水庫壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)與水土保持研究

趙通陽 牛賀道 王鵬 丁玉 陳智敏

摘要：為提升水庫壩址區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，工程實踐中往往進行水土保持和生態(tài)修復(fù)工作。以河南省出山店水庫為例，從水庫壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)和水土保持治理措施著手，探究生態(tài)修復(fù)是否可以替代水土保持。通過分析水庫壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)和水土保持的相同點和差異性，認為可以用生態(tài)修復(fù)措施逐步替代水土保持措施。在主體工程實施期，生態(tài)修復(fù)措施側(cè)重于防治水土流失;在主體工程完工后，側(cè)重于引導(dǎo)壩址區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的重構(gòu)，逐步提升區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水庫壩址區(qū)：生態(tài)環(huán)境：水土保持：生態(tài)修復(fù)：出山店水庫

中圖分類號：TV62;TV882.1

文獻標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j .issn.1000- 1379.2020.01. 014

水庫樞紐工程區(qū)生態(tài)環(huán)境安全對于環(huán)庫區(qū)水質(zhì)安全、生態(tài)安全及環(huán)境安全具有重要意義[1]。在水庫工程建設(shè)過程中，不但會造成區(qū)域水土流失，而且?guī)靺^(qū)原有的生態(tài)平衡將被打破，從而對生態(tài)環(huán)境造成新的脅迫[2]。工程實踐中常采取攔擋、排水、苫蓋、喬灌草種植等水土保持措施來防治區(qū)域水土流失，提升水庫壩址區(qū)的生態(tài)環(huán)境。近年來，隨著我國生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進，逐步強化生態(tài)系統(tǒng)的保護與修復(fù)，水庫工程建設(shè)面臨著新形勢和新要求。水土保持能否承擔(dān)起水庫壩址區(qū)生態(tài)系統(tǒng)重建的重任，提升生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？針對這一問題，以河南省出山店水庫為例，從水庫壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)和水土保持治理措施著手，探究生態(tài)修復(fù)是否可以替代水土保持，或者二者融合發(fā)展。

1 出山店水庫概況

1.1 基本情況

河南省出山店水庫工程為新建項目，位于河南省信陽市，壩址在京廣鐵路以西14 km的出山店村附近，淮河干流上游，距信陽市約15 km。出山店水庫是一座以防洪為主，結(jié)合供水、灌溉兼顧發(fā)電等綜合利用的大（1）型水庫，總庫容12.51億m3，水電站裝機容量2 900 kW，建成后可為信陽市提供城市生活和工業(yè)用水8 000萬m3/a，設(shè)計灌溉面積3.37萬hm2.年平均發(fā)電量757萬kW.h。

出山店水庫主體工程占地6 542.13 hm2，工程初步設(shè)計概算水土保持工程投資2115萬元，環(huán)境保護工程投資3 169萬元。主體工程總工期48個月，目前大壩土壩段壩體填筑和混凝土壩段主體澆筑已完成.2019年5月水庫已下閘蓄水。

1.2 壩址區(qū)水土保持方案及變更

參照《河南省出山店水庫工程水土保持方案報告書》（簡稱《水土保持方案報告書》），根據(jù)壩址區(qū)各水土流失防治分區(qū)的特點、危害程度和防治目標(biāo)，因地制宜地進行了水土保持措施總體布局和設(shè)計。

（1）在主體工程區(qū)，土壩段及副壩段設(shè)置混凝土預(yù)制塊護坡、壩坡坡腳漿砌石排水溝;混凝土壩段下游河道兩岸進行邊坡防護;工程管理區(qū)范圍內(nèi)直播種草、栽植各類喬木。

（2）在工程永久辦公生活區(qū)，建筑物施工期間開挖排水土溝;運行期場區(qū)四周及區(qū)內(nèi)設(shè)置混凝土排水溝，空閑裸露地鋪設(shè)草皮，栽植喬木、綠籬。

（3）在施工生產(chǎn)生活區(qū)，四周及場內(nèi)開挖排水土溝，空閑裸露地直播種草、栽植綠籬。

（4）在棄渣場區(qū)，表土集中堆放，并在其坡腳四周碼放裝土編織袋攔擋，表面直播種草防護。

（5）在取土場區(qū)，地勢較高一側(cè)修筑擋水土埂;取土結(jié)束后坡面直播種草防護;取土前剝離表土運至棄渣場區(qū)。

在工程實施過程中，與《水土保持方案報告書》相比較，實際土石方開挖填筑總量增加31.17%，表土剝離量減少41.19%。主體工程建設(shè)提高了土石方開挖利用率，工程實際棄渣量減少18.44%。根據(jù)《水利部生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案變更管理規(guī)定（試行）》，需要對出山店水庫水土保持方案進行變更。

在2019年4月水利部批復(fù)的《河南省出山店水庫工程水土保持方案變更報告書》中，不但沒有弱化原《水土保持方案報告書》中水土保持防治措施體系的功能，而且為貫徹生態(tài)文明建設(shè)思想，滿足《關(guān)于出山店水庫壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)工程總體規(guī)劃意見》（豫水計[2019]2號）提出的將工程建設(shè)管理、水土保持與修復(fù)壩址區(qū)生態(tài)相結(jié)合，建設(shè)生態(tài)、美麗的出山店水庫工程的要求，增加了壩址區(qū)植被恢復(fù)與相關(guān)措施的面積，并提高了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)措施

出山店水庫工程建設(shè)對壩址區(qū)生態(tài)環(huán)境影響的主要脅迫因子有水文條件變化、土壤條件變化及工程建設(shè)對生境和生物多樣性的影響。生態(tài)修復(fù)時，結(jié)合壩址區(qū)地形地貌和功能需求，針對具體脅迫因子，采取不同的生態(tài)修復(fù)措施，盡快恢復(fù)壩址區(qū)生態(tài)系統(tǒng)至新的平衡狀態(tài)，緩解、減輕水庫建設(shè)對生態(tài)系統(tǒng)造成的影響。

（1）基于水文條件改變進行的生態(tài)修復(fù)。大壩攔河擋水以及其基礎(chǔ)灌漿、截滲墻等防滲漏措施必然改變區(qū)域的水文條件和地下水補給方式，另外大壩擋水改變了天然河流的水文情勢，大壩下游河床變成陸地，過流斷面面積、河道流量、河道水位及含沙量均發(fā)生了變化。泄流位置的改變，導(dǎo)致泄洪區(qū)域水文的不均勻和不均衡[2]。針對水文條件的變化，在不影響大壩主體工程安全的前提下，結(jié)合出山店水庫壩址區(qū)的坑洼、棄土堆等地貌，重新布置壩后水系，對水體進行近自然形態(tài)修復(fù)，并適當(dāng)恢復(fù)深潭、淺灘、生態(tài)岸緣等近自然水體邊界，恢復(fù)水體與周邊邊界的連續(xù)性和物質(zhì)能量交換。出山店水庫壩址區(qū)水系總體呈溪流狀，由北向南依次串聯(lián)映山泉、金沙湖、聚賢湖。沿水流方向布置溢流堰7座，末端設(shè)置出口跌水一座，壩址區(qū)水系總長3.033 km.水面面積10.46 hm2。另外，壩址區(qū)較陡邊坡采用掛網(wǎng)噴播綠化防護，調(diào)蓄地表徑流。

（2）基于水庫壩址區(qū)土壤條件變化的生態(tài)修復(fù)。出山店水庫建設(shè)過程中，對壩址區(qū)土壤的影響主要表現(xiàn)在大壩壩基和泄水建筑物的清基、開挖、土方轉(zhuǎn)運，棄土、水泥、石灰、磚塊等建筑材料的殘留，這些不僅改變了原有的地貌形態(tài)，而且改變了土壤的特性，破壞了場地的生態(tài)肌理，甚至污染了水庫壩址區(qū)的土壤。

針對水庫壩址區(qū)的土壤情況，調(diào)查場區(qū)現(xiàn)狀表層土質(zhì)的組成和類型，了解項目區(qū)土壤條件，并取樣對其pH值、含鹽量、有機質(zhì)等指標(biāo)進行測定分析，結(jié)果見表1。

土壤改良修復(fù)是一個長期過程，長遠目標(biāo)是通過土壤改良促進土壤生態(tài)良性循環(huán)，提高土壤自我修復(fù)和自我培肥能力。根據(jù)土壤測定結(jié)果，就地取材，在原土中添加當(dāng)?shù)亍盎春由场保ɑ春由秤置包S金沙”，粒徑大，透水透氣性強），解決土壤黏度大、易板結(jié)的問題，同時添加12 - 20 cm充分腐熟的有機介質(zhì)，增加土壤養(yǎng)分和透氣性。喬木種植時，加大種植坑的尺寸，增加換填土量，局部水泥、渣土等含量較高的土壤，直接挖除換填。同時結(jié)合不同植物種類、不同區(qū)域地形特點，采用蚯蚓、微生物、菌根進行生物改良，這種改良雖然見效慢，但效果持久，可促進土壤生態(tài)的良性循環(huán)[3]。

（3）基于水庫壩址區(qū)生境和生物多樣性進行的生態(tài)修復(fù)。出山店水庫興建過程中，損壞了壩址區(qū)原有的地表植被，造成區(qū)域植被面積減小，改變了原有陸生生物的生活環(huán)境，獸類、兩棲類、爬行類、鳥類及昆蟲等的覓食地面積及棲息地面積相對減小，同時改變了這些生物的活動區(qū)域。水庫蓄水后，由于壩址區(qū)水文條件改變，因此水生植物生長環(huán)境將發(fā)生變化，部分水生植物需要適應(yīng)新環(huán)境，甚至很難存活。另外，出山店水庫興建截斷江河，改變了魚類的組成要素，河道中洄游性魚類很難依照以往的生活習(xí)慣生活，對洄游性較強魚類的影響大[4]。

以本土物種為主構(gòu)建穩(wěn)定群落進行生物修復(fù)，根據(jù)不同場地特點分區(qū)種植陸生植物和水生植物，給動物、鳥類等提供多樣化的覓食、棲息環(huán)境。在水庫壩址區(qū)構(gòu)建不同的林地空間，如疏林、密林、草地、水生植物空間;為不同喜好的飛禽、游禽、涉禽等提供游憩和筑巢空間;通過深潭、淺灘內(nèi)水生植物的布置，為不同魚類提供活動空間。種植植物時采用自然式種植方式，常綠植物與落葉植物按比例搭配。管理營地區(qū)以秋景植物為主，骨干樹種選用山楂、石榴、杏樹、蘋果等，搭配植物選用雪松、銀杏、淡竹、山櫻花、紫薇等，主要地被選用狗牙根、細葉麥冬、蔥蘭、紅花酢漿草等;壩后濕地區(qū)主要樹種選用垂柳、旱柳、金枝柳、水杉、池杉、杜鵑等，搭配植物選用泡桐、木芙蓉、黃荊、酸棗、連翹等，主要地被選用野菊、波斯菊、白三葉、細葉麥冬等，水生植物選用蘆葦、千屈菜、花葉蘆竹、美人蕉、荷花、睡蓮等，營造多樣化的水生生境。同時，通過在水庫北壩頭設(shè)置魚類增殖站，每年向壩址區(qū)投放當(dāng)?shù)仄贩N的魚苗，豐富壩址區(qū)水生生物。

2 生態(tài)修復(fù)與水土保持比較

2.1 相同點

（1）生態(tài)修復(fù)與水土保持都能防治水土流失，具有較好的生態(tài)效益。出山店水庫壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)措施中的栽種本土苗木地被、陡邊坡掛網(wǎng)噴播綠化防護、壩址區(qū)水系設(shè)置生態(tài)岸緣等，水土保持措施中的漿砌石排水溝、混凝土排水溝、排水土溝、直播種草、栽植各類喬木、栽植綠籬等，均能有效防治水土流失，減少水庫建設(shè)對周圍環(huán)境的破壞，具有較為顯著的生態(tài)效益。

（2）生態(tài)修復(fù)與水土保持都需要與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。出山店水庫壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)時，考慮大壩的安全性，不對其造成任何安全影響，和壩址區(qū)的泄洪設(shè)施、臨時導(dǎo)流設(shè)施、防汛道路、觀測監(jiān)測設(shè)施等布置相協(xié)調(diào)，并與壩址區(qū)的自然環(huán)境、發(fā)展定位等相一致。水土保持同樣不妨礙樞紐的工程布置，并有助于提升樞紐布置的科學(xué)性和協(xié)調(diào)性，減少工程建設(shè)帶來的負面影響。

（3）生態(tài)修復(fù)與水土保持都包含自然和社會兩個層面。生態(tài)修復(fù)和水土保持的內(nèi)涵均包括自然與社會兩個方面的內(nèi)容。水土保持工程防治水土流失、涵養(yǎng)水源、發(fā)揮水土資源的生態(tài)效益和社會效益，支撐生產(chǎn)活動和社會公益事業(yè)，發(fā)展生產(chǎn)。生態(tài)修復(fù)的內(nèi)涵也包括自然修復(fù)與社會修復(fù)兩個方面，生態(tài)修復(fù)不僅關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)是否能恢復(fù)重建，而且關(guān)注生態(tài)修復(fù)后，新“生態(tài)”對社會經(jīng)濟發(fā)展是否具有實際社會效益或價值[5]。生態(tài)修復(fù)與水土保持都是手段，發(fā)展生產(chǎn)，社會進步才是最終目的。

2.2 差異性

（1）概念不同。水土保持是防治水土流失，保護、改良與合理利用水土資源，維護和提高土地生產(chǎn)力，減輕洪水、干旱和風(fēng)沙災(zāi)害，以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟效益和社會效益，建立良好的生態(tài)環(huán)境，支撐可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)活動和社會公益事業(yè)[6]。從表象上看，水土流失就是水沖土跑，造成這種現(xiàn)象的根本原因是地表徑流的沖擊力大于土體的抵抗力，所以要達到水土保持，一方面要減少作為外營力的地表徑流的沖擊力，另一方面要增加土體的抵抗力，其基本原理主要有水土流失帶性規(guī)律、水沙平衡原理等。

生態(tài)修復(fù)是指在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)下，按照可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想，切實遵循自然生態(tài)經(jīng)濟規(guī)律，充分利用當(dāng)?shù)氐乃?、土、光、熱、生物等自然資源，依靠大自然的循環(huán)再生能力和人為干預(yù)快速恢復(fù)植被，控制水土流失，實現(xiàn)人與自然和諧相處[7]。生態(tài)修復(fù)的順利實施，需要生態(tài)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、栽培學(xué)和環(huán)境工程等多學(xué)科參與，生態(tài)修復(fù)嚴格遵循循環(huán)再生原理、和諧共存原理、整體優(yōu)化原理和區(qū)域分異等生態(tài)學(xué)原理。

（2）治理原則不同。壩址區(qū)水土保持工程遵循的原則有因地制宜、分區(qū)防治;技術(shù)可行、經(jīng)濟合理‘引;與主體工程相銜接，主體工程中已有的措施，不再布設(shè);與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，減少主體工程的負面影響。生態(tài)修復(fù)工程除遵循上述水土保持原則外，更加注重保護優(yōu)先，自我調(diào)節(jié)，生態(tài)學(xué)與系統(tǒng)學(xué)、自然恢復(fù)與人為措施相結(jié)合，生物多樣性等原則。

（3）措施不同。實質(zhì)上，水土保持的主要目的包括兩個方面，一方面是防止土被水沖走流失;另一方面是固土，對坡面土體加固而不易被水沖走。前者主要通過設(shè)置攔擋、排水、苫蓋等措施來解決，后者主要通過喬灌草種植措施來實現(xiàn)。出山店水庫壩址區(qū)水土保持措施有壩址區(qū)各防治分區(qū)表土的剝離、攔擋、苫蓋，工程管理區(qū)陡邊坡的掛網(wǎng)噴播防護，場區(qū)內(nèi)的排水溝、綠化種植等。

生態(tài)修復(fù)的主要目的也包括兩個方面，一方面是生物，包括水生動物和水生植物;另一方面是生境，盡量塑造生境的多樣性，仿周邊原位的生態(tài)系統(tǒng)。所以生態(tài)修復(fù)措施主要包括動物修復(fù)、植物修復(fù)、物理與化學(xué)修復(fù)。出山店水庫壩址區(qū)的生態(tài)修復(fù)措施有塑造壩后水系、水形態(tài)的修復(fù)、土壤修復(fù)、生境塑造和生物多樣性修復(fù)等。

（4）治理目標(biāo)不同。水土保持的目標(biāo)是預(yù)防和治理水土流失，涵養(yǎng)水源。不僅在于控制和減輕水的破壞力，而且還要進一步迫使水的力學(xué)、物理、化學(xué)性質(zhì)作用到生物循環(huán)中去，不斷提高土壤肥力和土地的生產(chǎn)力。

生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)是重建生態(tài)系統(tǒng)，并維持生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性，生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)是更深層次的，達到范圍更廣、更微觀的功能恢復(fù)與新的平衡。生態(tài)修復(fù)工程突破了水土保持工程保水、保土和保肥（主要指氮、磷、鉀）的目標(biāo)，把對構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的若干重要元素的治理擴大到對生態(tài)系統(tǒng)的全面保護、修復(fù)和重建，是針對整個生態(tài)系統(tǒng)的。

（5）效果評價指標(biāo)不同。水土保持實施效果評價指標(biāo)有水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防護率、表土保護率、林草植被恢復(fù)率、林草覆蓋率6項[8]。生態(tài)修復(fù)實施效果評價指標(biāo)主要包括水文情勢、河流地貌形態(tài)、水體物理化學(xué)和生物群落多樣性等生態(tài)要素指標(biāo)[9]，生態(tài)修復(fù)效果評價的指標(biāo)更加全面。

（6）投入不同。出山店水庫工程壩址區(qū)水土保持概算總投資1 125萬元，其中工程措施225.81萬元，植物措施409.32萬元，施工臨時工程23.84萬元。出山店水庫工程壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)工程總投資9 897.62萬元，其中壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)6 557.95萬元。從投入對比可以看出，水土保持的投入較小，它是針對水土流失區(qū)域的直接投入行為，而生態(tài)修復(fù)的投入較大，投入是持續(xù)性的，范圍更廣。

3 結(jié)語

水土保持以預(yù)防水土流失、涵養(yǎng)水源為基本目標(biāo)，難以滿足新時代水生態(tài)文明建設(shè)的需要，具有一定局限性。生態(tài)修復(fù)順應(yīng)自然規(guī)律，更加注重大自然的力量，能充分發(fā)揮生態(tài)環(huán)境的自我修復(fù)能力[10]，不僅治理范圍廣，而且生態(tài)效果好。在水庫壩址區(qū)進行生態(tài)修復(fù)，不僅可以有效防治水土流失，而且可以從根本上解決水庫壩址區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的問題。

為響應(yīng)當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)的時代要求，水庫壩址區(qū)生態(tài)修復(fù)是水土保持工程建設(shè)的深化和發(fā)展，也是生態(tài)文明建設(shè)在水利工程中的具體體現(xiàn)，可以用生態(tài)修復(fù)措施逐步替代水土保持措施。在主體工程實施期，生態(tài)修復(fù)措施側(cè)重于防治水土流失;在主體工程完工后，工程建設(shè)對環(huán)境基本沒有干擾，此時的生態(tài)修復(fù)措施要更加注重對壩址區(qū)生境的營造，引導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)，逐步提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

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（責(zé)任編輯 呂艷梅）