北京市密云水庫(kù)上游小流域規(guī)劃建設(shè)思路探析

劉可暄，王冬梅，常國(guó)梁

(1.北京林業(yè)大學(xué)，北京 100083；2.北京市水科學(xué)技術(shù)研究院，北京 100048)

密云水庫(kù)是首都北京重要的地表水源地，事關(guān)城鄉(xiāng)安全供水、城市平穩(wěn)運(yùn)行、市民安居樂(lè)業(yè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，在保障水源安全方面發(fā)揮著重要作用[1- 3]。特別是2014年后，密云水庫(kù)還承擔(dān)了南水北調(diào)來(lái)水的調(diào)蓄任務(wù)，密云水庫(kù)水源地保護(hù)對(duì)于保障首都水源安全、水源地生態(tài)保護(hù)對(duì)保障首都水源安全及北京市生態(tài)和城市可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的作用。

1 北京市密云水庫(kù)上游基本情況

北京市境內(nèi)密云水庫(kù)上游流域面積3512km2，主要河流有白河、天河、黑河、湯河、菜食河、潮河、白馬關(guān)河、牤牛河、安達(dá)木河等。共有小流域179條，截至2018年底，共建成生態(tài)清潔小流域94條，未治理小流域85條。上游涉及22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、397個(gè)行政村，總?cè)丝?0.1萬(wàn)人。根據(jù)2018年水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，水土流失總面積595 km2。

2 規(guī)劃治理原則

2.1 統(tǒng)籌兼顧的原則

綜合考慮規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、運(yùn)行管護(hù)等生態(tài)清潔小流域建設(shè)全過(guò)程；統(tǒng)籌農(nóng)村污水處理、垃圾收集處置、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等其他相關(guān)工程，綜合施策。

2.2 保護(hù)優(yōu)先的原則

按照生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)“三道防線”的思路，優(yōu)先實(shí)施自然恢復(fù)。生態(tài)紅線面積占到70%以上的小流域、以及坡度大于25°的區(qū)域，原則上不安排工程措施，以封禁保護(hù)、自然修復(fù)為主。

2.3 突出重點(diǎn)的原則

優(yōu)先實(shí)施主要河流沿線、面源污染嚴(yán)重、水土流失嚴(yán)重、污水垃圾污染突出、人口密度較大、地方政府和群眾積極性高的小流域。

2.4 按需投資的原則

針對(duì)小流域內(nèi)點(diǎn)、面源污染狀況、水土流失特點(diǎn)等實(shí)際情況，根據(jù)山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)綜合治理的思路，按照“缺什么補(bǔ)什么”的原則，打破以往65萬(wàn)/ km2的標(biāo)準(zhǔn)，有針對(duì)性地采取措施，實(shí)施按需投資。

3 規(guī)劃治理區(qū)域現(xiàn)狀分析

通過(guò)分析生態(tài)紅線、淺山區(qū)、密云水庫(kù)二級(jí)保護(hù)區(qū)、重要主要河流沿線及村莊治污情況與小流域的關(guān)系，確定規(guī)劃治理重點(diǎn)區(qū)域[4- 5]。

3.1 生態(tài)紅線與小流域的關(guān)系

生態(tài)紅線和坡度在25°以上區(qū)域是本次規(guī)劃優(yōu)先保護(hù)區(qū)域，應(yīng)充分借助自然力量，減少工程干預(yù)，以生態(tài)保護(hù)和修復(fù)為主。

小流域內(nèi)生態(tài)紅線面積1819.2 km2，為喇叭溝門生物多樣性維護(hù)、延慶北部生物多樣性維護(hù)、軍都山水源涵養(yǎng)與水土流失防治、密云水庫(kù)上游水源涵養(yǎng)、北京東部水源涵養(yǎng)與水土保持和重要河流濕地生態(tài)保護(hù)紅線6種類型，占總面積51.8%。

3.2 25°坡與小流域的關(guān)系

按照北京市水保條例要求，坡度在25°以上區(qū)域要進(jìn)行封禁保護(hù)。運(yùn)用Arcgis軟件提取北京市DEM坡度圖并進(jìn)行重分類，未治理小流域坡度在25°以上面積294.1 km2，占總面積20%。

3.3 淺山區(qū)與小流域的關(guān)系

淺山區(qū)是山區(qū)、平原生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)區(qū)，是首都最重要的水源涵養(yǎng)地和生態(tài)屏障，淺山區(qū)人為擾動(dòng)較大，水土流失嚴(yán)重，作為規(guī)劃水土流失治理的重點(diǎn)。未治理小流域中，淺山區(qū)小流域有24條，總面積421.9 km2。

3.4 密云水庫(kù)二級(jí)保護(hù)區(qū)與小流域的關(guān)系

密云水庫(kù)二級(jí)保護(hù)區(qū)直接影響密云水庫(kù)水質(zhì)，是治理重點(diǎn)。二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍涉及到的14條小流域尚未達(dá)到生態(tài)清潔小流域標(biāo)準(zhǔn)，總面積236.9 km2。

3.5 主要河流沿線與小流域的關(guān)系

9條主要河流沿線未治理小流域有66條，總面積1158.7 km2，該66條小流域是入河污染物影響重要區(qū)域，優(yōu)先安排治理任務(wù)。

3.6 小流域內(nèi)村莊污水情況

未治理小流域內(nèi)有28條小流域內(nèi)未建污水處理設(shè)施，盡快與村莊污水治理三年行動(dòng)實(shí)施方案對(duì)接，加快治理進(jìn)度。

3.7 小流域影響因素綜合分析

生態(tài)紅線面積大于70%的小流域原則上不安排工程措施以封育保護(hù)為主，如地方政府和群眾反映強(qiáng)烈，環(huán)境亟需治理，可適當(dāng)考慮；小流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境良好，已達(dá)到清潔標(biāo)準(zhǔn)，本次規(guī)劃不安排治理任務(wù)。

對(duì)生態(tài)紅線、淺山區(qū)、密云水庫(kù)二級(jí)保護(hù)區(qū)、重要河流沿線及村莊治污情況5種因素進(jìn)行賦值，重點(diǎn)考慮地方政府和群眾意愿，優(yōu)先安排影響因素多、地方政府和群眾意愿強(qiáng)烈、綜合打分高的小流域。

4 主要技術(shù)措施

4.1 生態(tài)河流治理技術(shù)

主要河流沿線小流域以點(diǎn)面源污染防治為主，通過(guò)開展植草溝及植被緩沖帶建設(shè)、水系連通、生態(tài)岸線修復(fù)、生物多樣性恢復(fù)、入河入庫(kù)口濕地建設(shè)等措施，減少村莊、農(nóng)田排水對(duì)密云水庫(kù)水質(zhì)影響，減少入庫(kù)污染物，切實(shí)改善密云水庫(kù)水質(zhì)[6- 10]。

4.1.1防洪空間擴(kuò)展技術(shù)

進(jìn)行洪峰流量計(jì)算，保證拓展后的河流達(dá)到防洪目標(biāo)的要求；一般包括河堤改移、生態(tài)護(hù)岸、河流水文地貌構(gòu)建和親水措施等；改移后的河堤線應(yīng)該蜿蜒自然，避免直線化，盡量采取緩坡植物護(hù)岸的形式，選用當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土植物種；坡腳水流易沖刷的部位可采取碼石、活體柳木樁或喬灌木護(hù)腳；河床地形應(yīng)自然多樣，急流、緩流、深潭、淺灘和島嶼共存，構(gòu)建小水位時(shí)徑流聯(lián)通的子槽，子槽應(yīng)蜿蜒自然；在急流、深潭和子槽凸凹易沖刷部位采取碼石護(hù)坡腳；常水位以上高程部位可點(diǎn)綴種植少量喬木，增加景觀效果；可修建汀步等親水步道，北方由于凍脹等問(wèn)題，不建議修建混凝土不道。

4.1.2河流水質(zhì)改善技術(shù)

4.1.3河流水文地貌修復(fù)技術(shù)

恢復(fù)溝道平面與斷面形態(tài)多樣性，恢復(fù)多樣的生存與棲息環(huán)境。溝道形態(tài)宜寬則寬、宜彎則彎，蜿蜒自然，深潭、淺灘、急流和緩流交替出現(xiàn)，溝床微地形起伏多樣。防洪空間足夠大時(shí)，可配置溝道子槽，并盡量恢復(fù)子槽自然蜿蜒。在有常流水的溝道，宜利用水流自然的沖刷淤積變化實(shí)現(xiàn)水文地貌多樣性修復(fù)。盡量自然恢復(fù)植被，創(chuàng)造適宜自然植被恢復(fù)的水土條件，給自然植被的自我修復(fù)留時(shí)間，適應(yīng)當(dāng)?shù)氐乃?、土、氣條件，維護(hù)成本低。

4.1.4河流連通性修復(fù)技術(shù)

河流縱向連續(xù)性技術(shù)主要對(duì)橫向攔水建筑物的拆除或改建，一般將露出河床部分的漿砌石拆除或降低高度，改為透水的碼石散水壩形式，散水壩在上下水位之間要形成緩坡，壩上設(shè)計(jì)小水位時(shí)的流水子槽。根據(jù)河流流速，確定單塊石頭的大小，位于上游的石塊要大于下游的石塊，碼放要自然，自然塊石咬合碼砌。多座攔水壩同時(shí)改造時(shí)，相鄰兩座散水壩上子槽的位置要錯(cuò)開，實(shí)際形成整段河道蜿蜒曲折的子槽，在子槽的凹凸部位要碼石防沖。河流橫向連通性修復(fù)技術(shù)開發(fā)與整合了柳樁碼石護(hù)岸、碼石護(hù)岸、硬質(zhì)邊坡綠化、坡腳碼石防護(hù)和堤腳堤坡穩(wěn)定等多項(xiàng)生態(tài)護(hù)岸技術(shù)。

4.2 水土流失與面源污染防治技術(shù)

水土流失嚴(yán)重的小流域以面源污染防治和土壤侵蝕模數(shù)控制為主，開展生態(tài)治理工程，有效控制水土流失[11- 13]。

利用RUSLE模型模擬的方法，確定了密云水庫(kù)水源地2000—2016年間時(shí)空分布特征，確定了8°～25°坡度為水土流失關(guān)鍵源區(qū)，土地利用是影響關(guān)鍵源區(qū)的主導(dǎo)因素，坡地經(jīng)濟(jì)林下水土流失對(duì)關(guān)鍵源區(qū)貢獻(xiàn)可達(dá)54%，是密云水庫(kù)水源地坡面水土流失防控的重點(diǎn)核心，其中板栗林可占經(jīng)濟(jì)林面積的80%，是密云水庫(kù)水源地水土流失防控的重中之重。

(1)水平林地(0～5°)水土流失防治：水平林地土壤侵蝕模數(shù)466.8 t/(km2·a)，屬于輕度水土流失，且林下土壤肥沃，加上板栗林郁閉度較小，因此在考慮生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，應(yīng)充分利用土地資源。采用林糧復(fù)合模式，選擇具備水保效益的農(nóng)作物，發(fā)掘其經(jīng)濟(jì)效益，以耕代撫。防控關(guān)鍵技術(shù)為林糧復(fù)合模式，選擇病蟲害少、土地覆蓋率高、不用或少用農(nóng)藥的農(nóng)作物進(jìn)行輪作，盡量減少施肥量，并盡量使得作物的生長(zhǎng)季節(jié)與降水期同步，降低庫(kù)區(qū)面源污染。

獨(dú)立學(xué)院電子信息工程專業(yè)建設(shè)的探索與實(shí)踐…………………………………………………林昌意，張 杰，林 鴻（2.80）

(2)緩坡林地(5°～8°)水土流失防治：緩坡林地土壤侵蝕模數(shù)為1166.5 t/(km2·a)，屬于輕度侵蝕。由于坡度較緩，治理難度小，該區(qū)以工程措施為主，植物措施為輔。該區(qū)土壤較為肥沃，在有效防治水土流失的基礎(chǔ)上可以盡可能的發(fā)揮土地的作用，生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益兼顧。防控關(guān)鍵技術(shù)為工程措施(坡改梯措施+坡面蓄排水措施+修筑樹盤措施)+林藥復(fù)合模式。坡改梯措施：就地取材修成石坎梯田，一次性修筑為水平梯田。坡面蓄排水措施：在坡面增設(shè)水平截水溝、縱向排水溝、蓄水池、沉沙池等配套蓄排水工程，將坡面徑流分層攔截在水平截水溝內(nèi)，經(jīng)縱向主排水溝導(dǎo)出坡面。修筑樹盤措施：修筑樹盤即在每株板栗樹根部，增加板栗林下土層厚度、保水增肥、增產(chǎn)增收、減少水土流失的優(yōu)點(diǎn)。林藥復(fù)合模式：種植具備水保功能，同時(shí)適應(yīng)性較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)作物。

(3)較陡林地(8°～25°)水土流失防治：較陡林地土壤侵蝕模數(shù)為2533.3 t/(km2·a)，屬于中度侵蝕。該區(qū)土壤多為粗骨礫，土壤抗蝕性差，土地貧瘠，生產(chǎn)力低下，加上坡度較陡，土壤侵蝕治理難度大。由于水土保持工程措施在較陡坡上實(shí)施難度和成本將顯著增加，維護(hù)費(fèi)用高，且土地的損失量大，因此該區(qū)不宜大面積推廣，主要應(yīng)以植物措施為主，工程措施為輔。防控關(guān)鍵技術(shù)為工程措施(水平階帶狀防護(hù))+植物措施(植物綠籬+林草復(fù)合模式)。水平階帶狀防護(hù)：水平階是山區(qū)沿等高線自上而下內(nèi)切外墊，修成一外高里低的臺(tái)面，同時(shí)結(jié)合直坡型石坎截坡開階蓄滲技術(shù)，在土石山區(qū)、坡度較大的坡面上采用具有良好的蓄水保土的功能。植物綠籬：每?jī)尚邪謇趿种仓曛g，種植一排陰性、半陰性低灌(叢)密植經(jīng)濟(jì)植物，經(jīng)過(guò)1～2年生長(zhǎng)，形成一道水平植物綠籬屏障。林草復(fù)合模式：選擇具備良好水土保持功能以及可用于家禽家畜飼養(yǎng)的草本植物，在林下播撒或培育種植，待其生長(zhǎng)到一定程度后(幼苗期不宜放牧)，可將其刈割用以直接做牛羊等牲畜飼料，抑或加工為干粉后用作飼料。

(4)陡坡林地(>25o)水土流失防治：陡坡林地土壤侵蝕模數(shù)為12160.9 t/(km2·a)，應(yīng)封禁治理，逐步將板栗經(jīng)濟(jì)林改為生態(tài)林。防控關(guān)鍵技術(shù)為封禁治理：對(duì)大于25o的板栗林地實(shí)行半封，即在林木主要生長(zhǎng)季節(jié)實(shí)施封育，其它季節(jié)在不影響森林植被恢復(fù)的前提下，有計(jì)劃、有組織的進(jìn)行采摘、割草等活動(dòng)。植被快速生長(zhǎng)，并有效成活是植被恢復(fù)的關(guān)鍵，可以采用生根粉、保水劑等來(lái)保障植被的成活率。

4.3 構(gòu)建農(nóng)戶“參與式”生態(tài)治理管理體系

保障農(nóng)戶在“項(xiàng)目前期、工程實(shí)施、建后管護(hù)”全過(guò)程的參與，有效了提高了農(nóng)戶參與的積極性，有效實(shí)現(xiàn)了生態(tài)保護(hù)和增收致富的雙贏[14- 15]。

4.3.1農(nóng)戶參與項(xiàng)目前期決策與策劃

為持續(xù)促進(jìn)密云水庫(kù)水源地生態(tài)治理工程和生態(tài)保護(hù)技術(shù)的順利實(shí)施，持續(xù)發(fā)揮生態(tài)治理效益，項(xiàng)目建設(shè)前期，引入農(nóng)戶參與，對(duì)項(xiàng)目的決策與策劃提供了寶貴的建議。項(xiàng)目前期建設(shè)方案聽取項(xiàng)目所在地相關(guān)單位和個(gè)人的意見，方案確定后予以公布，在集體土地上建設(shè)的工程，與當(dāng)?shù)卮迕裎瘑T會(huì)和農(nóng)戶協(xié)商一致，村委會(huì)和農(nóng)戶可按照規(guī)定承接工程建設(shè)和設(shè)施管護(hù)等工作。

4.3.2建立“四權(quán)一責(zé)”機(jī)制

為鼓勵(lì)農(nóng)戶參與密云水庫(kù)水源地生態(tài)治理工程，構(gòu)建了“四權(quán)一責(zé)”農(nóng)戶參與的激勵(lì)機(jī)制，保障農(nóng)戶在參與生態(tài)保護(hù)治理工程過(guò)程中的知情權(quán)、參與權(quán)、決策權(quán)、監(jiān)督權(quán)，同時(shí)明確其管護(hù)責(zé)任，有效地調(diào)動(dòng)了農(nóng)戶參與水源地生態(tài)治理工程的積極性，有效地保障了生態(tài)保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)的示范與應(yīng)用。

4.3.3基于農(nóng)戶參與的流域運(yùn)行管護(hù)

按照“誰(shuí)受益、誰(shuí)管護(hù)”的原則，明確管理責(zé)任單位和個(gè)人，簽訂管護(hù)協(xié)議，明確責(zé)任主體、管護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、管護(hù)內(nèi)容，落實(shí)管護(hù)責(zé)任。根據(jù)移交的工程措施，列出管護(hù)清單，作為管護(hù)對(duì)象。管護(hù)清單由項(xiàng)目建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位和管護(hù)責(zé)任主體共同填寫，報(bào)市級(jí)審批單位備案。管護(hù)清單內(nèi)容包括工程措施名稱、單位、數(shù)量、管護(hù)責(zé)任主體、管護(hù)責(zé)任主體代表及聯(lián)系方式等。對(duì)于參與生態(tài)保護(hù)管理的村民委員會(huì)和農(nóng)戶進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)，安排專項(xiàng)資金選聘農(nóng)戶為管護(hù)員進(jìn)行管護(hù)，解決了工程重建設(shè)輕管理的問(wèn)題，保證設(shè)施正常持續(xù)運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著生態(tài)清潔小流域建設(shè)制度體系的不斷完善，新時(shí)期水土保持工作對(duì)生態(tài)清潔小流域建設(shè)提出了更高的要求。小流域建設(shè)前期應(yīng)充分做好分析評(píng)價(jià)工作，找到水土流失、點(diǎn)面源污染等方面的關(guān)鍵問(wèn)題并提出治理措施，措施布局上應(yīng)更多考慮過(guò)新技術(shù)和新方法，用生態(tài)的辦法解決生態(tài)的問(wèn)題，提高生態(tài)清潔小流域建設(shè)科技含量，建設(shè)全過(guò)程要鼓勵(lì)農(nóng)戶參與，保障農(nóng)戶“四權(quán)一責(zé)”，特別是小流域建設(shè)完成后，應(yīng)加強(qiáng)后期管護(hù)工作。