森林公園中的生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)措施探討
——以北安河生態(tài)清潔小流域綜合治理工程為例

楊之恒，李丹雄，周連兄，武亞南，賽 碩，胡 雪

(北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100083)

自20世紀(jì)80年代初以來，我國先后對上萬條小流域進行了綜合治理，治理總面積達38萬km2[1]。北京市小流域治理起步較早，經(jīng)過多年的不懈努力，北京山區(qū)小流域綜合治理取得了巨大成效[2]。截至2013年底，北京市在1 085條小流域中共建成了253條生態(tài)清潔小流域，累計治理水土流失面積6 758 km2[3]。

山區(qū)是首都的天然生態(tài)屏障和主要的水源涵養(yǎng)及供給源地，也是居民的休閑旅游度假勝地[4]。森林公園主要位于山區(qū)，是“具有一定規(guī)模和質(zhì)量的森林風(fēng)景資源和環(huán)境條件，可以開展森林旅游，并按法定程序申報批準(zhǔn)的森林地域”[5]。森林公園內(nèi)的植被具有較好的改良土壤、提高土壤持水與蓄水能力的功能[6]，但目前在森林公園內(nèi)進行生態(tài)清潔小流域建設(shè)的尚不多見。我們以北安河生態(tài)清潔小流域綜合治理工程為例，探討森林公園區(qū)域內(nèi)生態(tài)清潔小流域建設(shè)中應(yīng)注意的問題，并提出對應(yīng)的治理措施，以期為今后在森林公園內(nèi)部建設(shè)生態(tài)清潔小流域提供參考。

1 生態(tài)清潔小流域治理技術(shù)

1.1 生態(tài)清潔小流域概念

在我國，小流域是指以水力侵蝕為主，流域面積一般為5～30 km2，最大不超過50 km2的集水單元[7]。生態(tài)清潔小流域是指流域內(nèi)水土資源得到有效保護、合理配置和高效利用，溝道基本保持自然生態(tài)狀態(tài)，行洪安全，人類活動對自然的擾動在生態(tài)系統(tǒng)承載能力之內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，人與資源和諧，人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的小流域[7-8]。2003年，北京率先在山區(qū)推行生態(tài)清潔小流域治理理念[9-10]，探索出了一條水土流失治理和水源保護齊頭并進的新路子。2006—2008年，水利部在全國30個省(自治區(qū)、直轄市)的81條小流域開展了生態(tài)清潔小流域建設(shè)試點[10]。自此，建設(shè)生態(tài)清潔小流域成為我國生態(tài)環(huán)境治理的重要手段，并在全國陸續(xù)推廣。

2008年北京市在全國率先發(fā)布并實施了《生態(tài)清潔小流域技術(shù)規(guī)范》(DB11/T 548—2008)地方標(biāo)準(zhǔn)，取得了良好的效果；大連市于2012年編制完成了《大連市水務(wù)現(xiàn)代化規(guī)劃》，并于2014年基本完成了《大連市生態(tài)清潔型小流域規(guī)劃》與典型小流域設(shè)計工作；2013年1月水利部發(fā)布了《生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》(SL 534—2013)，解決了各地對生態(tài)清潔小流域的認識局限、工程建設(shè)過程中遇到的問題，以及生態(tài)清潔小流域建設(shè)如何科學(xué)開展等疑問，用以指導(dǎo)和規(guī)范生態(tài)清潔小流域的建設(shè)和管理工作[10]。生態(tài)清潔小流域建設(shè)思路與習(xí)近平提出的“山水林田湖草是一個生命共同體”“對山水林田湖草進行統(tǒng)一保護、統(tǒng)一修復(fù)是十分必要的”有著高度的契合點。

1.2 生態(tài)清潔小流域治理原則

《生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》(SL 534—2013)指出，生態(tài)清潔小流域建設(shè)的原則是：以小流域為單元，以水源保護為中心，以控制水土流失和面源污染為重點，堅持山、水、田、林、路、村、固體廢棄物和污水排放統(tǒng)一規(guī)劃，預(yù)防保護、生態(tài)自然修復(fù)與綜合治理并重[11]。鐘莉等[3]認為生態(tài)清潔小流域治理的原則為生態(tài)安全、統(tǒng)籌規(guī)劃、分區(qū)防治、依法監(jiān)管、科技保障?！渡鷳B(tài)清潔小流域技術(shù)規(guī)范》(DB11/T 548—2008)中指出，以水源保護為主要目標(biāo)，根據(jù)地形地勢及人類活動情況，將小流域劃分為生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護區(qū)[8]。祁生林、楊進懷等[7,12]提出了三道防線的劃分標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的治理措施，他們提出的劃分標(biāo)準(zhǔn)為：第一道防線為坡度>25°的坡上和山頂人煙稀少區(qū)域，植被蓋度>30%，土地利用類型以林地和草地為主，土壤侵蝕以濺蝕和面蝕為主；第二道防線為坡度≤25°的灘地、坡中和坡下人類活動頻繁區(qū)域，植被蓋度≤10%，土地利用類型以耕地和建設(shè)用地為主，土壤侵蝕以面蝕和溝蝕為主；第三道防線為坡度≤8°的河(溝)道、灘地區(qū)域，植被蓋度≤30%，土地利用類型以水域、未利用地和草地為主，土壤侵蝕以溝蝕和重力侵蝕為主。王姣等[13]也給出了相似的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

然而，生態(tài)清潔小流域分區(qū)治理的區(qū)域劃分并不完全一致。大連市將生態(tài)清潔小流域劃分為生態(tài)自然修復(fù)區(qū)、綜合治理區(qū)、河道及湖庫周邊整治區(qū)[10]，各分區(qū)與生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護區(qū)相對應(yīng)并各有相似之處。張洪江等[1]在總結(jié)我國多年的小流域治理經(jīng)驗和實踐后認為，在新時期小流域綜合治理不能夠僅僅局限于原有的思路框架中，要在繼承治理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，注重當(dāng)?shù)厝罕娦枨?、因地制宜布設(shè)防治體系，逐步調(diào)整綜合治理內(nèi)容、治理措施和綜合治理目標(biāo)，例如可根據(jù)小流域主導(dǎo)功能定位，將小流域劃分為水源涵養(yǎng)型(區(qū))、土壤侵蝕控制型(區(qū))、觀光旅游型(區(qū))、綠色產(chǎn)業(yè)型(區(qū))、經(jīng)濟林果型(區(qū))和種養(yǎng)(加)經(jīng)濟型(區(qū))等。

1.3 生態(tài)清潔小流域治理關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)生態(tài)清潔小流域治理三道防線的新思路，以保護水源為中心，將小流域從山頂?shù)缴焦纫来蝿澐譃樯鷳B(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護區(qū)三道防線。根據(jù)三道防線確定的區(qū)域，目前常用的生態(tài)清潔小流域治理措施如下：生態(tài)修復(fù)區(qū)主要措施為設(shè)置封禁標(biāo)牌和攔護設(shè)施；生態(tài)治理區(qū)的主要措施為梯田整修、樹盤砌筑、水保造林、水保種草、土地整治、節(jié)水灌溉，砌筑谷坊、攔沙壩、擋土墻、護坡措施、排水工程，進行村莊美化、垃圾處理、污水處理和農(nóng)路建設(shè)；生態(tài)保護區(qū)的主要措施為建設(shè)防護壩，進行河(庫)濱帶治理、濕地恢復(fù)和溝道清理[8,13]。

改善小流域的環(huán)境條件是生態(tài)清潔小流域綜合治理規(guī)劃的重要內(nèi)容之一[13]。生態(tài)清潔小流域的建設(shè)重點包括庫(河)濱帶建設(shè)、鄉(xiāng)村生活污水處理、生活垃圾處理、改水改廁、截污治污、農(nóng)田面源污染控制、地埂生物化等[4]。例如永康市生態(tài)清潔小流域治理開展“三清”(清污、清障、清垃圾)、“四改”(改水、改廁、改路、改環(huán)境)工程[14]。

簡而言之，生態(tài)修復(fù)區(qū)主要措施概括為封、移、補，生態(tài)治理區(qū)概括為節(jié)、治、調(diào)，生態(tài)保護區(qū)概括為清、育、保，具體見表1。各區(qū)技術(shù)措施對應(yīng)到點位，因地制宜，形成防治體系。

表1 生態(tài)清潔小流域各分區(qū)特點及措施內(nèi)容

2 在森林公園中建設(shè)生態(tài)清潔小流域應(yīng)注意的問題

2.1 景觀提升與水土流失治理相結(jié)合

森林公園建設(shè)本身注重景觀效果，因此在森林公園區(qū)域內(nèi)進行生態(tài)清潔小流域治理時，應(yīng)結(jié)合森林公園的建設(shè)內(nèi)容，在治理措施的選擇上同時考慮水土流失控制和景觀美化。通過小流域治理，既能使項目區(qū)的水土流失得到控制和減少，又能提升項目區(qū)景觀環(huán)境，達到吸引更多游客到此游玩的目的。

2.2 引入降雨蓄滲措施，加強水資源利用

北京市為嚴(yán)重缺水城市，山區(qū)水資源更為緊缺。森林公園大多位于山區(qū)，屬于流域上游，本身植被豐富，具有良好的保水保土能力。劉霞等[6]在山東省鄒城市劉莊小流域調(diào)查9種森林植被類型的土壤入滲和土壤貯水特征時，發(fā)現(xiàn)混交林和單純林的平均土壤飽和貯水量分別為荒草坡的1.54和1.33倍，森林植被的土壤入滲速率(3.02～5.73 mm/min)均高于荒草坡(1.25 mm/min)。因此，在森林公園內(nèi)進行生態(tài)清潔小流域建設(shè)還應(yīng)重點考慮蓄滲措施，例如坑塘、生物滯留池等。

2.3 注重生態(tài)和景觀效果，實施近自然治理

森林公園建設(shè)注重生態(tài)、自然，在其范圍內(nèi)進行生態(tài)清潔小流域治理時應(yīng)本著生態(tài)優(yōu)先的原則，在保證工程安全的前提下，盡可能做到近自然治理，多考慮生態(tài)為主的措施，使得森林公園內(nèi)各項生態(tài)清潔小流域治理措施實施后與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，整體更趨于自然，水系更加完善、安全，動植物種類和數(shù)量增多，人與自然和諧共處，以最大程度地發(fā)揮區(qū)域生態(tài)效益。

2.4 涵養(yǎng)水源與保持水土相結(jié)合

森林公園本身植被豐富，植被覆蓋度較高，具有較強的涵養(yǎng)水源功能。因此，在森林公園內(nèi)進行生態(tài)清潔小流域建設(shè)更需注重水源涵養(yǎng)與水土保持的結(jié)合，要注意對原有植被的保護，盡量減少對原有植被的破壞，減輕施工擾動造成的水土流失，在保障涵養(yǎng)水源、保持水土功能的同時，改善生態(tài)環(huán)境。

3 技術(shù)措施及其分區(qū)布局

3.1 研究區(qū)概況

北安河小流域位于北京市海淀區(qū)西北部的蘇家坨鎮(zhèn)，緊連太行山和燕山山脈，屬于北運河水系，總占地面積40.56 km2。小流域采取分期治理，本期治理面積7.0 km2，全部位于鷲峰國家森林公園內(nèi)。鷲峰國家森林公園是北京郊區(qū)重要的國家級森林公園之一，是集教學(xué)、科研、科普教育、休閑游憩為一體的綜合型森林公園，保障其健康持續(xù)發(fā)展對維護首都生態(tài)環(huán)境及城鎮(zhèn)周圍居民的休閑游憩起著重要作用[15]。公園內(nèi)以山地為主，土壤為褐土，成土母質(zhì)富含石灰，森林覆蓋率達96.4%，主要植被為落葉闊葉林[15]。

3.2 各區(qū)技術(shù)措施布局

因鷲峰國家森林公園承擔(dān)著涵養(yǎng)水源、保護地下水、維護當(dāng)?shù)厮Y源可持續(xù)利用等生態(tài)功能，同時兼具水土保持措施展示、示范和宣傳功能，所以北安河小流域治理技術(shù)措施的選定應(yīng)在傳統(tǒng)清潔小流域21項措施的基礎(chǔ)上，結(jié)合項目區(qū)現(xiàn)狀進行適當(dāng)優(yōu)化和擴充，在發(fā)揮治理措施保水保土作用的同時，提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境和景觀效果，并強化水土保持措施的展示效果和科普作用。依據(jù)北京市生態(tài)清潔小流域治理中的三區(qū)劃分原則，將北安河小流域劃分為生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護區(qū)。

3.2.1 生態(tài)修復(fù)區(qū)

項目區(qū)內(nèi)森林覆蓋率較高，按照北京市生態(tài)清潔小流域治理中的三區(qū)劃分原則，項目區(qū)內(nèi)大部分為第一道防線區(qū)域，即生態(tài)修復(fù)區(qū)。該區(qū)域主要位于北安河小流域西部山區(qū)的陡坡山地，其特點為坡陡、海拔較高、植被多且豐富、人為擾動少。在生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)以封育保護措施為主，在人為活動頻繁和主要出入口處設(shè)置了4塊封禁標(biāo)牌，以減少人為活動干擾破環(huán)。

3.2.2 生態(tài)治理區(qū)

第二道防線為生態(tài)治理區(qū)，該區(qū)域主要位于北安河小流域坡腳及溝道附近，其特點是人為活動頻繁，大部分坡度≤25°，水土流失、面源污染和生活污水、垃圾較為集中。生態(tài)治理區(qū)采取的措施主要有：①針對項目區(qū)污水處理設(shè)施和垃圾收集配套設(shè)施不完善問題，在公園宿舍生活區(qū)、游客服務(wù)設(shè)施區(qū)及公園人員活動頻繁區(qū)域修建了污水處理設(shè)施和垃圾分類、收集設(shè)施。②對園區(qū)原有混凝土停車場進行改建，在停車場排水溝下游建設(shè)生物滯留池，生物滯留池結(jié)構(gòu)從下往上分別為400 mm碎石層、200 g/m2無紡布、200 mm粗砂層、800 mm種植土、50 mm樹皮，生物滯留池中種植八寶景天和鳶尾等植物；新建停車場通過鋪設(shè)透水磚和蜂巢格室減少地面徑流、增加雨水就地入滲。透水磚規(guī)格為200 mm×100 mm×60 mm，鋪設(shè)時從上到下為6 cm面層、4 cm中砂找平層、10 cm基層級配碎石，底層素土夯實；蜂巢格室型號CGGS-200-A，從下往上分別為素土夯實、200 g/m2無紡布、200 mm厚級配碎石、200 g/m2無紡布、蜂巢格室(見圖1)，格室內(nèi)填土種植結(jié)縷草。③對園區(qū)內(nèi)供游客休憩的小廣場，道路和硬化地面采取鋪設(shè)透水磚、植草方格方式改造，廣場內(nèi)現(xiàn)有破損混凝土樹池修整改造為防腐木座椅式樹池，擴大游客休息空間，并通過種植植物提升景觀效果，提高游客休閑體驗感。④園區(qū)現(xiàn)有人工降雨模擬大廳試驗用水經(jīng)沉沙池沉淀后排至項目區(qū)自然溝道，經(jīng)現(xiàn)場勘察和降雨試驗用水分析，在大廳外設(shè)置了一個300 m3的PP模塊蓄水池收集人工降雨試驗用水和實驗室屋面雨水，加強水資源的利用。⑤園區(qū)現(xiàn)狀健身道路沿線存在部分裸露坡面，坡度在60°～85°，坡長6～7 m，雨天存在落石和滑坡隱患。在分析每處邊坡坡度、坡長、巖性等的基礎(chǔ)上采取坡面種植穴(見圖2)、飄臺種植槽(見圖3)、坡腳仿木樁種植槽(見圖4)和坡面生態(tài)棒等措施進行生態(tài)治理。

圖1 蜂巢格室停車場立面結(jié)構(gòu)示意

圖2 坡面種植穴立面及斷面示意(單位:cm)

圖3 坡面飄臺種植槽護坡斷面示意(單位：mm)

圖4 坡腳仿木樁種植槽斷面示意(單位：mm)

3.2.3 生態(tài)保護區(qū)

生態(tài)保護區(qū)為第三道防線，主要位于北安河小流域溝道兩側(cè)及周邊，其特點為植被蓋度≤30%，坡度≤8°，土壤侵蝕以溝蝕和重力侵蝕為主。生態(tài)保護區(qū)采取的措施主要為：①園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有一段漿砌石溝道，長106 m、寬90 cm、深0.5～0.7 m，2016年北京“7·20”暴雨時局部受損，從景觀提升和溝道生態(tài)角度出發(fā)，堅持少挖少破壞的原則，采用仿木樁護岸，護岸外側(cè)種植迎春花(見圖5)。②在園區(qū)下游自然溝道出口處有一不規(guī)則坑塘，平均深1 m，占地920 m2，已淤滿泥土和石塊，坑塘底部現(xiàn)狀高程72.33 m，出水涵洞底部高程72.38 m，基本不能存水，設(shè)計首先對此坑塘進行清淤處理，底部鋪設(shè)土工膜，周邊碼放土工石籠袋并對岸邊進行綠化美化，改造后的坑塘可以有效攔截和集蓄項目區(qū)上游雨季來水。

圖5 仿木樁護岸立面示意(單位：mm)

4 結(jié) 論

(1)通過對北安河生態(tài)清潔小流域綜合治理工程進行分析，并對森林公園內(nèi)生態(tài)清潔小流域建設(shè)中的一些問題進行了探討，發(fā)現(xiàn)在森林公園內(nèi)進行生態(tài)清潔小流域建設(shè)應(yīng)因地制宜，根據(jù)森林公園的特殊需求及實際情況，適時制定和調(diào)整生態(tài)清潔小流域建設(shè)中各分區(qū)內(nèi)所對應(yīng)的技術(shù)措施及布局。

(2)在森林公園內(nèi)進行小流域建設(shè)應(yīng)多考慮景觀效果，多考慮近自然、生態(tài)型的治理措施，以達到在有效保持水土、涵養(yǎng)水源、改善生態(tài)環(huán)境的同時，最大程度地突出森林公園的景觀效果，發(fā)揮森林公園應(yīng)有的作用。