yǎng)功能區(qū),同步考慮解決京津周邊貧困問題”。燕山山脈中段的張承地區(qū)與京津地區(qū)協(xié)同開展生態(tài)清潔小流域治理是京津冀協(xié)同發(fā)展的重要舉措之一。
黨的“十八大”從新的歷史起點出發(fā),做出“大力推進生態(tài)文明建設”的戰(zhàn)略決策,強調把生態(tài)文明建設放在突出地位,融入各方面建設全過程,努力建設美麗中國,實現中華民族永續(xù)發(fā)展[20]。黨的“十九大”要求推進綠色發(fā)展,著力解決突出環(huán)境問題,加大生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)保護力度,改革生態(tài)環(huán)境監(jiān)管體制。小流域的生態(tài)文明建設,尤其是農村地區(qū)、河流、水庫上游地區(qū)的小流域治理效果直接影響我國生態(tài)文明建設的成效[21]。作為北京和天津地區(qū)重要的水源地和水源涵養(yǎng)區(qū),燕山山脈中段建設生態(tài)清潔小流域,改善生態(tài)環(huán)境尤為重要。
流域是一個相對完整的生態(tài)和地理單元,從整體上來看,上下游生態(tài)環(huán)境同時影響著整個流域的生態(tài)環(huán)境,如果僅對下游進行治理而上游不采取有效措施,則整個流域的生態(tài)環(huán)境難以得到整體改善,下游治理成果也將功虧一簣。燕山山脈中段河北張承地區(qū)與北京和天津相鄰,眾多河流從河北流入京津地區(qū)。作為同一流域單元和水資源系統(tǒng),對跨京津冀地區(qū)的流域進行上下游溯源治理,構建水源保護和水土流失防治體系,最終實現生態(tài)清潔小流域建設目標[22],是改善流域整體生態(tài)環(huán)境,保障下游水質安全的必然要求。
安純溝小流域地處燕山山脈中段,位于河北省承德市灤平縣,蒙古高原與冀北山地過渡帶。在大力推動生態(tài)文明建設和京津冀協(xié)同發(fā)展的大環(huán)境下,建設安純溝生態(tài)清潔小流域對于改善燕山山脈中段生態(tài)環(huán)境,保護首都水源尤為必要,同時也對燕山山脈中段生態(tài)清潔小流域建設起到良好的示范作用。
安純溝小流域位于河北省灤平縣西北部,屬于海河流域北三河水系,地處潮白河上游,是密云水庫的重要水源地,流域面積115.2 km2。
流域內地勢自西北向東南傾斜。地形屬侵蝕構造-侵蝕堆積地貌類型,屬于中、低山丘陵區(qū),海拔在400~650 m之間。
流域內成土母質為基性巖類殘積坡積物,土壤為棕壤、褐土、草甸土3個土類。其中棕壤為本流域地帶性土壤,面積最大,約占總面積的69%。耕地土層厚度約20~50 cm。
流域地處內陸,氣候類型為半干旱半濕潤、大陸性季風型山地氣候,年平均氣溫8.3 ℃,多年平均降水量約501 mm,多年平均蒸發(fā)量約1 018 mm。流域內降水、徑流時空分布不均勻。
流域內自然植被類型為暖溫帶落葉闊葉林和溫帶針闊混交林,林草植被覆蓋率約為55%。主要喬木為油松(Pinustabuliformis)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、遼東櫟(Quercuswutaishanica)、側柏(Platycladusorientalis)、楊樹(Populus)、山杏(Armeniacasibirica)、刺槐(Robiniapseudoacacia)等,草本主要為黃背草(Themedajaponica)、披堿草(Elymusdahuricus)、鐵桿蒿(Tripoliumvulgare)等,經濟林主要為蘋果(Maluspumila)、杏(Armeniacavulgaris)、海棠(Malusspectabilis)等。
安純溝小流域涉及安純溝門鄉(xiāng)和平坊鄉(xiāng)2個滿族鄉(xiāng),包括安純溝門村、曹營村、西楊樹溝門村、十八盤村、項柵子東營村、騾子溝門村、上瓦房村、桑園村、西雙柵子村、李柵子村和小白旗村11個行政村,總面積1萬1 463 hm2,其中林業(yè)用地占83.1%,農業(yè)耕地占5.9%,種植業(yè)是該流域經濟收入的重要來源??側丝?萬3 508人,3 859戶,農民年均純收入1 591元。
安純溝小流域總面積為115.2 km2,其中水土流失面積34.98 km2,占流域總面積的30.36%,水土流失類型以水力侵蝕為主。流域內坡耕地平均坡度較大,土層較厚,遇暴雨表土大量流失,導致坡耕地產量下降。小流域內坡陡流急,受中、小尺寸天氣系統(tǒng)影響,常出現短歷時、高強度暴雨、大暴雨,極易暴發(fā)山洪,引發(fā)局部滑坡和泥石流等山地災害。
安純溝小流域位于燕山山脈中段,潮河流域內,屬于密云水庫飲用水水源地上游,根據流域功能定位及存在的問題,參照SL 534—2013《生態(tài)清潔小流域建設技術導則》、北京市DB11/T 548—2008《生態(tài)清潔小流域技術規(guī)范》并結合流域實際情況確定建設目標(表1)。
根據生態(tài)清潔小流域治理三道防線劃分新思路,以保護水源為中心,將小流域劃分為生態(tài)修復區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護區(qū)。
5.2.1 生態(tài)修復區(qū) 生態(tài)修復區(qū)是三道防線中的第一道防線,位于遠山中山及人煙稀少地區(qū),人為活動較少,沒有開發(fā)建設及大規(guī)模的農業(yè)生產活動等人為干擾。對應地貌部位為上部坡面及山頂,土地利用類型以林地為主,植被蓋度>30%,一般情況下其坡度多在25°以上。土壤侵蝕形式以溝蝕和重力侵蝕為主。
5.2.2 生態(tài)治理區(qū) 位于山麓、坡腳等農業(yè)種植區(qū)及人類活動頻繁的農區(qū),主要為坡中、坡下及灘地,土地利用類型以耕地和建設用地為主,植被蓋度>10%,一般情況下其坡度要小于生態(tài)修復區(qū)的地面坡度,土壤侵蝕以面蝕和溝蝕為主。
5.2.3 生態(tài)保護區(qū) 位于河(溝)道兩側及周邊,對應地貌部分為河(溝)道及灘地,土地利用類型有水域、未利用地和草地,植被蓋度<30%,坡度較為平緩,土壤侵蝕形式以面蝕、溝蝕和河岸崩塌等重力侵蝕為主。
根據水土流失、水污染規(guī)律和因害設防的原則,按生態(tài)清潔小流域建設功能區(qū)提出安純溝生態(tài)清潔小流域治理措施的配置方案。
5.3.1 生態(tài)修復區(qū) 生態(tài)修復區(qū)以自然修復為主,通過劃定封禁保護區(qū)范圍和采取適當撫育措施,提高區(qū)域植被覆蓋度和水源涵養(yǎng)能力,實現防洪和生態(tài)環(huán)境改善的源頭防護。為了保持自然和諧的狀態(tài),做到工程與環(huán)境的統(tǒng)一協(xié)調,不使用任何攔護措施,只在山路入口或明顯地段設置封禁標牌,標志牌選用預制水泥塊石結構。設置封禁治理范圍26.2 km2,封禁標牌5塊,配備管護員11人。
5.3.2 生態(tài)治理區(qū) 生態(tài)治理區(qū)以加強基礎設施建設和改善村莊環(huán)境為重點,采取措施包括:梯田整修、旱廁改造、污水處理、村莊美化等措施。工程措施與生物措施相結合,本著生態(tài)治理優(yōu)先的原則,盡量減少漿砌石,采用干砌石結構和生態(tài)防護措施,村莊美化以適地適樹為原則,植物選擇以鄉(xiāng)土樹種、草種為主。
表1 安純溝小流域建設目標Tab.1 Construction targets of Anchungou small watershed
1)水土保持林。流域內部分坡度為15°~25°的山地原為荒草地和疏林地,既容易產生水土流失,又影響區(qū)域景觀,為了防治水土流失,改善區(qū)域景觀,在荒草地和疏林地種植山杏、山桃(Amygdalusdavidiana)、油松(Pinustabuliformis)等具有水土保持功能樹種,防治水土流失。種植面積367.52 hm2,栽植油松14萬3 475株,山杏63萬1 850株。采用魚鱗坑整地,共修建魚鱗坑77萬5 325個。
2)梯田。流域內部分坡耕地存在嚴重水土流失,為實現蓄水保土、增產等效果,將15°以下坡耕地改造為干砌石梯田。施工時上下左右兼顧,地形彎曲過大時,可按大彎就勢小彎取直的原則加以順直。從緩坡到陡坡之間,隨著地面坡度的增加,設計的田面寬度相應減小,而田坎高度則相應增大。共修筑石坎梯田11.91 hm2。
3)村莊美化。流域內部分村莊存在閑置空地,地表長期裸露,缺乏綠化美化措施。通過種植鄉(xiāng)土樹種和花卉、配置休閑廣場、景觀小品等措施對閑置空地進行綠化美化,改善村莊環(huán)境,為周邊居民提供休閑娛樂場所。村莊美化面積900 m2。
4)生態(tài)廁所。流域內原有廁所主要為旱廁,大部分已完成改造,為全面減少污染物入河,對其余農戶進行旱廁改造,同時在村莊人流較大處建設公共廁所。旱廁改造共245戶,新建公共廁所7座。
5)垃圾處理。灤平縣垃圾處理實行第三方運營(垃圾處理PPP)模式,由環(huán)衛(wèi)公司實行專業(yè)化管理、專業(yè)化服務,對農村垃圾統(tǒng)一收集并運輸至城鎮(zhèn)垃圾處理廠處理,因此根據實際情況,垃圾處理未進行重復設計。
6)污水處理。流域內村莊居住點分散,不利于污水集中收集和處理,縣美麗鄉(xiāng)村建設辦公室已為流域內大部分村莊配備了單戶污水處理設施,設備運行和污水處理效果良好,因此在本次流域治理中未建設統(tǒng)一的污水處理站,而是結合美麗鄉(xiāng)村建設,為未配備污水處理設施的農戶安裝了單戶污水處理一體化設備,污水處理達標后可用于農田及菜地澆灌,多余部分可以直接排放。新配備生活污水處理設施245套。
5.3.3 生態(tài)保護區(qū) 生態(tài)保護區(qū)是三道防線中的最后一道,位于河(溝)道兩側,是接受污染最多的區(qū)域,按照流域治理的要求,措施布局主要為河道清理整治、河岸農地地坎防護等措施:對河溝道的垃圾和亂堆放的建筑垃圾和生活垃圾等障礙物進行清理,疏通河道,同時恢復和營建人工濕地,恢復河道生態(tài)系統(tǒng)功能。
治理過程中對河道淤泥以及建筑和生活垃圾進行全面清理,疏通河道,提高洪水下泄能力。結合河道清理整治工程對河道內原有濕地進行保護和恢復,同時通過種植蘆葦(Phragmitesaustralis)、千屈菜(Lythrumsalicaria)、菖蒲(Acoruscalamus)、紅蓼(Polygonumorientale)等水生植物構建人工濕地,流經村莊水流較緩的河段根據村莊景觀特點適量增植睡蓮(Nymphaeatetragona)、荷花(Nelumbonucifera)等植物,形成景觀節(jié)點。河道岸線除靠近村莊和耕地處修建少量漿砌石護地壩外,其余部分根據需要采用鉛絲石籠柔性生態(tài)材料和六棱磚相結合的方式進行防護,常水位以下采用鉛絲石籠防護,常水位以上采用六棱磚防護,六棱磚內撒播無芒雀麥(Bromusinermis)、白三葉(Trifoliumrepens)等草籽,種植迎春(Jasminumnudiflorum)、沙地柏(Juniperussabina)等灌木樹種。河岸種植金葉榆(Ulmuspumila‘jinye’)、旱柳(Salixmatsudana)等喬木樹種進行綠化。
生態(tài)保護區(qū)共實施河道清理整治9.7 km,修建護地壩4 270 m,河岸帶治理9 410 m2,濕地恢復0.43 hm2。
燕山山脈中段生態(tài)清潔小流域建設以改善生態(tài)環(huán)境、保護北京水源、提升人居環(huán)境為目標,是在北京生態(tài)清潔小流域標準下進行的。在投資上按照65萬元/km2實施;治理措施設計上以SL 534—2013《生態(tài)清潔小流域建設技術導則》、北京市DB11/T 548—2008《生態(tài)清潔小流域技術規(guī)范》等相關技術規(guī)范為依據;治理模式上按照北京市“保護水源、改善環(huán)境、防治災害、促進發(fā)展”的總體要求,構筑“生態(tài)修復、生態(tài)治理、生態(tài)保護”三道防線,實施“污水、垃圾、廁所、河道、環(huán)境”五同步治理。
在滿足“京標”的基礎上結合本地實際進行治理。綜合分析流域自然、社會、經濟條件,根據流域特點確定治理思路。通過實地調查,摸清當地污水、垃圾、廁所、河道以及環(huán)境現狀,因地制宜選擇治理措施。
在實地調查的基礎上,因地制宜劃定封禁治理范圍;適地適樹選擇當地樹種營造水土保持林,防治水土流失;考察在當地大量配備且運行良好的生態(tài)廁所和污水處理設備,根據實際需要,選擇最適合該流域的生態(tài)廁所和污水處理形式;結合美麗鄉(xiāng)村建設以及當地文化和景觀特點,利用村莊閑置空地打造休閑廣場及景觀小品,為當地居民提供休閑娛樂場所,改善居住環(huán)境;選擇適合當地的水生植物恢復和營建濕地,改善河道生態(tài)環(huán)境和景觀格局。
治理過程中應結合景觀生態(tài)學原理,從小流域景觀結構和功能2方面入手,注重不同生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用,在保持小流域原有風貌的基礎上,采用合理的措施優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結構,提升景觀格局。
在小流域中,許多不同生態(tài)系統(tǒng)組成的整體空間結構相互作用、相互協(xié)調、不斷變化。受人為干擾,流域內景觀格局和生態(tài)系統(tǒng)會發(fā)生不同程度的變化。通過生態(tài)修復區(qū)封禁治理及必要的人工撫育措施,提高植被覆蓋度和水源涵養(yǎng)能力,優(yōu)化森林生態(tài)系統(tǒng)結構,減少水土流失。對于生態(tài)治理區(qū)15°~25°的緩坡荒草地和疏林地,選擇具有水土保持功能并且觀賞性高的樹種營造水土保持林,在防治水土流失的同時改善緩坡地帶景觀條件;村莊內閑置空地通過種植鄉(xiāng)土樹種和花卉、配置休閑廣場、景觀小品等措施,改善村容村貌,提升流域人居環(huán)境。生態(tài)保護區(qū)通過清理整治,形成整潔順暢的河道。在清理整治的同時,對部分原有自然條件較好的濕地予以保留和恢復,同時選擇當地水生植物構建人工濕地。水生植物選擇除考慮景觀效果外還需考慮水質凈化功能,在提升景觀的同時一定程度上改善河道水質。對破損的河道岸線采用生態(tài)措施進行修復和防護,種植當地景觀樹種和草種。通過河道清理整治、濕地恢復和營建以及河道岸線修復,提高河道防洪能力,恢復河道生態(tài)系統(tǒng)功能,改善水質,提升河道景觀,形成一個防洪安全、水清岸綠的生態(tài)長廊。
綜合考慮山水林田湖草,構建點、線、面一體化防護體系。山水林田湖草是一個生命共同體,通過配備污水處理設施、旱廁改造等措施,對污水進行統(tǒng)一收集處理,從源頭上阻斷污水排放入河,減少點源污染;對河道進行清理整治、恢復和營建濕地、修復河道岸線等措施,使河道生態(tài)系統(tǒng)和水質得到改善;通過水土保持林營建等措施,有效減少水土流失面源污染,同時增加植被覆蓋度,提升流域景觀格局。通過點、線、面綜合防護體系的構建,使山水林田湖草有機結合在一起,形成一個完整的生命共同體。
堅持生態(tài)治理理念,結合新技術和新材料的使用,實施近自然治理。河道盡可能接近自然狀態(tài),河道清理整治過程中根據河道走勢,隨彎就彎,對河道岸線進行修整,形成自然優(yōu)美的河流流態(tài);岸線修復過程中岸坡防護盡可能少使用硬質材料,選擇生態(tài)袋、鉛絲石籠、格賓網以及蜂巢格室擋墻等柔性生態(tài)材料建設,同時結合植物措施,對河岸進行有效防護。通過新技術和新材料的使用,在對河岸進行防護的同時,改善河岸帶環(huán)境,提高岸坡納污和過濾能力,改善河道水質。
加強對水土保持和生態(tài)建設的宣傳,提高民眾保護生態(tài)環(huán)境的意識,鼓勵民眾參與生態(tài)清潔小流域建設。封禁治理區(qū)嚴禁放牧,減少人為活動和干擾;坡度>15°的山地嚴禁開荒;河道內不得傾倒垃圾,污水未經處理或處理不達標的不得排放入河;加強濕地保護與恢復,減少人為干擾,加強水源保護。
建設過程中鼓勵流域內民眾參與小流域治理的設計和施工過程。項目開展前期,深入村鎮(zhèn)與當地干部、農民等進行座談,廣泛征求農民意見,保障農民的知情權;工程設計階段深入了解農民需求,確定將要納入設計的工程措施,與農民一同商議工程措施的形式等;工程建設過程中優(yōu)先雇用當地農民,讓農民親自參與家園建設。通過農民參與小流域建設,切實保障農民利益,增加農民收入。
通過安純溝小流域治理的實踐與分析得出燕山山脈中段生態(tài)清潔小流域治理應遵循以下原則:
1)依據北京標準進行治理,同時應結合當地實際,因地制宜地布設治理措施;
2)結合景觀生態(tài)學原理,在保持小流域原有風貌基礎上,采用合理措施優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結構,提升景觀格局;
3)構筑山水林田湖草點、線、面一體化綜合治理體系;
4)使用新技術和新材料,實施近自然治理;
5)加強生態(tài)保護宣傳,鼓勵農民參與,保障農民利益,增加農民收入。