新昌縣欽寸水庫水源地水土流失綜合治理工程設(shè)計經(jīng)驗分析

賈洋海，王忠禹，趙 勇，李華斌，應(yīng) 豐，陳 妮，裴毓雯，陳才龍，朱珺怡，

（1.中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.新昌縣水利水電局，浙江 新昌 312500；3.浙江省華東生態(tài)環(huán)境工程研究院，浙江 杭州 311122）

0 引 言

我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一，嚴重的水土流失是生態(tài)惡化的集中反映，威脅國家生態(tài)安全、防洪安全、飲用水安全和糧食安全[1]。隨著地區(qū)經(jīng)濟社會快速發(fā)展，人民對城市供水安全保障、生態(tài)文明建設(shè)等提出了更高的要求。加強飲用水水源地水土流失治理，對于改善水源地生態(tài)環(huán)境和保障飲用水安全至關(guān)重要[2]。欽寸水庫是浙東引水工程重要組成部分，是寧波市飲用水的重要水源地之一，上游流域總面積298.97 hm2，水土流失面積44.57 km2，占小流域總面積的14.91%，水土流失較為嚴重[3]。嚴重的水土流失產(chǎn)生大量泥沙隨徑流進入水庫形成泥沙淤積，抬高庫底，對水庫庫容及防洪能力產(chǎn)生不利影響[4]；同時水土流失既是面源污染的重要形式，又是面源污染物流失的載體和造成水體污染的主要途徑[5]，對水庫飲用水安全造成威脅。

新昌縣欽寸水庫水源地水土流失綜合治理工程建設(shè)，可以有效治理區(qū)域內(nèi)的水土流失，保障地方飲用水源安全，改善當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活條件，提升自然生態(tài)環(huán)境和區(qū)域景觀，同時也是完善欽寸水庫血防工程的重要補充。本項目通過全面規(guī)劃、綜合治理，形成多目標、多功能、高效益的綜合防治體系，在做好水土流失治理的基礎(chǔ)上，把水源地保護、面源污染控制等有機結(jié)合起來，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)水土資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)維護，促進當?shù)厣鐣?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，為區(qū)域水源地水土流失綜合治理提供可靠依據(jù)。

1 項目區(qū)概況

欽寸水庫位于浙江省紹興市新昌縣東北部，水庫壩址位于曹娥江主要支流黃澤江上的欽寸村附近，是一座以供水、防洪為主，兼顧灌溉和發(fā)電等綜合利用的水利工程，是浙東引水的重要組成部分，是寧波市飲用水的重要水源地之一。欽寸水庫由樞紐大壩（含擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物、廠房、升壓站等）、水庫管理區(qū)、水庫庫區(qū)等組成。水庫正常蓄水位98.00 m，臺汛期限制水位96.00 m，死水位66.00 m，正常蓄水位以下庫容17 662 萬m3，供水調(diào)節(jié)庫容16 658 萬m3，防洪庫容6 205 萬m3。水庫上游流域范圍共涉及25 條小流域，流域總面積298.97 km2，屬于黃澤江水系。項目區(qū)以低山丘陵地貌為主，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，四季分明，雨量豐沛，日照充足；年降水量1 498.3 mm，降水量時空分布不均，多集中于4—10 月。多年平均氣溫16.4 ℃，極端最高氣溫40.2 ℃，極端最低氣溫-10.3 ℃。年均年蒸發(fā)量1 451.0 mm，年均風速3.0 m/s。土地利用現(xiàn)狀以林地、園地和耕地為主，森林覆蓋率63.8%。

項目區(qū)土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，局部存在重力侵蝕，侵蝕形式主要為溝蝕、面蝕等。項目區(qū)涉及浙江省四明山-天臺山水土流失重點預(yù)防區(qū)。

2 現(xiàn)狀問題分析

項目區(qū)主要存在以下問題：

1）水土流失問題嚴峻。近年來，受自然因素和人為活動影響，欽寸水庫上游流域范圍內(nèi)水土流失問題日益嚴峻，其水土流失面積44.57 km2，占流域總面積的14.91%，超過新昌縣平均水平，水土流失較嚴重。水土流失產(chǎn)生的大量泥沙隨徑流進入河道水庫，致使河道水庫中泥沙淤積，抬高了河床和庫底，對河道的行洪能力、水庫庫容及防洪能力均產(chǎn)生不利影響。

2）水質(zhì)狀況不容樂觀。欽寸水庫作為寧波市的主要飲用水源地，水質(zhì)目標為Ⅱ類；由于水土流失，土壤中大量的營養(yǎng)物質(zhì)伴隨水土流失通過河道進入水庫，水庫周邊及上游流域范圍內(nèi)居民較密集，入庫河道流經(jīng)村莊、農(nóng)田和工業(yè)區(qū)，地表徑流和農(nóng)田排水將面源污染帶入水庫，致使水體總氮指標超標，水質(zhì)狀況不容樂觀。

3）人居環(huán)境矛盾突出。項目區(qū)屬低丘緩坡地貌，土壤以紅壤為主，質(zhì)地黏重，土質(zhì)板結(jié)，滲透性較差，土壤抗蝕能力弱；境內(nèi)原始植被遺存很少，絕大部分被次生植被取代，植被的水土保持功能有所降低；受傳統(tǒng)種植方式影響，當?shù)厝罕娮非蠓N植規(guī)模和經(jīng)濟效益，全墾全復整地造林，造成林下地表裸露，土壤變貧瘠，生態(tài)環(huán)境問題日益加劇，嚴重影響當?shù)厝罕姷纳钌a(chǎn)，制約了農(nóng)民增收和經(jīng)濟發(fā)展。

4）水庫周邊生態(tài)環(huán)境破壞嚴重。水庫樞紐大壩及管理區(qū)施工開挖邊坡形成大面積的裸露面，致使區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境和自然景觀破壞嚴重，水土流失問題嚴重，影響當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的和諧、可持續(xù)發(fā)展。水庫水位周期性漲落造成生境惡化，從而導致庫尾存在較大面積的消落帶生態(tài)退化，且水位周期性變化適宜釘螺生長，給水庫的血防工作造成威脅。

3 水土流失治理策略

3.1 水土流失治理總體策略

利用水土流失綜合治理手段，根據(jù)地形地貌、用地類型、所在位置及人類活動情況，針對樞紐、庫尾及庫周等不同區(qū)域，按“生態(tài)修復、生態(tài)治理、生態(tài)保護”的方式，因地制宜、因害設(shè)防布設(shè)防治措施，構(gòu)成由樞紐區(qū)山體邊坡及管理區(qū)生態(tài)治理、庫尾生態(tài)濕地生態(tài)修復和上游山體封禁管護生態(tài)保護組成的水源保護3 道防線，對區(qū)域內(nèi)水土流失、庫區(qū)水質(zhì)狀況、區(qū)域內(nèi)生態(tài)及人民生活環(huán)境等問題進行綜合治理（見圖1）。

圖1 新昌縣欽寸水庫水源地水土流失治理總體布局圖

1） 樞紐：基于生態(tài)治理理念，對水庫大壩右壩肩施工開挖破壞的山體邊坡采取生態(tài)護坡的方式進行水土保持生態(tài)治理與修復，對水庫管理區(qū)采取園林式綠化的方式進行生態(tài)治理與修復。結(jié)合邊坡地質(zhì)勘測成果和穩(wěn)定性評價的結(jié)果，對局部區(qū)域加強支護；同時，結(jié)合水庫管理區(qū)和山體邊坡所處位置及地方經(jīng)濟發(fā)展適當考慮提高區(qū)域生態(tài)景觀效果。

2）庫尾：基于生態(tài)修復理念，針對水庫上游流域水土流失和農(nóng)業(yè)面源污染，采取在庫尾溪流入庫前水庫消落帶范圍內(nèi)平緩區(qū)域設(shè)置濕地穩(wěn)定水位，改善消落帶生境條件，利用濕地對入庫水流進行凈化，構(gòu)建多種生境恢復生態(tài)系統(tǒng)；從而達到減少消落帶負面影響，為濕地動植物提供良好的棲息環(huán)境，消除釘螺生存環(huán)境。根據(jù)地形條件，濕地采取臺階式布設(shè)；對生態(tài)自然、功能完好的河道，以保護為主，不采取工程治理措施；對局部沖刷嚴重的溪段，通過設(shè)置護岸和堰壩，穩(wěn)固岸坡，攔截洪水攜帶的泥沙，減少下游河道淤積，同時，為庫尾濕地提供岸坡防護和蓄水設(shè)施。

3）庫周：基于生態(tài)保護理念，采取封育保護措施。在欽寸水庫周圍及上游流域內(nèi)山高坡陡、人為活動較少的山體上部，以及河道上游地區(qū)，針對覆蓋率較低的幼林地、灌木林地等區(qū)域，采取設(shè)置封育標牌、宣傳牌進行封禁管護，減少人為活動的干擾破壞，禁止人為開墾、盲目割灌等生產(chǎn)活動，加強林草植被保護，保持土壤，涵養(yǎng)水源，達到有效減少水土流失，改善當?shù)厣a(chǎn)和生活環(huán)境，緩解人居環(huán)境矛盾的目的。

3.2 綜合治理設(shè)計

3.2.1 樞紐區(qū)措施設(shè)計

1）右岸壩肩邊坡支護設(shè)計。水庫大壩右岸壩肩為一處狹長山脊的北側(cè)坡，由人工開挖形成，邊坡呈裸露的巖質(zhì)邊坡，最大高度約70 m（見圖2）。為減少邊坡表面碎塊石滑落和恢復山體生態(tài)植被，對此處邊坡采取坡面系統(tǒng)支護+水土保持生態(tài)修復+生態(tài)景觀建設(shè)相結(jié)合的方式進行山體生態(tài)修復。

圖2 右岸山體邊坡航拍圖

在開展詳細地質(zhì)勘察和穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)上，考慮邊坡和建筑物的重要性和安全性，對局部區(qū)域加強支護，并根據(jù)邊坡地質(zhì)條件、坡比和功能等條件，將壩肩邊坡劃分為5 個支護分區(qū)（見圖3）。針對邊坡不同坡比、地質(zhì)條件、功能、生態(tài)修復和景觀布置要求等，采取不同的支護措施（見表1）。

表1 右岸山體邊坡支護措施設(shè)計表

圖3 右岸山體邊坡支護分區(qū)圖

2）坡面水土保持生態(tài)修復設(shè)計。為減少降水對大壩右壩肩山體開挖邊坡的影響，在邊坡頂部開挖邊線5 m 外設(shè)置截水溝，在邊坡馬道平臺設(shè)置馬道排水溝。為達到生態(tài)修復治理與美化環(huán)境的目的，山體邊坡水土保持生態(tài)修復治理措施布置包括：一級馬道以下邊坡B 型支護區(qū)域坡面在實施鋼筋混凝土框格梁支護的基礎(chǔ)上采用生態(tài)袋植被護坡+表面覆蓋主動防護網(wǎng)的方式進行修復治理；一級馬道平臺至二級馬道之間邊坡坡面分2 個區(qū)域，分別采取植被混凝土護坡+坡面隨機植生孔栽植喬灌木（C 型支護區(qū)域）和生態(tài)袋植被護坡+生態(tài)景觀樹池+表面覆蓋主動防護網(wǎng)（D、E 型支護區(qū)域）的方式進行修復治理；二級馬道以上開挖邊坡擬采用植被混凝土生態(tài)護坡+坡面隨機植生孔栽植喬灌木的方式進行修復治理；各級馬道平臺開挖邊坡坡腳設(shè)置種植槽，栽植觀葉、觀花喬、灌木及攀援植物，同時邊坡生態(tài)修復治理物種選擇時要求結(jié)合景觀需要選擇觀葉、觀花的喬灌草種類。

3）生態(tài)景觀建設(shè)。生態(tài)景觀建設(shè)范圍主要包括坡面管理步道、觀景平臺、休憩亭及沿管理步道兩側(cè)的綠化提升等內(nèi)容。設(shè)計觀景平臺主要位于一級馬道平臺，休憩亭位于二級馬道平臺，2 個馬道之間主要通過架空管理棧道和登山管理步道連接，形成2 個完整的環(huán)線交通組織。沿登山管理步道兩側(cè)及一二級馬道路側(cè)種植喬、灌植被和攀援植物，喬木以黃山松、苦櫧、木荷、桂花、山櫻花、楓香等植物為主，灌木及地被主要選用油茶、映山紅、云南黃馨、大花金雞菊等，攀援植物主要選擇爬山虎、凌霄、紫藤、迎春等（見圖4）。

圖4 右岸山體邊坡生態(tài)修復效果圖

3.2.2 水庫管理區(qū)

水庫管理區(qū)分為管理區(qū)、壩下生態(tài)休閑區(qū)、壩下運動區(qū)和山體修復區(qū)等，根據(jù)場地現(xiàn)狀及辦公人員的日常生活需求，營造集辦公培訓、休閑、運動、生態(tài)于一體的生態(tài)景觀場所，突出整體性、功能性和前瞻性，將其打造成和諧并具修養(yǎng)之境的辦公之地。主要設(shè)計如下：

1）地形設(shè)計布局因地制宜。充分考慮區(qū)域內(nèi)生態(tài)景觀效果及綠地本身的生態(tài)景觀要求，通過利用地形來組織和分隔不同的空間和功能分區(qū)。

2）以自然景觀布置為主，體現(xiàn)生態(tài)效果。以香樟、桂花等為基調(diào)樹種，以樸樹、櫸樹、銀杏為骨干樹種，搭配各種色葉樹、開花喬灌木（如日本早櫻、紅梅、垂絲海棠、紫薇等），通過喬、灌、草的搭配種植，形成多層次植物生態(tài)景觀效果，同時使整個綠地生態(tài)景觀的季相效果更加分明。

3）鋪裝設(shè)計主要體現(xiàn)簡潔、自然、大氣的總體風格，營造典雅的氛圍，具有精神文化氣息造就新中式風格的文化特色景觀。

3.2.3 庫尾生態(tài)濕地建設(shè)

欽寸水庫上游水系由4 條主要入庫溪流組成，分別為塢石坑、合溪、莒根溪和梅溪。水庫庫區(qū)管理范圍內(nèi)的居民已基本搬遷，畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活等污染源大幅減少，但仍存在一定數(shù)量的農(nóng)田，因此水庫主要污染源為農(nóng)業(yè)面源污染、上游水土流失等。通過采取設(shè)置庫尾濕地、水土流失治理等水源地保護措施對入庫水流進行凈化?？紤]烏石坑濕地距離周圍居民點較近、合溪濕地臨近省道交通便利等因素，濕地建設(shè)在考慮基本功能的同時，還需要兼顧休閑游覽、科普教育和生態(tài)景觀等功能，設(shè)為重點建設(shè)區(qū)域；梅溪濕地和莒根溪濕地地理位置偏僻，僅考慮濕地基本功能即可，設(shè)為一般建設(shè)區(qū)域。

1）塢石坑和合溪濕地生態(tài)濕地。塢石坑濕地在強調(diào)濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)特性和基本功能保護的基礎(chǔ)上，突出濕地所特有的科普教育內(nèi)容和自然文化屬性，即利用濕地開展生態(tài)保護和科普教育，豐富周邊居民休閑娛樂活動，營造具有濕地生態(tài)功能和典型特征以生態(tài)保護、科普教育、自然野趣和休閑游覽為主要內(nèi)容的生態(tài)濕地。塢石坑濕地建設(shè)將通過模擬自然濕地的構(gòu)造特點，充分考慮濕地生物多樣性，生態(tài)與美學，達到整體和諧，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益的有機統(tǒng)一。

合溪濕地緊鄰省道，河谷地形較為開闊，主要在利用現(xiàn)有河灘及農(nóng)田的基礎(chǔ)上進行梳理，構(gòu)建生態(tài)島嶼、三角洲、漫灘、水溪等多種形態(tài)的濕地單元，強調(diào)濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)特性和基本功能保護；同時根據(jù)場地周邊現(xiàn)狀特征，以尊重自然，保護環(huán)境的自然優(yōu)先原則為出發(fā)點，以濕地水域生態(tài)景觀、多種生物棲息、多彩多樣濕地群落為特色，營造具有濕地生態(tài)功能和典型特征。以生態(tài)保護、自然野趣和休閑游覽為主要內(nèi)容的生態(tài)濕地。

塢石坑生態(tài)濕地和合溪生態(tài)濕地2 處濕地，場地內(nèi)地勢沿河道上下游高差均較大，考慮在保留現(xiàn)有主河道的基礎(chǔ)上，分別以塢石坑溪溝來水和合溪溪溝來水為濕地水源，并按照塢石坑生態(tài)濕地與合溪生態(tài)濕地的用地范圍、地形情況和工藝布置綜合考慮。2 處濕地均主要由取水沉沙設(shè)施、生態(tài)塘、多級表流濕地和生態(tài)景觀設(shè)施等組成，其中取水沉沙設(shè)施包括取水堰、引水管渠和沉沙池組成，分別在塢石坑濕地和合溪濕地上游溪流新建取水堰，通過引水管渠分別將塢石坑和合溪部分來水接至2 處生態(tài)濕地前端，經(jīng)沉沙設(shè)施沉淀后，來水依次進入生態(tài)塘和表流濕地，由濕地凈化后再進入庫區(qū)；表流濕地內(nèi)根據(jù)水流流態(tài)及水位要求設(shè)置若干生態(tài)跌水堰；同時，考慮配套建設(shè)步道、汀壩、景觀亭等生態(tài)景觀設(shè)施，以滿足休閑游覽、科普教育等功能需求（見圖5～6）。

圖5 塢石坑生態(tài)濕地建設(shè)布置圖

圖6 合溪生態(tài)濕地建設(shè)工藝流程圖

2）梅溪和莒根溪生態(tài)濕地。梅溪生態(tài)濕地靠近山體，場地內(nèi)地勢沿河道高差較小，現(xiàn)狀植被生長茂盛，因此不考慮從溪流引水。濕地建設(shè)以生態(tài)修復為主要目的，減少庫尾消落帶，豐富生境。結(jié)合現(xiàn)有地勢建設(shè)臺階狀濕地，確定生態(tài)濕地分區(qū)域布置，其中水庫正常蓄水位高程以上部分以保留現(xiàn)狀植被為主，水庫正常蓄水位高程以下部分設(shè)表流濕地，種植挺水植物。

莒根溪生態(tài)濕地水源為莒根溪來水，按照結(jié)合莒根溪生態(tài)濕地用地范圍和工藝布置綜合考慮引水規(guī)模。莒根溪生態(tài)濕地主要由取水沉沙設(shè)施、生態(tài)塘、表流濕地等組成；來水經(jīng)取水沉沙設(shè)施引至莒根溪生態(tài)濕地前端，然后依次進入生態(tài)塘、表流濕地，最終排入庫區(qū)，表流濕地內(nèi)根據(jù)水流流態(tài)及水位要求設(shè)置若干生態(tài)跌水堰。

3）植物選擇。濕地植物選擇耐污能力強、凈化效果好、根系發(fā)達、經(jīng)濟、觀賞價值高、易于管護的當?shù)爻Ｒ姖竦刂参铩Ｖ参锓N植以水深為基礎(chǔ)，挺水植物種植水深多為0.30 m 以下，沉水植物種植水深為0.50～1.50 m。其中挺水植物以蘆葦和菖蒲為主，也間植常綠鳶尾、千屈菜、梭魚草、水燭、水蔥等能夠具有觀花、觀葉且花期較長的植物。沉水植物選用苦草、輪葉黑藻等；浮水植物選用景觀效果較好的睡蓮、荷花等。

3.2.4 庫周封育保護

欽寸水庫庫周流域范圍內(nèi)采取封禁治理措施進行水土流失治理，實施封山育林措施前，根據(jù)項目區(qū)地形地貌特點、海拔高度和當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活方式劃分封禁區(qū)作業(yè)范圍。封禁措施主要以封山育林為主，對具有天然落種或萌蘗能力的疏幼林、灌叢林地進行封禁，利于植物自然修復和繁殖生長，并輔以人工促進手段，加速其良性演替進程，對低質(zhì)、低效有林地、灌木林地進行封禁，并輔以人工經(jīng)營改造措施，以提高林地質(zhì)量。

4 項目治理初步效益分析

4.1 水土保持

根據(jù)GB/T 15774—2008《水土保持綜合治理效益計算方法》，經(jīng)初步估算，通過采取各項措施，工程預(yù)計每年可產(chǎn)生保土約8 萬t，產(chǎn)生蓄水120 萬m3；同時可以增加當?shù)刂脖桓采w情況，保護耕地資源，提高土地生產(chǎn)力，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展，保障項目區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)的安全。通過實施水土流失治理，地表徑流泥沙含量有效減少，泥沙入河入庫量降低，起到防災(zāi)減災(zāi)，改善生態(tài)環(huán)境作用，為實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

4.2 水質(zhì)安全

通過開展欽寸水庫庫周封禁治理和水庫庫尾濕地建設(shè)等水源地保護工作，減少欽寸水庫入庫水流泥沙、氮磷等污染物含量，可以有效改善欽寸水庫水質(zhì)，提高欽寸水庫飲用水源安全性。

4.3 人居環(huán)境

通過開展欽寸水庫庫周進行封禁治理、水庫庫尾濕地和樞紐綠化與生態(tài)修復等工作，在提高飲用水源安全性的同時，可以有效改善庫區(qū)生態(tài)環(huán)境，使水庫的開發(fā)建設(shè)與當?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展相協(xié)調(diào)。同時，水源地水土流失綜合治理措施還可以提高庫區(qū)的景觀效果，帶動當?shù)芈糜萎a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對擴大內(nèi)需，增加對消費品和服務(wù)業(yè)的需求，改善農(nóng)村生產(chǎn)條件和生活環(huán)境，促進當?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展；進一步改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，促進人與自然和諧共處。

5 結(jié) 語

新昌欽寸水庫水源地水土流失綜合治理工程通過對樞紐區(qū)山體邊坡和管理區(qū)實施邊坡支護、生態(tài)修復治理和生態(tài)景觀綠化等措施，使得水庫建設(shè)引起的水土流失得到有效治理，工程運行安全得以保障，同時提高庫區(qū)生態(tài)環(huán)境容量和質(zhì)量；在水庫庫尾營造生態(tài)濕地，改善庫尾生態(tài)環(huán)境和入庫水質(zhì)，提高飲用水源安全性和人居環(huán)境質(zhì)量的同時，為附近居民和游客提供游覽休閑場所，提高人民的生活水平，促進當?shù)厣鐣?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展；對庫周實施封禁管護，開展水土流失治理，使得區(qū)域內(nèi)林草植被質(zhì)量得到有效改善和提高，水土流失得到有效控制，飲用水源安全性和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到提高，土地生產(chǎn)力得到恢復，實現(xiàn)人與自然地和諧共處。

綜上，工程通過對項目區(qū)存在問題的有效識別，并根據(jù)不同區(qū)域、不同問題，針對性地提出對策和措施設(shè)計，達到治理水土流失、保障水源地飲用水安全、改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，優(yōu)化區(qū)域“三生”空間的目的，促進社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的和諧共生和可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。