山東省生態(tài)清潔型小流域建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)研究

王明森，耿靈生，周士勇

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

山東省生態(tài)清潔型小流域建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)研究

王明森，耿靈生，周士勇

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

水生態(tài)文明建設(shè)對生態(tài)清潔型小流域建設(shè)提出了更高目標(biāo)和要求，本文在分析山東省建設(shè)實踐的基礎(chǔ)上，提出了新時期建設(shè)生態(tài)清潔型小流域的關(guān)鍵技術(shù)，以期對進(jìn)一步深化生態(tài)清潔型小流域建設(shè)起到積極借鑒作用。

山東??；水土保持；水生態(tài)；清潔；小流域

1 建設(shè)背景

生態(tài)清潔型小流域的概念始于2003年，源于小流域綜合治理及坡地農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷深入，對小流域景觀系統(tǒng)的改造也在加大，隨之帶來了生態(tài)退化、非點源污染、水質(zhì)惡化等一系列問題。為根本解決以上問題，北京市以保障首都水源安全和綠色奧運為目標(biāo)，率先開展了集生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)為一體的清潔小流域治理，建設(shè)水土保持“三道防線”，取得了明顯成效。2005年，根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的新形勢，在總結(jié)北京經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，水利部明確提出控制面源污染是我國水土保持工作的6大任務(wù)之一，并首批安排北京密云水庫等全國10座水庫（水源區(qū)）開展面源污染水土保持防治試點工作，其核心內(nèi)容就是生態(tài)清潔型小流域建設(shè)。2006年水利部又在全國30個省（自治區(qū)、直轄市）的81個縣（市、區(qū)）開展了生態(tài)清潔型小流域試點工程建設(shè)，其中山東省有7條小流域入選，為所有?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）中數(shù)量最多。

2011-03-01實施的新《水土保持法》明確規(guī)定，在飲用水水源保護(hù)區(qū)要開展清潔小流域建設(shè)，嚴(yán)格控制化肥和農(nóng)藥的使用，減少水土流失引起的面源污染，保護(hù)飲用水水源。2011年中央一號文件和中央水利工作會議都對生態(tài)清潔型小流域建設(shè)工作做出明確部署，要求搞好農(nóng)村水環(huán)境整治和生態(tài)清潔型小流域建設(shè)，維護(hù)河湖健康生態(tài)，改善城鄉(xiāng)人居環(huán)境。

黨的十八大報告中首次單篇論述生態(tài)文明，首次把“美麗中國”作為未來生態(tài)文明建設(shè)的宏偉目標(biāo)，把生態(tài)文明建設(shè)納入社會主義事業(yè)五位一體的總體布局的高度來闡述。這也對新時期水土保持生態(tài)文明建設(shè)提出了新的、更高的要求，作為水土保持生態(tài)文明建設(shè)中最高標(biāo)準(zhǔn)的清潔小流域建設(shè)技術(shù)也需要提升到一個新的層次。

2 山東省建設(shè)實踐

山東省結(jié)合生態(tài)文明建設(shè)要求和全省水利改革發(fā)展實際，創(chuàng)造性地在全國率先提出了大力建設(shè)水生態(tài)文明的思路。建設(shè)水生態(tài)文明，水土保持生態(tài)文明建設(shè)是其中最重要的抓手。水是生態(tài)之基，土是生存之本，建設(shè)生態(tài)文明、保障經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，必須大力做好保水保土保生態(tài)的文章。在水生態(tài)文明建設(shè)精神的指引下，為進(jìn)一步把清潔型小流域建設(shè)推向深入，加快推動和建設(shè)一批體現(xiàn)山東特色、高起點、高標(biāo)準(zhǔn)的精品小流域，2012年山東省提出在全省開展“生態(tài)清潔型、生態(tài)經(jīng)濟(jì)型、生態(tài)景觀型、生態(tài)安全型”的“四型”小流域建設(shè)活動?？傮w上以小流域功能定位為目標(biāo)，按“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施、穩(wěn)步推進(jìn)”的原則和“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、先后有序”的思路統(tǒng)籌規(guī)劃。對于自身條件先天不足、經(jīng)濟(jì)條件有限的，應(yīng)量力而行地將生態(tài)清潔小流域等級提至適宜等級，梯次推進(jìn)，由低級到高級逐步治理；對于先天條件好、經(jīng)濟(jì)條件允許的應(yīng)一步到位，將生態(tài)清潔小流域等級提至最高等級。

在治理方向上，要因地制宜，突出重點，在一、二級水源保護(hù)區(qū)建設(shè)生態(tài)清潔型小流域，以優(yōu)先保護(hù)水源為前提，整治農(nóng)村面源污染和生活污水、垃圾，改善人居環(huán)境。在特色林果種植區(qū)大力建設(shè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)型小流域，旨在與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整緊密結(jié)合，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，

提高農(nóng)民收入。在具有山水、民俗旅游資源的小流域建設(shè)生態(tài)景觀型小流域，旨在發(fā)揮資源環(huán)境優(yōu)勢，將經(jīng)濟(jì)活動影響控制在流域資源環(huán)境承載力范圍內(nèi)開展生態(tài)旅游，使生態(tài)保護(hù)與旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好結(jié)合；在村莊集中、人口密集的小流域推進(jìn)生態(tài)安全型小流域建設(shè)，保障環(huán)境脆弱區(qū)群眾居住環(huán)境安全?！笆濉逼陂g，全省計劃基本建成“四型”示范小流域50條。

3 生態(tài)清潔型小流域建設(shè)和研究思路

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，山東省對土地的依賴正逐年降低，水土保持工作面臨的形勢和任務(wù)逐漸發(fā)生變化，能否提供良好生態(tài)環(huán)境和人居條件已成為人們關(guān)注的焦點。通過清潔型小流域建設(shè)，實現(xiàn)資源環(huán)境的綜合整治，使小流域環(huán)境更美，水更清，同時也使水土資源發(fā)揮到最大效能以保護(hù)生態(tài)。因此可以說，生態(tài)清潔型小流域建設(shè)是水土保持事業(yè)發(fā)展新方向和新領(lǐng)域中的重要目標(biāo)，也是水土保持事業(yè)發(fā)展新的內(nèi)在要求。

然而從總體來說，生態(tài)清潔小流域建設(shè)在全國還處于起步階段，實踐中出現(xiàn)了諸多問題亟待解決。如：未根據(jù)小流域資源賦存和功能要求進(jìn)行分類；治理措施針對性不夠強(qiáng)；建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不夠高；技術(shù)支撐體系不夠完善等。要解決上述問題，需要全面吸收、優(yōu)化、組合、嫁接現(xiàn)有技術(shù)，并進(jìn)行再創(chuàng)新，形成系統(tǒng)全面的生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)體系，從而避免建設(shè)過程中出現(xiàn)大的起伏，減少不必要的損失，有效保障生態(tài)清潔小流域建設(shè)進(jìn)程。

4 生態(tài)清潔型小流域建設(shè)布局及其防治重點

生態(tài)清潔型小流域的水土保持建設(shè)布局應(yīng)體現(xiàn)生態(tài)和清潔兩大功能，從區(qū)域水土流失現(xiàn)狀和水土保持需要出發(fā)，按照分區(qū)、分類和突出重點的原則，綜合建設(shè)布局“設(shè)計科學(xué)、層次清晰、措施完備、功能齊全”的包括生態(tài)保護(hù)、生態(tài)修復(fù)和生態(tài)治理等內(nèi)容的水土保持綜合防治體系。

4.1 水土保持核心保護(hù)區(qū)

主要是指已經(jīng)劃定為自然保護(hù)區(qū)、林場或者受人類活動干擾較少、土壤侵蝕速率較少的小流域上游地區(qū)。該區(qū)應(yīng)以水源涵養(yǎng)為主要目的，嚴(yán)禁砍伐林木、開礦、采石，禁止使用農(nóng)藥、無機(jī)化肥，制止耕種、養(yǎng)殖等人為擾動，采取切實保護(hù)措施，封育保護(hù)現(xiàn)有的水土資源及地表植被，主要依靠生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，恢復(fù)和維持良好的小流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。即水保布局措施要以自然修復(fù)和生態(tài)保護(hù)為主，重點進(jìn)行“封山育林、涵養(yǎng)水源”。

4.2 高崗陡坡面狀侵蝕區(qū)

主要是指發(fā)生層狀面蝕、細(xì)溝狀面蝕的高崗陡坡地帶。水保建設(shè)布局應(yīng)以人工造林與封育治理相結(jié)合，保護(hù)并人工撫育天然次生林和灌木林為主，擴(kuò)大林草覆蓋度；改造坡耕地，構(gòu)建坡地植物緩沖帶，修建雨水集蓄工程及排水渠系，建立完善的坡面徑流“攔蓄排”體系。即重點進(jìn)行“退耕還林還草”和“坡改梯”。

4.3 溝谷河道溝蝕和山洪侵蝕區(qū)

主要是指具有集中地表徑流沖刷和產(chǎn)生洪水淘蝕、淤積過程的溝谷河道地區(qū)。水保建設(shè)應(yīng)以攔截泥沙、攔蓄洪水為目的，進(jìn)行谷坊、攔沙壩的修建，并配之以溝底溝坡植物防護(hù)的溝道綜合治理布局。即重點進(jìn)行“溝道攔蓄”、“溝底植護(hù)”。

4.4 河湖庫塘周邊沖蝕區(qū)

主要是指河流、湖泊、水庫、塘壩周邊易于發(fā)生沖蝕和水質(zhì)污染的水陸交匯邊緣地帶。水保建設(shè)布局應(yīng)通過植樹植草、濕地構(gòu)建和保護(hù)等濱岸防護(hù)措施，進(jìn)一步處理保護(hù)水質(zhì)、防止水岸沖蝕。即重點進(jìn)行“生態(tài)濱岸防護(hù)”。

4.5 村居農(nóng)田人為水土流失區(qū)

主要是指人類活動較強(qiáng)的易于發(fā)生水土流失的村居和農(nóng)田地區(qū)。村居水保建設(shè)布局應(yīng)開展污水、垃圾集中處理和村容村貌整潔工程，改善人居環(huán)境；農(nóng)田應(yīng)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和水保措施耕作，減輕水土流失。即重點進(jìn)行“人居環(huán)境綜合整治”和“生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)”。

5 水生態(tài)文明要求下亟待研究的重點

水生態(tài)文明要求下的小流域水土流失治理應(yīng)以打造生態(tài)清潔型小流域為核心，主要治理措施除傳統(tǒng)小流域治理基礎(chǔ)上的梯田、溝道攔蓄工程、水保林、經(jīng)濟(jì)林、蓄水池、生產(chǎn)路以外，需要重點打造生態(tài)河流溝道、溝口生態(tài)濕地、高標(biāo)準(zhǔn)梯田、風(fēng)光電提蓄水、道路生態(tài)護(hù)坡、村居環(huán)境美化等工程，并全面加強(qiáng)管理措施、面源污染防治和宣傳設(shè)施建設(shè)，使小流域全面提升為水源涵養(yǎng)能力強(qiáng)、人居環(huán)境優(yōu)良、種植結(jié)構(gòu)合理、生態(tài)功能完善的水土保持生態(tài)清潔型小流域。為此，目前階段需要重點解決好以下技術(shù)研究。

5.1 河（溝）道生態(tài)保護(hù)和修復(fù)技術(shù)

河（溝）道是小流域內(nèi)唯一連續(xù)的水生生態(tài)環(huán)境。自然環(huán)境下，陸源污染物只有通過河（溝）道才能遠(yuǎn)距離輸移進(jìn)入下游水庫水域，因此建設(shè)生態(tài)清潔型小流域的首要目標(biāo)為建設(shè)生態(tài)河（溝）道。不同于傳統(tǒng)人工河道，生態(tài)河（溝）道的主要特征表現(xiàn)在：1）形態(tài)

結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。河（溝）道的平面形態(tài)上避免擺動，橫斷面形態(tài)上保證河灘地和堤岸的穩(wěn)定；縱斷面形態(tài)上不發(fā)生嚴(yán)重的沖刷或淤積，或保證沖淤平衡。2）生態(tài)系統(tǒng)完整。動、植物及浮游微生物構(gòu)成河（溝）道生態(tài)系統(tǒng)的各要素齊全，生物相互依存，相互制約，發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)整體功能，具備良好的自我調(diào)控和自我修復(fù)功能。3）生態(tài)功能多樣化。生態(tài)河（溝）道應(yīng)具備棲息地功能、過濾屏蔽功能、廊道功能和匯源功能。4）體現(xiàn)生物本地化和多樣性。生態(tài)河（溝）道生物本地化和多樣性，有助于河流生物有穩(wěn)定的基因遺傳和食物鏈，維持生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。

研究河（溝）道生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)，包括規(guī)劃方法、設(shè)計方法、施工方法以及技術(shù)措施等各個環(huán)節(jié)，涉及河（溝）道的河槽形態(tài)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、防洪空間、水質(zhì)、最小生態(tài)流量、河道縱橫向的連續(xù)性、自然形成的水文形態(tài)特征、生物多樣性及其休閑娛樂功能等多方面。在單項技術(shù)方面，重點研究河（溝）道岸坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)、河（溝）道生物棲息地修復(fù)技術(shù)、河（溝）道水環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)等。

5.2 小流域農(nóng)村分散污水處理技術(shù)

將污水處理放在小流域水環(huán)境整體改善系統(tǒng)中考慮，把污水處理與山區(qū)地形條件、村落微環(huán)境生態(tài)修復(fù)、生態(tài)河（溝）道建設(shè)、林草攔污緩沖帶建設(shè)、農(nóng)田灌溉和景觀用水需求等有機(jī)結(jié)合，篩選、集成成熟可靠又適合山區(qū)農(nóng)村特點、實際的生態(tài)處理技術(shù)和設(shè)備化、模塊化生物處理技術(shù)，研究厭氧-人工濕地、強(qiáng)化混凝處理、臭氧活性炭聯(lián)用處理、生物活性炭、光催化氧化、生物膜法等新型實用小流域農(nóng)村分散污水處理優(yōu)化組合技術(shù)，以解決小流域污水處理問題。

以厭氧-人工濕地處理組合技術(shù)為例，該組合技術(shù)具有以下特點：1）可解決傳統(tǒng)單一處理工藝難以實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的弊端。生活污水有機(jī)負(fù)荷太高，應(yīng)用該組合技術(shù)可大幅降低污水中有機(jī)物含量，減少人工濕地負(fù)荷，使處理后污水達(dá)到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2）傳統(tǒng)人工濕地占地面積太大，而該組合技術(shù)由厭氧處理單元減少了人工濕地的壓力，從而大大縮小人工濕地的占地面積。3）該組合技術(shù)厭氧處理單元可去除污水中大量懸浮物，避免人工濕地長期運行造成的堵塞現(xiàn)象。4）單獨的厭氧處理技術(shù)，出水產(chǎn)生惡臭氣味，采用潛流式人工濕地可完全杜絕該現(xiàn)象。5）實現(xiàn)處理和回用一體化。利用污水處理過程，合理選配水生或濕生植物，營造生態(tài)景觀。

5.3 小流域生態(tài)防洪技術(shù)

現(xiàn)在許多親水設(shè)施均建在小流域河（溝）道的防洪堤內(nèi)，并且為了突出效果，有的親水設(shè)施投資往往較高，而防洪標(biāo)準(zhǔn)卻較低。隨著全球氣候變化造成極端降水事件頻率增加，當(dāng)發(fā)生較高標(biāo)準(zhǔn)洪水時，親水景觀設(shè)施的防洪安全就會受到嚴(yán)重威脅，洪水發(fā)生后的洪災(zāi)損失就會加大。

生態(tài)清潔型小流域建設(shè)中必須解決防洪安全與生態(tài)河（溝）道建設(shè)的相互制約問題。應(yīng)以防洪安全為前提，合理確定防洪堤內(nèi)景觀工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)，要求所有的景觀設(shè)施不能阻洪，且具備一定的防洪、防沖能力。同時要按照美觀、實用、經(jīng)濟(jì)的原則布設(shè)各種景觀設(shè)施，使發(fā)生洪水后的洪災(zāi)損失能降到最低程度，洪水消退后生態(tài)及景觀設(shè)施能迅速修復(fù)。同時，重點研究小流域山洪災(zāi)害危險性評價和分洪技術(shù)，為生態(tài)清潔小流域治理中土地的科學(xué)規(guī)劃與利用、工程的防洪設(shè)計、群眾建房、舍的合理布局主動避險提供技術(shù)指導(dǎo)。

5.4 小流域水資源開發(fā)利用與保護(hù)技術(shù)

生態(tài)清潔型小流域建設(shè)首先離不開水資源的開發(fā)利用及保護(hù)。從定量研究水資源與小流域內(nèi)人口、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的匹配狀況出發(fā)，分析小流域水資源供需平衡和水資源承受能力，從而規(guī)劃水資源開發(fā)利用方向及保護(hù)技術(shù)措施。

雨水資源化是小流域水資源開發(fā)利用技術(shù)中重要的研究內(nèi)容之一。通過不同區(qū)域特征的小流域雨水資源潛力分析，規(guī)劃該地區(qū)小流域雨水資源開發(fā)利用方向。研究雨水集蓄與高效利用工程（如水窖、集流梯田、澇池等）的應(yīng)用；研究實現(xiàn)雨水徑流的就地利用、疊加利用和異地利用的工程技術(shù)；研究如何調(diào)整小流域種植業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以提高雨水資源的利用率和利用效率等。

6 結(jié) 語

建設(shè)生態(tài)文明社會，水生態(tài)文明建設(shè)要先行，隨著水生態(tài)文明建設(shè)的不斷深入推進(jìn)，生態(tài)清潔型小流域的內(nèi)涵和外延不斷豐富，涉及到的行業(yè)和部門眾多，這就需要在生態(tài)清潔小流域建設(shè)過程中強(qiáng)化政府統(tǒng)籌力度，重點做好兩個方面的工作：一是加強(qiáng)行業(yè)和部門協(xié)作，整合各行業(yè)、各部門力量，在政策保障、投資機(jī)制、建設(shè)管理、運行服務(wù)等方面強(qiáng)化支持力度；二是整合相關(guān)行業(yè)科研人員和科研資金，對水生態(tài)文明要求下的清潔小流域建設(shè)理論和技術(shù)難題進(jìn)行全面系統(tǒng)地攻關(guān)研究，形成融各行業(yè)生態(tài)文明建設(shè)先進(jìn)理論和技術(shù)為一體的綜合技術(shù)體系，為清潔小流域建設(shè)提供人才和技術(shù)保障。

（責(zé)任編輯黃晞淳）

S157

B

1009-6159（2013）-06-0002-03

王明森（1964—），男，研究員