山區(qū)河流石葵河生態(tài)治理探索與實踐

何杰

（云南省文山州丘北縣水務(wù)局，云南文山 663200）

0 前言

山區(qū)河流又稱為山地河流。其定義和分類方法較多，專家學(xué)者比較認可的定義為河床由泥沙和粗顆粒組成，坡降在5‰～5%之間，水深與低質(zhì)平均粒徑比在10 以下的河流[1]。云南地處高原地貌，山區(qū)河流眾多[2-3]，山區(qū)河流水文特征主要有：河道坡降系數(shù)大，匯流時間短，徑流系數(shù)大，加上氣候和降雨影響，因此洪水陡漲陡落是山區(qū)河流標志性的水文特點，有雨就成洪。對云南山區(qū)河流而言，季節(jié)性降雨對河流影響比較大，流量出現(xiàn)季節(jié)性變化規(guī)律，水流狀態(tài)十分紊亂，有縱流、回流、跌水、水泡、水躍、漩渦、剪刀水、橫流等流態(tài)出現(xiàn)。泥沙特征主要有河流河床多由原生基巖、卵石、漂粒組成。卵石河床一般出現(xiàn)在水流強弱適中區(qū)域，河床發(fā)生沖刷之處呈魚鱗狀排列，水流較弱河床發(fā)生淤積之處呈松散堆積狀態(tài)。形態(tài)特征主要有：河流位于地殼抬升地區(qū)，河床總體的演變趨勢以下切為主，因此河谷橫斷面一般呈V 型或U 型。河流總體走向受地形因素影響較大，彎曲系數(shù)同時也受到相應(yīng)的影響。河床縱剖面一般比較陡峭，形態(tài)極不規(guī)則，淺灘深潭上下交錯，常出現(xiàn)臺階形地貌。山區(qū)河流地形地貌、水文、泥沙、形態(tài)特征比較復(fù)雜，從而大大提升河道生態(tài)治理難度。

由于防洪基礎(chǔ)設(shè)施不足、規(guī)劃滯后、河道管理缺位、洪澇災(zāi)害嚴重等問題的凸顯，山區(qū)河道生態(tài)整治工程探索與實踐迫在眉睫。各級領(lǐng)導(dǎo)部門對此類課題也十分關(guān)心，自2008 年中央1 號文件明確要求起，在全國開展重點地區(qū)中小河流治理規(guī)劃編制工作。截至2020 年底，云南省累計投入資金43.32 億元，對900多條河道進行生態(tài)治理，完成河道治理長度1062.2km[4]。農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)有望提高至0.492，全省萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值用水量將比2015 年下降29%。

目前，針對山區(qū)河道生態(tài)治理還沒有成型的相關(guān)技術(shù)標準和參考依據(jù)，關(guān)于山區(qū)河道生態(tài)治理的研究較為散見，部分已經(jīng)落實的工程項目也存在很多的不足，對山區(qū)河道生態(tài)整治工程進行探索與實踐是很有現(xiàn)實意義的課題，同時，可為其他相似工程生態(tài)整治提供參考依據(jù)。

1 目前山區(qū)河流生態(tài)治理存在的問題

1.1 山區(qū)河流生態(tài)治理總體規(guī)劃和前期工作不足

山區(qū)河流生態(tài)治理多為公益性水利工程項目，多數(shù)河流規(guī)劃階段基本情況不明，缺乏系統(tǒng)全面的分析[5]，特別是山區(qū)洪水暴漲暴落的水文特性以及同一條河流不同河段的地理環(huán)境基礎(chǔ)資料缺乏，治理目標和任務(wù)不明確。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)加快，人口增加，社會財富日益聚集，都對防洪安全提出越來越高的要求，前期規(guī)劃治理目標和任務(wù)已不能滿足河流現(xiàn)實治理和管理的需要。

1.2 工程設(shè)計與實際情況聯(lián)系不夠緊密

山區(qū)河流的特點是源短流急、洪水暴漲暴落[6]，大部分河段都屬于天然狀態(tài)，部分工程項目防洪標準較低（3～5 年一遇），沿河道兩岸農(nóng)田多，為河谷槽區(qū)糧食作物主要生產(chǎn)基地，每年都不同程度遭受洪澇災(zāi)害，造成經(jīng)濟損失。一些山區(qū)河流流域內(nèi)水土流失嚴重，加之不合理的攔河設(shè)障、向河道傾倒垃圾、違章建筑、亂搭亂建等侵占河道的現(xiàn)象日漸增多，淤積嚴重，多年又未實施清淤，致使河道萎縮嚴重，行洪能力逐步降低，沒有過河交通橋等問題，對所在地方的防洪安全構(gòu)成了嚴重威脅。

1.3 設(shè)計理念落后，未將生態(tài)理念融入工程設(shè)計

山區(qū)河道治理理念落后，河道占線長，河道斷面變化大，設(shè)計中考慮不到位，有的設(shè)計方案沒有進行實地踏勘[7]，方案利用相似工程模板套取，“三面光”設(shè)計樣本比比皆是，沒有將生態(tài)理念融入工程設(shè)計，施工材料和施工工藝選取不夠合理。設(shè)計思路主要還是以渠系化的理念進行水位線和斷面設(shè)計，綜合防護措施有待進一步完善。

1.4 資金投入不足，技術(shù)力量薄弱

中小河流治理為公益性水利工程，缺乏投資效益和渠道，主要資金都為中央和省級投資，地方配套資金基本沒有，有些地區(qū)屬國家級貧困縣，財力拮據(jù)，配套資金難以落實，后期管護經(jīng)費和管護人員落實不到位。另外水利專業(yè)技術(shù)力量薄弱，高水平的水利技術(shù)隊伍嚴重不足。

2 石葵河生態(tài)治理案例特點分析

2.1 項目規(guī)劃

石葵河位于云南省文山州丘北縣東北部，屬珠江流域西江水系清水河上第二大支流，流域多年平均氣溫16.7℃，年平均降雨量1143.3mm，光照充足，日照時間為2046h，無霜期在300～353d[8]，有豐富的熱氣資源。主要土壤類型為石灰?guī)r土、紅壤、黃棕壤、棕土和水稻土，土壤中有機質(zhì)含量2.13%～3.05%，PH 為5.5～7.6，土壤質(zhì)地疏松，通氣、透水性好。區(qū)內(nèi)居住4.8 萬余人，耕地3.2 畝，主要為壯族，作物為水稻、冬早蔬菜、甘蔗、柿子等為主，由于熱氣資源豐富，經(jīng)濟作物品質(zhì)上佳[9]。對石葵河生態(tài)河道治理總體規(guī)劃，本著充分考慮當?shù)刈匀画h(huán)境、農(nóng)林產(chǎn)業(yè)、國土規(guī)劃、交通條件等，既要滿足行洪要求、達到保護人民群眾生命財產(chǎn)安全的目的，又要以工程項目帶動農(nóng)林產(chǎn)業(yè)發(fā)展，突出當?shù)貕炎迕褡逦幕Ｗo與熱區(qū)農(nóng)耕文化展示來促進鄉(xiāng)村振興，達到真正的項目脫貧、項目振興的鄉(xiāng)村發(fā)展目標。

2.2 工程設(shè)計

石葵河上游森林資源過渡砍伐、水土流失嚴重，導(dǎo)致河堤倒塌破損、河道泥沙淤積嚴重，難以滿足行洪要求，水災(zāi)害頻繁，經(jīng)常沖毀淹沒大片農(nóng)田，甚至沖毀房屋和群眾，每年都成為當?shù)卣姥纯购橹攸c區(qū)域。因此，自2014 年起對其進行分期分段進行河道生態(tài)治理。通過設(shè)計團隊多次實地踏勘并廣泛收集和聽取當?shù)厝罕娨庖姡瑘猿帧皾M足防洪要求的前提下讓群眾利益最大化”的設(shè)計理念，石葵河石別段治理工程，總治理長度為7.155km，單邊治理總長度11.799km，改造取水口1 座，新建農(nóng)用橋4 座，人行橋8 座，清水平臺17 座，涵洞10 座。

根據(jù)水文資料推算水面線，以2 年一遇洪水位作為設(shè)計常水位，常水位以下常年浸泡和沖刷，為滿足水體凈化和相互置換要求，結(jié)合地質(zhì)條件并充分考慮挖填平衡，在常水位以下邊坡采用生態(tài)混凝土小塊進行干砌。在常水位以上（10 年一遇洪水位）河堤采用分層碾壓削坡處理，使河堤邊坡保持在1:1.5，河道邊坡采用框格混凝土進行護坡處理，并在框格內(nèi)種植上一些當?shù)氐倪m生物種和觀賞效果比較好的引進物種，既能達到快速綠化覆蓋減少地表侵蝕和水土流失，又能加速工程擾動區(qū)植被生態(tài)修復(fù)。設(shè)計洪水位（10 年一遇洪水位）以上預(yù)留60cm 安全超高，對堤頂預(yù)留3m 的檢修道路，碾壓后進行硬化，這既能滿足河道檢修要求又能促進鄉(xiāng)村道路交通建設(shè)[10]。

為方便當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活，河道整治后，河岸斷面相對規(guī)范，當?shù)厝罕姴荒芟襁^去那樣，蹚水過河，給群眾交通和運輸帶來阻隔，所以在設(shè)計階段考慮間隔一段距離，相間設(shè)計一些人行橋和農(nóng)用橋，進一步連接所有交通路線，方便當?shù)厝罕娚a(chǎn)生活。為了解決河道沿線農(nóng)田灌溉和排水需求，設(shè)計10 座涵洞，為方便當?shù)厝罕婏嫹派蠛腿∷?，在設(shè)計時布設(shè)了17 座親水平臺，結(jié)合群眾意見，因地制宜對山區(qū)河道生態(tài)治理進行合理設(shè)計，既能滿足行洪要求，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全，又能通過工程項目帶動當?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施建設(shè)和提高生產(chǎn)生活水平，這是山區(qū)河道生態(tài)治理的一個重要突破口[11]。

總體而言，這樣的設(shè)計理念和方案對山區(qū)中小河流的生態(tài)治理是比較實事求是的，可為后期的山區(qū)河流生態(tài)河道治理提供借鑒和參考。

2.3 工程擾動區(qū)水土保持

根據(jù)項目區(qū)功能分區(qū)及水土流失特點，本項目分為河道工程區(qū)、施工臨時道路區(qū)、棄渣場區(qū)和臨時存土場4 個分區(qū)。水土流失防治責任范圍分為項目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)，防治責任范圍總面積為16.29hm2，項目建設(shè)區(qū)防治責任范圍面積為10.59hm2，直接影響區(qū)防治責任范圍面積為5.34hm2。

生態(tài)水利建設(shè)顯現(xiàn)成效。咸寧和鄂州被確定為全國水生態(tài)文明城市建設(shè)試點，兩市試點實施方案已報水利部待批。大東湖生態(tài)水網(wǎng)構(gòu)建和咸寧淦河、黃石磁湖水生態(tài)保護與修復(fù)工程示范建設(shè)積極推進。組織開展“一湖一勘”工作，基本摸清了全省 100畝（6.67 hm2）以上湖泊的數(shù)量、分布、變遷等有關(guān)情況，公布了第一批308個、第二批445個湖泊保護名錄。

為了減少工程擾動對地表的影響和加強工程擾動區(qū)植被生態(tài)修復(fù)，本項目對工程擾動區(qū)通過場地整理和客土復(fù)墾、施用化學(xué)肥料、有機改良物和生物土壤改良、保水劑等技術(shù)對土壤進行改良，從而改善工程擾動區(qū)立地條件[12]，為植被恢復(fù)提供良好的土壤環(huán)境。除了改善立地條件，植被物種的選擇也至關(guān)重要，首先，篩選先鋒物，主要以鄉(xiāng)土優(yōu)勢物種為主[13]；其次需要遵循因地制宜、適地適樹、喬灌草相結(jié)合原則進行合理布局和種植；另外加強監(jiān)測、養(yǎng)護與管理[14]，為了加強對本工程項目的監(jiān)測，總共布置了6 個監(jiān)測點，河道工程區(qū)布設(shè)2 個，棄渣場區(qū)布設(shè)1 個，施工臨時道路區(qū)布設(shè)2 個，表土臨時堆場區(qū)布設(shè)1 個。為確定植被恢復(fù)達到最終的目標，對于植被恢復(fù)潛力相對較弱區(qū)域，需要加大對該區(qū)域的投入和保障[15]。

本工程水土保持措施實施后，可以有效控制新增水土流失量，維護項目區(qū)生態(tài)環(huán)境，擾動土地整治率達到97%，造成水土流失面積的質(zhì)量度達到98.71%，攔渣率為97.5%，水土保持土壤流失控制比為1，林草植被恢復(fù)系數(shù)為99.5%，林草覆蓋率34.66%。

2.4 山區(qū)河道整治區(qū)生態(tài)修復(fù)后評價

2.4.1 植物種類

采用典型選樣法[16]，2018—2020 年連續(xù)三年對石葵河樣地進行實地取樣調(diào)查。經(jīng)過6 年的植被生態(tài)修復(fù)，研究區(qū)共收集到119 種植物，隸屬 38 科 114 屬。喬木主要有柳樹（Salix）、楓楊（Pterocarya stenoptera C.DC.）、構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）；灌木主要有白背楓（Buddleja asiatica Lour.）、大青（Clerodendrum cyrtophyllum Turcz.）；草本占主導(dǎo)地位，禾本科有白茅（Imperata cylindrica（L.）Beauv.）、牛筋草（Eleusine indica（L.）Gaertn.）、狗牙根（Cynodondactylon（Linn.）Pers.）；菊科有鬼針草（Bidens pilosa L.）、小蓬草（Conyza Canadensis（L.）Cronq.）、銀膠菊（Parthenium hysterophorusL）；豆科有白三葉草（Trifolium repens L）、草木犀（Melilotus officinalis（L.）Pall.）；?？朴械毓‵icus tikoua Bur.）；錦葵科有地桃花（Urena lobata Linn.）、蓼科有酸模葉蓼（Polygonum lapathifolium L.）、唇形科有薄荷（Mentha haplocalyx Briq.）等。

2.4.2 植物生長型

植物生長型即植物的形狀類別，劃分為喬木、灌木、草本、藤本 4 種（見表 1）。

表1 工程擾動區(qū)植被生長型統(tǒng)計

結(jié)果表明，植被生態(tài)修復(fù)草本植被占有絕對優(yōu)勢，占總物種數(shù)的70.59%。木本植物生態(tài)修復(fù)過程中地位突出，占總物種數(shù)的27.73%。前期以草本植被為主、灌草結(jié)合，占總物種數(shù)的86.56%，符合植被生態(tài)修復(fù)演替規(guī)律，與其他學(xué)者研究結(jié)論基本吻合。

2.4.3 植物群落物種組成

通過對工程擾動區(qū)樣地的跟蹤和定量取樣調(diào)查，樣地中共收集到119 種植物，隸屬于38 科114 屬，工程擾動區(qū)樣地內(nèi)植被恢復(fù)有明顯規(guī)律，以常規(guī)三大科植物為主，共計52 種，占總物種數(shù)的43.69%。植物種類科屬數(shù)量從大到小排列為菊科＞禾本科＞豆科，見圖1。

圖1 樣地不同功能群植物分布

2.4.4 植被群落α 多樣性分析

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隨著恢復(fù)時間的延伸，豐富度指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，最大值為119。隨著物種數(shù)量增多和植被蓋度的上升，多樣性指數(shù)也呈現(xiàn)出逐年上升趨勢，擾動區(qū)Shannor-Wiener 指數(shù)出現(xiàn)在2020 年，最大值為2.108，優(yōu)勢度指數(shù)呈現(xiàn)出相反趨勢，擾動區(qū)優(yōu)勢度指數(shù)最大值出現(xiàn)在2018 年，最大值為0.676，均勻度指數(shù)呈現(xiàn)出“先降低后升高”的趨勢。隨著恢復(fù)時間積累，植被物種數(shù)逐年增加，物種多樣性指數(shù)也處于遞增趨勢，優(yōu)勢種指數(shù)出現(xiàn)遞減規(guī)律，說明群落結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜穩(wěn)定趨勢，單一物種對植被群落的影響將逐漸減小，群落結(jié)構(gòu)將更加穩(wěn)定，見圖2。

圖2 不同恢復(fù)年限植物群落多樣性特征

3 山區(qū)河流生態(tài)治理有關(guān)問題應(yīng)對措施

3.1 全面規(guī)劃，綜合治理

根據(jù)防洪保護對象的重要程度，按照相應(yīng)規(guī)范標準，給洪水足夠的通道，按照輕重緩急的原則逐步治理最終根治洪澇災(zāi)害。規(guī)劃要針對河流治理開發(fā)現(xiàn)狀及存在問題，按照統(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理的原則，分段分類別，從經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境等方面，提出山區(qū)河流治理的原則、任務(wù)、治理目標和規(guī)劃方案，選定治理的總體方案及主要布局和實施程序。規(guī)劃過程中，需要注意整體與局部，上下游，左右岸，各地區(qū)、各部門的關(guān)系，需要協(xié)調(diào)近期與遠期的關(guān)系；干支流治理、主體工程與配套工程的關(guān)系；工程措施與非工程措施的關(guān)系；河流治理開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護之間的關(guān)系等。必須實事求是，強調(diào)對河流的基本情況的搜集、整理、分析，充分利用以往規(guī)劃治理的成功經(jīng)驗，廣泛聽取各方面的意見和要求，分批次、分重點地進行有序、有效的規(guī)劃治理。

3.2 因地制宜，注重實效

根據(jù)當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展實際，不能只以河道流域面積和長度為優(yōu)先排序，不能以渠系化的理念進行斷面設(shè)計，要結(jié)合中小河流防洪存在的主要問題，處理好理分區(qū)分段的關(guān)系，制定切實可行的治理措施。從當?shù)氐姆篮閷嶋H出發(fā)，找準需要治理河流的重點河段、關(guān)鍵環(huán)節(jié)與薄弱部位，采取經(jīng)濟、適用、有效的措施，優(yōu)先解決最突出的問題，講求治理效益。山區(qū)河道生態(tài)治理要結(jié)合以防沖不防淹的要求，做好水文分析，采用不同的斷面和過流量。對洪災(zāi)比較嚴重、保護農(nóng)田較多的河段進行重點治理，水文分析主要以歷史洪水調(diào)查為主，完成河道拓寬和加固，配有取水壩、親水平臺以及解決當?shù)貨]有交通過河橋的歷史，具有比較突出的社會效益。

3.3 防洪生態(tài)，標本兼治

山區(qū)河流洪水具有突發(fā)性，陡漲陡落，完工的石葵河壩稿段治理工程中，在彎道大、流速高河段采用漿砌石護坡；在平緩河段采用生態(tài)混凝土和框格回填土護坡。對于山區(qū)河流，建議采用此布置方式。要把河道治理與生態(tài)文明建設(shè)、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略有機結(jié)合，把河道工程作為城鎮(zhèn)、農(nóng)村優(yōu)美環(huán)境的重要組成部分來建設(shè)，要在新農(nóng)村建設(shè)工程中注重生態(tài)問題，用科學(xué)的態(tài)度去實施生態(tài)河道建設(shè)，以生態(tài)、實用、親水為主，工程以適當硬化和植物護坡相結(jié)合，真正達到人與自然和諧相處。

3.4 加強能力建設(shè)，打造高水平人才團隊

以水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管為主基調(diào)，大力弘揚“獻身、負責、求實”的水利行業(yè)精神，加水利建設(shè)管理隊伍力量的能力建設(shè)，努力提高水利干部職工的政治、業(yè)務(wù)素質(zhì)，培養(yǎng)和選拔一支思想過硬、作風(fēng)頑強、技術(shù)精湛的水利干部職工隊伍，以適應(yīng)水利建設(shè)發(fā)展的需要。

3.5 廣泛發(fā)動群眾，開發(fā)投資渠道

各級各部門進一步加大宣傳力度，提高群眾的生態(tài)環(huán)保意識，調(diào)動廣大群眾的參與積極性，遵循“取之于民、用之于民”的原則，從石葵河實施來看，部分群眾的臨河土地占用較大，但當?shù)厝罕娺€是比較支持的。另外，廣開投資渠道，增加河道治理資金來源。

4 對策與建議

山區(qū)河流的生態(tài)治理治理，應(yīng)根據(jù)當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展實際和山區(qū)河流的防洪存在的突出問題，以發(fā)展生態(tài)文明建設(shè)為內(nèi)在要求，制定切實可行的治理規(guī)劃設(shè)計。堅持人與自然和諧發(fā)展，既有效防御洪水，安排好洪水出路，統(tǒng)籌處理好中小河流治理與城鄉(xiāng)發(fā)展、河流生態(tài)環(huán)境保護、水資源開發(fā)利用的關(guān)系。從實際出發(fā)，以保護重點地區(qū)河流沿岸城鎮(zhèn)和基礎(chǔ)設(shè)施、灌區(qū)的防洪安全為目標，統(tǒng)籌銜接好山區(qū)河流治理與山洪災(zāi)害防治的關(guān)系，兼顧山區(qū)河流治理與河道管理，工程措施與非工程措施，防洪與排澇，近期與長遠的關(guān)系。把山區(qū)河流生態(tài)治理與生態(tài)文明建設(shè)、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略有機結(jié)合，因地制宜，區(qū)分輕重緩急，分期分段開展治理，以實現(xiàn)“河暢、水清、岸綠、景美”目標。

針對山區(qū)河流生態(tài)治理工程項目存在的問題，結(jié)合實際工程對比與實踐，需要提出針對性建議：

（1）要做到全面規(guī)劃，綜合治理，把河道治理與生態(tài)文明建設(shè)、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、人文景觀等相結(jié)合，提高規(guī)劃設(shè)計水平，切實發(fā)揮山區(qū)河流生態(tài)治理防洪減災(zāi)和完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等目的。

（2）要廣泛聽取群眾意見，因地制宜進行設(shè)計，讓工程項目切實達到自身效益，為人民群眾謀取福利。

（3）積極籌措資金，在積極爭取上級政府資金投資的同時，切實加強地方基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金投入，并積極搭建融資平臺，多渠道籌措建設(shè)資金。

（4）積極做好當?shù)厝罕姽ぷ?，提高群眾參與度，特別是做好建設(shè)用地協(xié)調(diào)，保證工程建設(shè)的順利推進。

（5）要強化建設(shè)管理，進一步強化工程建設(shè)項目法人制，做好項目前期工作，切實強化全過程管理，提高運行管理維護能力，推動山區(qū)河流生態(tài)治理工程順利實施和規(guī)劃目標如期實現(xiàn)。