三峽水庫(kù)消落區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理技術(shù)措施研究

柯學(xué)莎 談昌莉 徐成劍 付 青

(1.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北武漢 430010;2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012)

1 概述

三峽工程是治理和開(kāi)發(fā)長(zhǎng)江的關(guān)鍵性骨干工程。根據(jù)三峽水庫(kù)調(diào)度方案的有關(guān)規(guī)定，由于防洪需要，壩前水位在汛前將降至防洪限制水位145 m，汛后將上升至正常蓄水位175 m，形成汛期出露、非汛期淹沒(méi)、最大水位漲落幅度達(dá)30 m、逆天然洪枯變化、面積約300 km2、岸線長(zhǎng)達(dá)5 711 km的消落區(qū)。消落區(qū)主要為分布于高程145～175 m的長(zhǎng)江干支流河谷岸坡以及沖積平壩、階地和河灘等，局部地段為峽谷。

自2008年三峽工程175 m試驗(yàn)性蓄水以來(lái)，三峽水庫(kù)消落區(qū)全面形成，范圍涉及湖北省的夷陵區(qū)、秭歸縣、興山縣、巴東縣等4區(qū)縣和重慶市的巫山縣、巫溪縣、奉節(jié)縣、云陽(yáng)縣、萬(wàn)州區(qū)、開(kāi)縣、忠縣、石柱縣、豐都縣、涪陵區(qū)、武隆縣、長(zhǎng)壽區(qū)、渝北區(qū)、巴南區(qū)、渝中區(qū)、南岸區(qū)、江北區(qū)、沙坪壩區(qū)、北碚區(qū)、大渡口區(qū)、九龍坡區(qū)和江津區(qū)等區(qū)縣。其中，重慶市的開(kāi)縣、云陽(yáng)、萬(wàn)州區(qū)等區(qū)縣的消落區(qū)面積較大。

消落區(qū)是水庫(kù)庫(kù)容的載體之一，是三峽水庫(kù)發(fā)揮其巨大防洪、發(fā)電等效益的重要組成部分。但其形成后，區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征會(huì)發(fā)生變化，可能導(dǎo)致植被退化、水土流失、污染物滯留、景觀受損等一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。本文全面分析了三峽水庫(kù)消落區(qū)存在的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，總結(jié)各方面開(kāi)展的研究成果和試點(diǎn)實(shí)踐的啟示，探討了三峽水庫(kù)消落區(qū)生態(tài)環(huán)境治理的總體思路和技術(shù)措施。

2 生態(tài)環(huán)境特征

根據(jù)《三峽后續(xù)工作總體規(guī)劃報(bào)告》，三峽水庫(kù)消落區(qū)總面積為302.0 km2。其中，按坡度劃分，緩坡區(qū)(小于15°)、中緩坡區(qū)(15°～25°)和陡坡區(qū)(大于25°)的消落區(qū)面積分別為 161.0 km2(53.3%)、65.6 km2(21.7%)和 75.4 m2(25.0%)。按高程劃分，高程145～160 m的消落區(qū)面積占43.5%，高程160～170 m的占37.9%，高程 170～175 m的占18.6%。按鄰近城鎮(zhèn)或鄰近農(nóng)村劃分，城鎮(zhèn)消落區(qū)總面積為87.2 km2(28.9%)，農(nóng)村消落區(qū)總面積為214.8 km2(71.1%)。其中，開(kāi)縣和萬(wàn)州的城鎮(zhèn)消落區(qū)面積較大，云陽(yáng)、涪陵、忠縣和開(kāi)縣的農(nóng)村消落區(qū)面積較大。按干支流劃分，其消落區(qū)面積分別為145.0 km2(48.0%)和157.0 km2(52.0%)。支流中，小江消落區(qū)面積最大，達(dá)48.0 km2，占消落區(qū)總面積的15.9%。此外，按原土地利用方式，可分為城市廢棄土地型、農(nóng)業(yè)用地型、荒地灘涂型;按地層巖性，可分為基巖型、松散堆積型和人工建筑棄土型;按地貌形態(tài)，可分為河漫灘型、平壩階地型、淺丘坡型、峽谷陡崖型等［1］。

由于三峽水庫(kù)水位周期性大幅度漲落，且逆天然洪枯變化規(guī)律，土壤基質(zhì)受水位漲落和風(fēng)浪沖刷的影響，穩(wěn)定性降低，養(yǎng)分流失，植物的定居和生長(zhǎng)困難，在陡峭地帶呈現(xiàn)似荒漠化景觀。由于植被的減少和退化，涵養(yǎng)水分、保土等生態(tài)功能受損，一定程度上加劇了水土流失，甚至誘發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。在汛期低水位時(shí)，裸露出的平緩坡地可能被季節(jié)性耕種、出現(xiàn)污染物滯留等，因而會(huì)影響水庫(kù)水質(zhì)的安全。

3 治理的總體思路

(1)生態(tài)保護(hù)為主，人工干預(yù)為輔。三峽水庫(kù)消落區(qū)呈周期性水陸交替狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境脆弱，在水庫(kù)運(yùn)行初期尤其如此。因此，對(duì)大多數(shù)區(qū)域應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)、自然修復(fù)的原則，維護(hù)其自然狀況，避免人類活動(dòng)干預(yù)，促進(jìn)其自然發(fā)育和生態(tài)平衡。只有在非常有必要時(shí)，才需要通過(guò)人工干預(yù)的方法進(jìn)行治理。

(2)保護(hù)庫(kù)容為前提，技術(shù)經(jīng)濟(jì)要可行。三峽水庫(kù)消落區(qū)是防洪庫(kù)容的載體，因此消落區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理必須要將庫(kù)容保護(hù)放在首位，不占庫(kù)容或占補(bǔ)平衡。治理方案應(yīng)措施得當(dāng)、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，確保生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)。

(3)綜合治理，突出重點(diǎn)。采取綜合治理措施，解決消落區(qū)存在的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，治理措施應(yīng)突出生態(tài)調(diào)節(jié)、環(huán)境改善、污染物吸收和降解等主導(dǎo)功能。主要對(duì)臨近城集鎮(zhèn)和重要景區(qū)、區(qū)位比較重要、生態(tài)環(huán)境比較脆弱的消落區(qū)，采取生物措施、工程措施或兩種措施相結(jié)合的方式，消除或減緩消落區(qū)對(duì)水環(huán)境、生態(tài)、人群健康、景觀等可能帶來(lái)的不利影響。

(4)因地制宜，體現(xiàn)特色。結(jié)合地形地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境特征，因地制宜進(jìn)行綜合治理，以保護(hù)和恢復(fù)消落區(qū)生境條件為特色，建立不同的治理模式，并注重與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)。對(duì)于坡度大、土壤立地條件差、水土流失問(wèn)題突出的消落區(qū)，應(yīng)雙管齊下，重建水土保持能力強(qiáng)的植被，運(yùn)用坡改梯、擋土護(hù)堤等穩(wěn)固土壤的工程措施。對(duì)地勢(shì)平緩、土壤條件較好、連片面積大的消落區(qū)，可通過(guò)濕地構(gòu)建，進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，主要措施為封灘育草或人工恢復(fù)濕生、水生等植物群落，并輔助滿足濕地發(fā)育的土壤條件和水文條件的保水保土措施。

4 綜合治理技術(shù)措施

針對(duì)不同類型消落區(qū)地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，將消落區(qū)保護(hù)與生態(tài)建設(shè)放在首要位置。適當(dāng)考慮區(qū)域發(fā)展和城集鎮(zhèn)景觀需求等因素，突出生態(tài)保護(hù)，輔以必要的生態(tài)工程形式的整治措施;加強(qiáng)消落區(qū)生態(tài)環(huán)境管理工作，防治污染與生態(tài)破壞;改善其生態(tài)環(huán)境狀況，避免和控制人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾，將消落區(qū)構(gòu)建為攔截庫(kù)周污染物進(jìn)入水庫(kù)的最后一道生態(tài)屏障，以及保障庫(kù)區(qū)陸地和水域生態(tài)系統(tǒng)安全的重要區(qū)域。

應(yīng)采取適宜的生物措施、工程措施或兩種措施相結(jié)合的方式。生物措施應(yīng)突出植被重建與生態(tài)修復(fù)，工程措施則是強(qiáng)調(diào)工程治理方式，兩者結(jié)合的方式中，生物措施與工程措施并重。

4.1 生物措施

植被是構(gòu)建和維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，具有涵水保土、調(diào)節(jié)地表徑流、阻截、吸收和降解污染物、美化環(huán)境等生態(tài)功能。植被退化與石(荒)漠化是世界絕大多數(shù)水庫(kù)消落區(qū)面臨的主要生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題［2］。針對(duì)陡坡型、中坡型和平緩型3種類型消落區(qū)，考慮植物立地條件、土壤類型和外界干擾強(qiáng)度等因素，利用篩選的適宜鄉(xiāng)土物種開(kāi)展植被重建等生物治理，建立具有涵水保土、吸收和降解污染物、美化環(huán)境等生態(tài)服務(wù)功能的消落區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，以利于水質(zhì)保護(hù)、水土保持和景觀改善。

適宜物種的篩選是生物措施的關(guān)鍵技術(shù)。多年生草本植物由于具有強(qiáng)大的克隆繁殖能力，因此是植被恢復(fù)最重要的群落類型。一年生草本植物的個(gè)體生長(zhǎng)和群落建成的速度很快，在水庫(kù)水位消落期間能夠起到很好的綠化和水土保持效果，可以作為水庫(kù)消落區(qū)生態(tài)恢復(fù)治理的重要群落類型。

此外，為促進(jìn)景觀建設(shè)，還可考慮種植一些耐水淹能力強(qiáng)的喬灌木，但要遵循防洪法、河道管理?xiàng)l例等法規(guī)要求。根據(jù)三峽工程蓄水以來(lái)的自然生態(tài)調(diào)查與監(jiān)測(cè)、植物耐淹耐旱室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及實(shí)地試點(diǎn)示范的成果，推薦狗牙根、雙穗雀稗、牛鞭草等多年生草本植物及結(jié)籽量大且在水淹過(guò)后能夠利用土壤中儲(chǔ)存的種子庫(kù)迅速繁殖的一年生草本植物(主要為禾本科、菊科、莧科、莎草科的植物)。

植被重建的總體布局:在高程145～155 m間，種植極度耐水淹的低矮草本植物，以形成濕地景觀;在高程155～170 m間，種植蘆葦?shù)饶退偷牟荼竞凸嗄局参?，以形成疏灌草地景觀;在高程170 m以上，種植有一定耐水淹能力的喬木(如水杉)、灌木和草本植物，以形成喬灌草結(jié)合的森林景觀。植物配置時(shí)，進(jìn)行波紋、色彩和季節(jié)性的搭配，在植被重建的同時(shí)美化景觀。此外，庫(kù)尾與庫(kù)首消落區(qū)植被重建時(shí)，物種配置還應(yīng)考慮淹沒(méi)時(shí)長(zhǎng)的差異性。

4.2 工程措施

對(duì)位于城鎮(zhèn)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件特殊、生態(tài)環(huán)境影響重大、對(duì)周邊人群健康存在潛在不利影響、面積較大的消落區(qū)，可考慮采取工程措施。

對(duì)工程措施必須開(kāi)展充分論證，嚴(yán)格限制［2］。工程措施的實(shí)施應(yīng)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。要盡量避免以往純工程的護(hù)坡治理措施，研發(fā)生態(tài)護(hù)坡治理技術(shù)。

對(duì)于陡坡型的消落區(qū)，可采取干砌石、混凝土護(hù)坡等。

對(duì)于具備適宜的工程地形地質(zhì)條件(有一定高差)、易于通過(guò)以挖補(bǔ)填實(shí)現(xiàn)占補(bǔ)平衡的，可采取開(kāi)挖和回填相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)減少消落區(qū)面積和改善生態(tài)環(huán)境的目的。治理思路是通過(guò)開(kāi)挖和回填，使部分消落區(qū)永久淹沒(méi)水下、部分永久出露水面，達(dá)到減少消落區(qū)面積的目的。具體做法是:①對(duì)下河段進(jìn)行開(kāi)挖，使其降低至防洪限制水位以下;②對(duì)上河段回填墊高至正常蓄水位以上;③對(duì)周邊區(qū)域開(kāi)展植樹造林、庫(kù)岸綠化、保持水土等生態(tài)建設(shè)，改善周邊生態(tài)環(huán)境。此外，通過(guò)土地整理，以增加移民安置容量。為避免占用防洪庫(kù)容，應(yīng)以挖補(bǔ)填，保證庫(kù)容占補(bǔ)平衡。

針對(duì)城鎮(zhèn)周邊、地形平緩、面積較大、生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出的支流庫(kù)尾消落區(qū)，應(yīng)修筑水位調(diào)節(jié)壩，形成支流庫(kù)尾的前置庫(kù)。通過(guò)合理調(diào)度，縮小水位變化幅度，并輔助生物措施，維護(hù)濕地生態(tài)景觀。

4.3 綜合措施

對(duì)毗鄰城集鎮(zhèn)或農(nóng)村人口居住密集區(qū)以及重要基礎(chǔ)設(shè)施、庫(kù)岸存在一定不穩(wěn)定性、與區(qū)域環(huán)境不協(xié)調(diào)的緩坡和中坡型消落區(qū)，應(yīng)采用生物措施和工程措施相結(jié)合的方式進(jìn)行生態(tài)環(huán)境綜合治理。綜合治理應(yīng)遵循以下原則:工程措施與生物措施相結(jié)合、生態(tài)環(huán)境保護(hù)優(yōu)先，在保護(hù)和治理中盡量少占防洪庫(kù)容，保護(hù)庫(kù)岸穩(wěn)定、保障庫(kù)岸周邊城鎮(zhèn)安全和水庫(kù)安全運(yùn)行，因地制宜、適度整理利用、促進(jìn)庫(kù)岸周邊城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等。可在一定高程以上實(shí)施生物護(hù)坡、以下則采用工程防護(hù)措施。具體的綜合治理措施應(yīng)結(jié)合區(qū)位特點(diǎn)和生態(tài)環(huán)境的要求。應(yīng)避免形成高度過(guò)大的直立墻，并做到工程措施與生物措施相協(xié)調(diào)、結(jié)合緊密［3］。

目前，工程防護(hù)措施較成熟，但生物護(hù)坡措施受限于水庫(kù)水位的消落，因此其適宜性取決于高程。通過(guò)調(diào)查研究，目前生物護(hù)坡措施主要布局在170 m高程以上的消落區(qū)。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究基于國(guó)內(nèi)相關(guān)研究和試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，提出三峽水庫(kù)消落區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理的總體思路和治理措施;強(qiáng)調(diào)以生態(tài)保護(hù)為主，必要時(shí)采取生物措施、工程措施和兩者相結(jié)合的綜合治理手段，以減緩或消除三峽水庫(kù)消落區(qū)突出的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，維護(hù)水庫(kù)生態(tài)良性循環(huán);改善景觀和人居環(huán)境，從而促進(jìn)三峽工程全面發(fā)揮其巨大的綜合效益和庫(kù)區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］長(zhǎng)江水利委員會(huì).三峽后續(xù)工作總體規(guī)劃報(bào)告［R］.武漢:長(zhǎng)江水利委員會(huì)，2011.

［2］三峽工程建設(shè)委員會(huì)辦公室.三峽生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)試點(diǎn)專項(xiàng)計(jì)劃［R］.北京:三峽工程建設(shè)委員會(huì)，2008.

［3］重慶市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.三峽水庫(kù)重慶消落區(qū)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策研究［R］.重慶:重慶市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組，2006.