基于生態(tài)清潔小流域治理措施體系的研究
——以大伙房水庫(kù)周邊及上游地區(qū)為例

牛 萍

(遼寧省撫順縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 撫順 113006)

為順應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展要求，滿足人們對(duì)美好宜居環(huán)境和清潔水源的迫切需求，生態(tài)清潔小流域越來(lái)越引起人們的關(guān)注。對(duì)此，楊進(jìn)懷、祁生林、畢小剛等以北京地區(qū)為例，探討了生態(tài)清潔小流域的內(nèi)涵、特征和建設(shè)思路，有學(xué)者相繼對(duì)其他地區(qū)也開(kāi)展了研究[1-3]。由于不同地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、地貌形態(tài)特征和水文地質(zhì)環(huán)境等存在較大的差異，要相互借鑒、因地制宜的實(shí)施小流域治理。本文以大伙房水庫(kù)周邊及上游地區(qū)為例，以控制水土流失為中心，以水土資源的可持續(xù)利用和環(huán)境資源的可持續(xù)維護(hù)為目的，以改善生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，合理利用土地資源，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，通過(guò)實(shí)施耕作、植物、工程和管護(hù)措施，形成全方位控制水土流失的綜合防治體系，以期為流域生態(tài)治理提供技術(shù)支撐[4，5]。

1 研究區(qū)概況

大伙房水庫(kù)坐落于撫順市境內(nèi)，發(fā)揮著供水、灌溉、防洪、發(fā)電和養(yǎng)殖等功能，該水庫(kù)承擔(dān)著附近多個(gè)城市和2 300萬(wàn)人口的生活供水任務(wù)。總庫(kù)容21.87億 m3，最高水位138.8 m，最大水深37.0 m，庫(kù)區(qū)水面東、西長(zhǎng)35 km，最寬處4 km，樞紐總泄量16.295 m3/s，最大蓄水面積達(dá)114 km2。入庫(kù)河流有渾河、社河、蘇子河等，庫(kù)區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模大被譽(yù)為自然“大水缸”，也是全國(guó)九大重點(diǎn)城市供水水源地之一。根據(jù)不同的地貌形態(tài)，水庫(kù)上、中、下游依次為山區(qū)、丘陵和平原區(qū)，占流域面積60%、2%、38%，屬于帶狀河谷型水庫(kù)。

研究區(qū)為大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，降雨集中，日照充足，溫差較大，多年平均降水量655.4 mm，降水時(shí)空分布極為不均，夏、秋季占年降水的50%，年均氣溫9.4℃，無(wú)霜期180 d，多年平均蒸發(fā)量1 548 mm。流域內(nèi)水資源豐富，地下水平均埋深2～6 m，水量較大，庫(kù)區(qū)現(xiàn)有植物資源豐富，生態(tài)環(huán)境較好，交通便利，具有廣闊的生態(tài)旅游開(kāi)發(fā)潛力。流域內(nèi)農(nóng)民收入主要以農(nóng)業(yè)耕種為主，多年來(lái)廣種薄收的耕作理念導(dǎo)致大面積的毀林開(kāi)荒，造成了嚴(yán)重的水土流失。不合理的種植觀念，直接影響了土地生產(chǎn)力的提高，土地資源不能得以因地制宜的利用，難以提高生產(chǎn)潛能，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展[6-8]。

因此，實(shí)施生態(tài)清潔小流域建設(shè)，進(jìn)一步優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，可有效提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)指數(shù)，這是保障國(guó)家糧食安全、防洪安全和生態(tài)安全的必然選擇，保護(hù)和恢復(fù)水庫(kù)周邊及上游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境非常重要。

2 綜合治理體系

2.1 工程總體布置

根據(jù)區(qū)域侵蝕類型、地形地貌及水土流失特點(diǎn)，實(shí)施以治理保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用水土資源為基礎(chǔ)，以恢復(fù)植被為重點(diǎn)，以突出最大生態(tài)效益為中心，對(duì)庫(kù)區(qū)周邊及上游地區(qū)實(shí)施綜合治理，其總體布置如下：(1)為充分發(fā)揮森林系統(tǒng)的自修復(fù)功能以及減少人類的干擾，采取生態(tài)修復(fù)措施整治疏林地。(2)根據(jù)不同的侵蝕強(qiáng)度及距大伙房水庫(kù)壩址的距離，將荒地劃分為兩個(gè)區(qū)域，近壩址附近的荒地采取種植園林綠化草坪措施，通過(guò)種植風(fēng)景樹(shù)種、水平階整地等有效控制水土流失，并發(fā)揮相應(yīng)的景觀效果；距離壩址稍遠(yuǎn)區(qū)域種植適用于當(dāng)?shù)氐乃Ｏ蠕h樹(shù)種，同時(shí)實(shí)施工程整地，以實(shí)現(xiàn)治理水土流失、增添流域景觀效果以及改善生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。(3)對(duì)于不宜修建水平梯田的薄土層坡耕地，采取保土耕作的方式控制土壤侵蝕。此外，工程措施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇6 h最大降雨。

2.2 水土保持林

根據(jù)立地條件、水土流失強(qiáng)度及區(qū)位因素不同，水土保持林整地采取魚鱗坑和水平階兩種整地形式。

2.2.1 魚鱗坑整地

區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有土層較薄，荒地面積910.5 hm2，涉及斑塊為30、51，水土流失較為嚴(yán)重。對(duì)此，通過(guò)實(shí)施魚鱗坑整地、栽植適宜樹(shù)種等措施快速提高林草覆蓋率，適宜樹(shù)種有刺槐、側(cè)柏、火炬樹(shù)等。魚鱗坑整地的蓄水保土能力較差，但其擾動(dòng)地表的程度較低，原有植被與正常生長(zhǎng)后的植被共同發(fā)揮攔蓄功能。整地規(guī)格為株距4.0 m×行距4.0 m，栽植坑深0.5×短徑0.4 m×長(zhǎng)徑0.6 m，回填土深0.3 m。是水土流失比較嚴(yán)重的區(qū)域。通過(guò)實(shí)施魚鱗坑整地的形式進(jìn)行治理，并栽植適宜當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的火炬樹(shù)、側(cè)柏、刺槐，可以在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到增加林木覆蓋率的目的。魚鱗坑整地的優(yōu)點(diǎn)為對(duì)地表的擾動(dòng)較小，缺點(diǎn)為工程自身蓄水保土能力較差，待植物正常生長(zhǎng)后方能與原有植被共同發(fā)揮攔蓄功能。整地規(guī)格為行距4.0 m、株距4.0 m，栽植坑規(guī)格長(zhǎng)徑0.6 m，短徑0.4 m，坑深0.5 m，回土深0.3 m。沿等高線布設(shè)坡面上的各坑，以“品”字型錯(cuò)開(kāi)排列上下兩行坑口。每株苗木栽植一個(gè)坑，苗木規(guī)格為株高0.5 m×地徑1 cm，造林密度每坑栽植一株苗木，造林密度為625株/hm2，苗木選擇規(guī)格為地徑1 cm、株高0.5 m，參數(shù)設(shè)計(jì)如表1。魚鱗坑整地工程造林，如圖1。

表1 生態(tài)林設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1 魚鱗坑造林示意圖

2.2.2 水平階整地

區(qū)域內(nèi)毗近大伙房水庫(kù)壩址附近處有荒山面積340.2 hm2，涉及斑塊為42、45、47、49、50，可采取水平階整地形式以達(dá)到控制水土流失的目的。該區(qū)域整地形式為水平階整地，從上而下在坡面上沿等高線每隔5 m修筑階面，上下臺(tái)段高差根據(jù)地表坡度不同，介于0.5～1.5 m之間。整地前將表層土集中堆放，平整后再進(jìn)行恢復(fù)，用于植物生長(zhǎng)需要。水平階整地面積340.2 hm2，如表2。

表2 水平階整地設(shè)計(jì)參數(shù)

完成整地后實(shí)施栽植，栽植坑的長(zhǎng)、寬、深均為0.6 m，回填土深0.5 m，栽植規(guī)格為株距4.0×行距4.0 m，選取銀杏、饅頭柳、油松、梓樹(shù)、欒樹(shù)、合歡；灌木樹(shù)種的栽植坑直徑0.5 m、穴深0.5 m，回填土深0.3 m，選擇紫葉小檗、刺梅、丁香等樹(shù)種類型。

整地后進(jìn)行栽植，栽植規(guī)格為行距4.0 m、株距4.0 m，栽植坑規(guī)格深0.6 m，長(zhǎng)、寬均為0.6 m，回土深0.5 m，樹(shù)種選擇油松、欒樹(shù)、饅頭柳、合歡、梓樹(shù)、銀杏；需要栽植灌木樹(shù)種的區(qū)域栽植坑規(guī)格穴深0.5 m，栽植坑直徑0.5 m，回土深0.3 m，樹(shù)種選擇丁香、刺梅、紫葉小檗。

2.3 封育治理措施

大伙房水庫(kù)周邊及上游地區(qū)的疏林地郁閉度不高，林下地被物未形成能夠有效防止土壤流失、攔蓄降水的保護(hù)層，為增強(qiáng)地表抗蝕性、蓄水固土能力和林地覆蓋率，采取生態(tài)修復(fù)治理、輔以補(bǔ)植措施。區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的疏林地郁閉度不高，林下地被物未能形成天然攔蓄降水、防止土壤流失的保護(hù)層，可通過(guò)生態(tài)修復(fù)的方式進(jìn)行治理，并輔以補(bǔ)植的措施提高林地覆蓋率，增強(qiáng)保水保土和抗蝕能力。生態(tài)修復(fù)可以發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自修復(fù)功能，加快改善流域環(huán)境以及恢復(fù)林草植被，治理區(qū)內(nèi)要求插牌定界，制定有效的政策和制度，明確專人管護(hù)。

人工輔助措施包括圍欄、標(biāo)志牌、人工撒播草籽等，可實(shí)施生態(tài)修復(fù)面積1 390.7 hm2，庫(kù)區(qū)周邊及上游地區(qū)適宜封育的有樹(shù)高不超過(guò)2 m的灌叢地、矮林和郁閉度超過(guò)0.4的地類，適宜封育的地類有郁閉度大于0.4、樹(shù)高在2 m以下的矮林及灌叢地，郁閉度在0.2左右的疏林地，植被覆蓋度在0.05以下的裸土地。

區(qū)域內(nèi)實(shí)施全封方式，將生態(tài)修復(fù)區(qū)區(qū)用圍欄封閉以防止人畜隨意進(jìn)入。根據(jù)不同的地貌特征，在靠近牧場(chǎng)、道路、村屯等頻繁活動(dòng)的生態(tài)修復(fù)區(qū)布設(shè)圍欄，采用0.12 m(長(zhǎng))×0.12 m(寬)×1.85 m(高)的C20混凝土樁制成圍欄，樁的地上高、地下埋深1.20 m、0.65 m，樁間距4.0 m，采用礫石每個(gè)2根加固樁根部。設(shè)水平刺線5到、對(duì)角線2道，間距0.2 m，在支柱上捆扎鐵絲。區(qū)域內(nèi)采用全封方式，為防止人、畜隨意進(jìn)入，必須用圍欄將生態(tài)修復(fù)區(qū)封閉。結(jié)合地形、地貌特點(diǎn)，在生態(tài)修復(fù)區(qū)靠近道路、村屯、牧場(chǎng)等活動(dòng)頻繁的地帶布設(shè)圍欄。圍欄水泥樁采用C20混凝土樁，規(guī)格為長(zhǎng)0.12 m、寬0.12 m、高1.85 m，混凝土樁間距4 m，地下埋深0.65 m，地上高1.20 m，隔2根混凝土樁用礫石加固根部。水平刺線5道，間距0.20 m，對(duì)角線共2道，將鐵絲網(wǎng)捆扎在支柱上。

此外，考慮區(qū)域?qū)嶋H情況，在路旁、進(jìn)山口、行政區(qū)屬耕地處和交通要道醒目處設(shè)立標(biāo)志牌，通過(guò)加強(qiáng)相關(guān)懲罰制度、政策發(fā)揮的宣傳，使人們更加充分的認(rèn)識(shí)生態(tài)修復(fù)治理的必要性與重要性。標(biāo)志牌設(shè)置45個(gè)，標(biāo)志牌為混凝土、磚砌底座結(jié)構(gòu)。

加強(qiáng)宣傳生態(tài)修復(fù)治理建設(shè)的政策法規(guī)和獎(jiǎng)罰制度，提高人民進(jìn)行生態(tài)建設(shè)的意識(shí)，使人民認(rèn)識(shí)到生態(tài)修復(fù)治理的重要性和必要性。標(biāo)志牌采用磚砌底座、混凝土結(jié)構(gòu)，共設(shè)置標(biāo)志牌45個(gè)。

研究區(qū)實(shí)施生態(tài)修復(fù)區(qū)域的郁閉度較低，只依靠自然更新的方式難以迅速恢復(fù)植被，必須進(jìn)行補(bǔ)植。生態(tài)修復(fù)區(qū)域內(nèi)可采用人工撒播紫花苜蓿草籽的方式迅速恢復(fù)灌草植被，同時(shí)起到改良土壤養(yǎng)分的作用?？扇霾ゲ葑训拿娣e為417.2 hm2，需紫花苜蓿草籽417.2 kg。

2.4 保土耕作措施

保土耕作措施是結(jié)合農(nóng)事耕作改變微地形增加土壤入滲，提高地表植被覆蓋度和土壤抗蝕性的治理措施，如圖2。根據(jù)不同的農(nóng)事耕作情況、降雨條件、地形地貌和土質(zhì)類型，遵循因地制宜的原則合理設(shè)計(jì)保土耕作。

保土耕作的設(shè)計(jì)一般能減少泥沙60%、減少?gòu)搅?0%，該措施通常適用于15°以下的坡耕地，耕作方向要基本沿等高線，有利于減輕徑流沖刷、保蓄水分和增加土壤滲透性。實(shí)施該項(xiàng)措施時(shí)，應(yīng)對(duì)地塊深翻、旋耕，厚度一般為20～30 cm，以此形成新的橫坡溝壟。對(duì)于大范圍的坡耕地，從上到下沿坡面等高線每隔一定距離修筑若干道土埂，或形成灌木帶、種草帶等，以截短坡長(zhǎng)，減輕水土流失。土埂宜在汛前、結(jié)合最后一次農(nóng)耕措施修筑，即在坡面上沿等高線開(kāi)犁，以此形成壟、溝，將牧草或作物種植于壟溝內(nèi)，以發(fā)揮攔泥蓄水、保水保土、增產(chǎn)功能，共實(shí)施保土耕作措施1 531.9 hm2(見(jiàn)圖2)。

圖2 保土耕作措施示意圖

2.5 面源污染防治

大伙房水庫(kù)周邊及上游地區(qū)農(nóng)業(yè)種植面積較大，土壤中的農(nóng)藥、化肥為面源污染的主要來(lái)源，這些污染物在降水徑流作用下隨土壤顆粒進(jìn)入河流，從而使得水質(zhì)污染及水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題更加突出。流域生態(tài)環(huán)境與湖泊、水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題密切有關(guān)，對(duì)水土資源利用和水環(huán)境保護(hù)造成威脅。對(duì)此，以控制農(nóng)藥、化肥施用量和種類為重點(diǎn)，以保護(hù)水環(huán)境為目標(biāo)，考慮具體情況提出有效防治面源污染的對(duì)策。

(1)提倡有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展、鼓勵(lì)施用有機(jī)肥和農(nóng)家肥，有機(jī)肥、農(nóng)家肥有利于減輕農(nóng)業(yè)面源污染、改善作物根際微生物群、提高土方肥力及改良土壤。農(nóng)業(yè)部門要推廣高新技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)宣傳引導(dǎo)農(nóng)民充分利用植物綠肥、秸稈、禽畜糞便等資源，推動(dòng)科學(xué)施肥和增施有機(jī)肥的發(fā)展。

(2)各類農(nóng)藥、化肥的施用量及種類要符合土壤污染防治工作和農(nóng)藥管理?xiàng)l件等相關(guān)規(guī)定，并且農(nóng)藥使用過(guò)程中要注意人畜安全，嚴(yán)格執(zhí)行農(nóng)藥使用方法和范圍的規(guī)定。

(3)積極推廣生物防治病蟲害。生物防治是充分利用不同物種之間的關(guān)系，有效抑制不利生物的方法，其中不污染環(huán)境為生物防治的最大優(yōu)點(diǎn)。目前，比較常用的生物防治方法如下：采取不育昆蟲防治措施使害蟲失去繁殖能力、實(shí)行耕作措施改變農(nóng)業(yè)環(huán)境以減少有害生物的發(fā)生、選擇天敵或具有抗性的物種防治病害等。

3 結(jié)語(yǔ)

大伙房水庫(kù)發(fā)揮著供水、灌溉、防洪、發(fā)電和養(yǎng)殖等功能，承擔(dān)著附近多個(gè)城市和2 300萬(wàn)人口的生活供水任務(wù)。為減少庫(kù)區(qū)周邊及上游地區(qū)水質(zhì)污染、改善調(diào)節(jié)小氣候、凈化空氣、美化環(huán)境、保護(hù)野生植物，本文提出了全方位控制水土流失的綜合防治體系。該綜合防治體系中的水土保持林、封育治理、保土耕作等措施具有較強(qiáng)可行性，而對(duì)面源污染防治未開(kāi)展具體措施的設(shè)計(jì)。面源污染防治需要周邊居民、當(dāng)?shù)卣蜕鐣?huì)等多方的女里，如何建立健全流域環(huán)保政策、推擠現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展等為下階段污染防治實(shí)踐和研究的重點(diǎn)。