北京市南澗溝生態(tài)清潔小流域治理經(jīng)驗與效益分析

［關(guān)鍵詞］ 生態(tài)清潔小流域；水土流失；南澗溝；北京市

［摘 要］ 按照“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”的功能定位，南澗溝生態(tài)清潔小流域建立了“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護”三道水土保持防線，將小流域劃分為自然修復(fù)區(qū)、綜合治理區(qū)、溝道及湖庫周邊治理區(qū)，通過采取封育保護、梯田修整、建設(shè)污水排放設(shè)施、村莊美化、溝道治理、水源涵養(yǎng)、廢物利用及種植經(jīng)濟植物等相關(guān)措施，采用新工藝、新技術(shù)、新方法保護水源，防治沙塵，并開展水土保持試驗示范、科普宣傳，創(chuàng)造了良好生態(tài)環(huán)境，在生態(tài)、經(jīng)濟、社會等方面取得了顯著效益，成為北京市西部小流域治理的典型，為北方土石山區(qū)水土流失綜合治理與生態(tài)清潔小流域建設(shè)提供了示范樣板。

［中圖分類號］ S157" [文獻標(biāo)識碼] C" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.05.004

小流域作為水源匯集的最小單元，是保護水源的根本著手點[1]。生態(tài)清潔小流域作為一種在傳統(tǒng)小流域綜合治理的基礎(chǔ)上，涉及多行業(yè)、多部門，建設(shè)內(nèi)容多且標(biāo)準(zhǔn)高的新型綜合治理模式［2］，是以水系、村莊和城鎮(zhèn)周邊治理為重點，以山青、水凈、村美、民富為目標(biāo)，將水土資源保護、面源污染防治、農(nóng)村垃圾及污水處理等相結(jié)合的小流域綜合治理模式［3］。生態(tài)清潔小流域建設(shè)是傳統(tǒng)小流域綜合治理的發(fā)展和完善，在繼續(xù)做好水土流失治理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件改善的基礎(chǔ)上，把水源保護、面源污染控制、產(chǎn)業(yè)開發(fā)、人居環(huán)境改善、新農(nóng)村建設(shè)等有機結(jié)合起來，為人們提供潔凈的水源，優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境和良好的居住、休閑、觀光、旅游場所[4]。生態(tài)清潔小流域建設(shè)對于大流域和整個區(qū)域的生態(tài)環(huán)境與水質(zhì)改善都具有重要意義。

1 小流域概況

南澗溝生態(tài)清潔小流域位于北京市門頭溝區(qū)中部，流域總面積15.02 km2，主溝長約4.5 km，出口連接永定河王平濕地，屬于永定河一級支流，為一級水源保護區(qū)，是首都北京重要的水源補給地。小流域所在的王平鎮(zhèn)曾為工礦型城鎮(zhèn)，長年的開采造成當(dāng)?shù)厮亮魇?yán)重，多處出現(xiàn)采空區(qū)，自然環(huán)境遭到破壞，目前小流域內(nèi)煤礦已經(jīng)全部關(guān)閉并治理。門頭溝區(qū)作為北京市西部生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的重要組成部分，是北京生態(tài)屏障和水源保護地，是保證北京可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵區(qū)域[5]。為此，北京市門頭溝區(qū)累計投資1 934.88萬元，對南澗溝小流域進行了3個階段總歷時15 a的綜合治理，各階段分別開始于2006年、2016年、2019年，并且在小流域內(nèi)建立了門頭溝區(qū)水土保持試驗示范區(qū)，有效提升了小流域的生態(tài)功能，為北京市西南山區(qū)控制水土流失、建設(shè)生態(tài)清潔小流域起到了一定的示范作用，為區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和首都新農(nóng)村建設(shè)提供了示范樣板。2022年12月南澗溝生態(tài)清潔小流域被水利部評為國家水土保持示范工程，是北京市第一條獲此殊榮的小流域。

2 分區(qū)治理措施

南澗溝生態(tài)清潔小流域以合理開發(fā)利用自然資源、帶動觀光園建設(shè)和農(nóng)家旅游業(yè)發(fā)展為切入點，山水林田湖草沙系統(tǒng)治理，建設(shè)“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)保護、生態(tài)治理”三道防線，通過實施封禁保護、坡面和溝道整治及徑流調(diào)控、面源污染防控和生活垃圾污水處理、濕地保護等措施，防治水土流失，改善流域水質(zhì)，建設(shè)西部生態(tài)屏障，提升永定河水源保護功能，提高項目區(qū)居民收入，促進了區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。在治理過程中，將南澗溝小流域劃分為自然修復(fù)區(qū)、綜合治理區(qū)、溝道及湖庫周邊治理區(qū)，實施分區(qū)治理。

2.1 自然修復(fù)區(qū)

自然修復(fù)區(qū)位于小流域山頂至流域溝道之間，坡度多在25°以上，區(qū)內(nèi)山高坡陡，土層淺薄，不利于農(nóng)業(yè)耕作，人為活動較少，沒有大規(guī)模的農(nóng)業(yè)措施，自然修復(fù)措施以封禁為主。自然修復(fù)區(qū)面積914 hm2，實施封禁治理，共設(shè)置封禁標(biāo)牌4塊、護欄5 140 m。

2.2 綜合治理區(qū)

綜合治理區(qū)位于小流域坡腳及溝道、村莊區(qū)域，坡度多小于25°，區(qū)域內(nèi)村莊分布較多，農(nóng)業(yè)用地較為集中，人類活動相對頻繁，水土流失、面源污染和生活污水、垃圾較為集中，以生態(tài)治理和生態(tài)恢復(fù)為主，采取攔、蓄、灌、排、節(jié)、治（污）等綜合治理措施，防治水土流失和點面源污染，改善生態(tài)環(huán)境。綜合治理區(qū)面積110 hm2，建設(shè)內(nèi)容包括：①整修梯田面積99.95 hm2，其中發(fā)展經(jīng)濟林48.37 hm2、栽植水保林6.87 hm2；在支溝內(nèi)修建谷坊4座，新建和維修攔沙壩共計4座。②建設(shè)總?cè)莘e5 000 m3的公用蓄水池，安裝電力抽水泵1臺，抽取廢棄煤礦坑道水源補給；更新雨水收集池護欄74 m，改造和完善雨水集蓄系統(tǒng)；在原475煤礦礦口新建蓄水池，用總長4 800 m的3寸PVC管連接至北區(qū)和瓜草地園區(qū)內(nèi)經(jīng)濟林，利用蓄水池水源在瓜草地園區(qū)內(nèi)經(jīng)濟林中配套節(jié)水灌溉措施，實現(xiàn)（管灌）面積26.53 hm2；在琨櫻谷山莊和瓜草地園區(qū)修建水源工程各1處。③在永定河岸邊、小水渠旁及休閑廣場處實施綠化美化面積2.28 hm2，修建小水渠1 000 m、田間步道7 600 m、河岸邊防護墻200 m、護坡3處總長395 m。④清理垃圾300 m3，對琨櫻谷山莊原有的1座污水處理站進行修繕，在瓜草地園區(qū)新增1座污水處理站。⑤建成一處集教學(xué)、科研、監(jiān)測、技術(shù)示范、展示于一體的產(chǎn)學(xué)研中心，對原有的水土流失監(jiān)測站、宣傳展示設(shè)施進行修復(fù)，并增加監(jiān)測內(nèi)容和宣傳形式；在瓜草地園區(qū)原475煤礦礦口空地內(nèi)沿裸露邊坡順勢修建監(jiān)測徑流小區(qū)，配套人工模擬降雨系統(tǒng)，用于試驗研究和科技示范；增設(shè)科普展示標(biāo)牌，在原475煤礦礦口位置增設(shè)礦山修復(fù)展示牌。

2.3 溝道及湖庫周邊治理區(qū)

溝道及湖庫周邊治理區(qū)位于流域下游溝道及河道防洪藍線兩側(cè)以及周邊地帶，一般為河川地、河灘地等濱水區(qū)域。該區(qū)實施河岸（庫濱）帶治理577 m、主溝生態(tài)治理377 m（5 300 m2）、干砌石溝道護砌200 m（900 m2）、溝道清理整治2 200 m，建設(shè)溝道景觀綠化工程1處，拆除已損壞圍欄80 m，更新修建仿古木混凝土護欄145 m，還加固維修了南澗溝京西古道西側(cè)原有塘壩。

3 治理經(jīng)驗

3.1 建設(shè)雨水調(diào)蓄池，補充水源

在小流域治理中累計修建總?cè)莘e5 000 m3的雨水調(diào)蓄池，用于儲存雨季降雨和山泉產(chǎn)生的徑流，并利用礦井存儲灌溉經(jīng)濟林，以此涵養(yǎng)水源。

建成1處容積10 m3的一級處理池和1套處理能力5 m3/d的基于MBR技術(shù)的農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)，包括一級處理池、流量控制器、膜生物反應(yīng)器和水量電量遠程監(jiān)測系統(tǒng)。通過管路將一級處理池出水口與反應(yīng)器進水口相連，反應(yīng)器出水口連接出水管路；在反應(yīng)器進出水口處安裝流量計，系統(tǒng)電源進線安裝電能表，全部接入RTU遙測終端，用于監(jiān)測污水處理系統(tǒng)進出水口流量及系統(tǒng)本身用電量數(shù)據(jù)；最終監(jiān)測數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至門頭溝水務(wù)局區(qū)級平臺數(shù)據(jù)庫。

3.2 建設(shè)徑流小區(qū)，開展試驗

在小流域內(nèi)瓜草地園區(qū)建設(shè)10座監(jiān)測徑流小區(qū)，小區(qū)規(guī)格均為5 m×10 m，布設(shè)有農(nóng)地、草地、林地等5種措施。徑流小區(qū)四周設(shè)有圍擋，下端設(shè)置集水槽（寬20 cm、深10 cm）。在每個徑流小區(qū)出口安裝一套徑流自記儀和泥沙自動采樣器，對徑流小區(qū)泥沙和徑流進行自動采集。徑流小區(qū)采用QYJY-503移動式人工模擬降雨系統(tǒng)設(shè)備，配備高靈敏雨量計和多參量數(shù)據(jù)采集器，以終端實際降雨參數(shù)調(diào)節(jié)控制整個降雨過程，可實時在線顯示模擬降雨的動態(tài)變化；整個降雨系統(tǒng)采用中央智能分布式的操作形式，可實現(xiàn)觸摸屏手動控制或計算機自動控制，以滿足不同的操作控制需要；通過降雨控制中心能夠?qū)崿F(xiàn)降雨過程曲線動態(tài)繪制及模擬雨強的實時動態(tài)顯示，以及歷史數(shù)據(jù)的存儲與下載。此外，還在小流域內(nèi)建立1處溝道控制站，對徑流、泥沙等進行動態(tài)監(jiān)測，基本形成1套實時監(jiān)控的水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。

3.3 采取輪胎護坡，廢物利用

在小流域附近村莊集鎮(zhèn)收集到大量廢棄輪胎，為了同時實現(xiàn)邊坡防護和廢物利用，在流域內(nèi)部分坡度小于5°的梯田田坎采用了輪胎護坡。先在坡頂和坡底干砌石防護起到穩(wěn)固的作用，再在坡面用廢舊輪胎填土栽植植物，既能穩(wěn)定邊坡、綠化美化，又有廢物利用的作用。

3.4 改造地面雨水收集系統(tǒng)，含蓄水源

2004年建設(shè)的瓜草地園區(qū)水保示范區(qū)停車場雨洪利用工程，近年來由于滲透系統(tǒng)堵塞嚴(yán)重，雨水無法正常入滲并通過水管進入集蓄池，因此設(shè)計對其雨水收集系統(tǒng)進行改造。雨水收集系統(tǒng)設(shè)計有地下穿孔管，采用PE110管，鋪設(shè)形式為橫向間隔2.5 m，四周環(huán)繞銜接；透水管坡比0.01，自西向東，埋深0.5 m；排水管坡比0.01，透水磚規(guī)格為200 mm×100 mm×60 mm；滲透管四周采用雙層填充礫石，礫石層外包透水土工布，土工布搭接寬度不小于150 m，其他墊層采用C20透水混凝土和中砂。本次設(shè)計采用常規(guī)做法，增加了透水土工布厚度。

3.5 三道防線治理，改善生態(tài)

小流域治理采用了“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)保護、生態(tài)治理”三道防線的治理模式，利用南澗溝主溝道水土資源進行生態(tài)清潔小流域建設(shè)，增設(shè)植物過濾帶、周邊防沖設(shè)施和園區(qū)污水凈化處理設(shè)施，在淤地壩水面上放置生態(tài)浮床，種植水生植物，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)面源污染的終端削減與生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的結(jié)合，進行水土保持措施面源污染防治技術(shù)示范，還通過在園區(qū)道路兩邊梯田及試驗區(qū)引進高效經(jīng)濟植物，如櫻桃、杏、棗、梨等優(yōu)良植物品種，進行無性繁殖和示范推廣，提高水土保持措施的經(jīng)濟效益。

3.6 加強水土保持宣傳，注重科普

南澗溝小流域建立了水土保持監(jiān)測技術(shù)展示中心，通過現(xiàn)場展示，加強水土保持宣傳。展示中心重點展示水土流失的危害，水土保持新工藝、新技術(shù)、新材料、新方法，以及多年來流域治理形成的礦山、生態(tài)、產(chǎn)業(yè)、旅游“四色”水保文化等，游客可通過南澗溝小流域歷史影像資料、小流域模型、治理現(xiàn)場等，增強對水土保持重要性的切身體會。

4 治理效益分析

1）生態(tài)效益。①提高林草覆蓋率。南澗溝小流域2003年土地利用狀況為農(nóng)用地50.00 hm2、林地923.66 hm2、荒地285.14 hm2、其他用地243.20 hm2，治理后2020年為林地1 137 hm2、果園311 hm2、水域16 hm2、農(nóng)村居住地38 hm2（其中村莊綠化美化10.58 hm2）。綜合治理措施的實施使土地利用狀況發(fā)生了明顯變化。治理后2020年林草覆蓋度達94.47%，林草面積占宜林宜草面積的90%以上，小流域水土保持率達96%以上。②減少污染物排放和化肥施用。綜合治理措施實施后，南澗溝小流域年減少污水排放近0.4萬t，年減少垃圾近100 t；出口水質(zhì)穩(wěn)定在地表水Ⅱ類以上，地下水位逐年上升；減少了化肥施用量，相比治理前2016年的135 kg/hm2，2019年化肥施用強度僅為102 kg/hm2。③保護水土資源。目前小流域內(nèi)已經(jīng)形成了多層次的綜合型防護體系，水土保持功能明顯增強。土壤侵蝕模數(shù)從2006年的2 080 t/（km2·a）下降到2016年的310 t/（km2·a），土壤侵蝕面積從2016年的3.28 km2下降到2019年的2.95 km2，年土壤侵蝕量已控制在容許土壤流失量以下。④改善了生態(tài)環(huán)境。在綜合治理過程中，南澗溝上游50多座礦山被關(guān)閉。通過封育保護等，流域內(nèi)山石裸露的山頭逐漸恢復(fù)了生機，動植物種類和數(shù)量也有所增加。

2）經(jīng)濟效益。①創(chuàng)造就業(yè)崗位，提高農(nóng)民收入。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2006年南澗溝小流域人均年收入僅為4 629元。通過發(fā)展特色經(jīng)濟林果、旅游觀光等產(chǎn)業(yè)，2020年南澗溝小流域涉及的1個行政村（總?cè)丝?75人，勞動力60人）年人均純收入為27 188.6元。②增強經(jīng)濟優(yōu)勢，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。南澗溝小流域通過興修水平梯田、建設(shè)魚鱗坑、實施保護性耕作措施、調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)等，發(fā)展“一流域一品”“一村一品”種植業(yè)，形成了規(guī)?；纳鷳B(tài)果園，現(xiàn)種植櫻桃20 hm2、梨20 hm2，還有薄皮核桃、海棠、蘋果、桃等多品種果園20 hm2，流域年產(chǎn)果品10.5萬kg，年產(chǎn)值200多萬元。③發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，促進鄉(xiāng)村振興。通過發(fā)展經(jīng)濟林種植、實施節(jié)水灌溉、修建生產(chǎn)道路和步道，不僅促進了種植業(yè)的發(fā)展，而且隨著鄉(xiāng)村環(huán)境的改善，為當(dāng)?shù)夭烧?、旅游觀光等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。依托地方特色，積極推進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，走出了一條“農(nóng)家樂+農(nóng)業(yè)觀光+休閑采摘”的發(fā)展模式，促進了鄉(xiāng)村經(jīng)濟及旅游業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)了“生態(tài)優(yōu)、村莊美、產(chǎn)業(yè)興、百姓富”的目標(biāo)。

3）社會效益。①示范水土流失防治技術(shù)。在治理過程中結(jié)合不同地形條件，在小流域內(nèi)布設(shè)了大量梯田、節(jié)水灌溉、水保林、谷坊、護坡及村莊美化等設(shè)施，示范了多種水土保持技術(shù)，積累了大量水土保持設(shè)施施工經(jīng)驗。同時，為了確保各項措施能充分發(fā)揮效益，管理部門制定了完善的運行養(yǎng)護機制，安排有養(yǎng)護人員并定期通報相關(guān)情況，還建立有相應(yīng)的運行維護數(shù)據(jù)庫，為后期治理措施建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。②開展水土保持試驗。在瓜草地園區(qū)建設(shè)的10個徑流小區(qū)開展人工模擬降雨試驗，根據(jù)徑流自記儀和泥沙自動采樣器監(jiān)測數(shù)據(jù)，主要對降雨、地表徑流、泥沙、植被覆蓋度、土壤含水量等進行監(jiān)測，用于測定該區(qū)域內(nèi)的水土流失量并實時監(jiān)控流域水沙變化情況。③加強水土保持宣傳。借助水土保持監(jiān)測技術(shù)展示中心開展水土保持科普和宣傳，通過制作水土保持措施牌、印制水土保持宣傳冊、推送水土保持法律法規(guī)等方法，向村民和游客宣傳南澗溝小流域在長期治理過程中形成的礦山、生態(tài)、產(chǎn)業(yè)、旅游“四色”水保文化，以提高游客的水土保持意識和村民開展水土流失治理的積極性。

5 結(jié)束語

南澗溝生態(tài)清潔小流域在治理過程中始終堅持以綜合防治水土流失為主線，以建設(shè)美麗鄉(xiāng)村為著力點，把水土保持綜合治理同區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展結(jié)合起來，起到了很好的典型示范作用，正引領(lǐng)和帶動著周邊鄉(xiāng)村的水土保持綜合治理。在綜合治理中的成功經(jīng)驗和采用的新技術(shù)新工藝新方法在北京地區(qū)小流域治理中具有重要的借鑒意義，有助于提升門頭溝區(qū)乃至整個北京市水土保持與生態(tài)文明建設(shè)水平。

[參考文獻]

[1] 宋瑞蓮.北京市門頭溝區(qū)生態(tài)清潔小流域治理效益監(jiān)測研究[J].水土保持通報，2009，29（2）：110-113.

[2] 李四高，胡生君，肖俊波，等.廣西生態(tài)清潔小流域治理體系研究[J].中國水土保持，2022（6）：31-34.

[3] 李瑞忠.山西省生態(tài)清潔小流域建設(shè)發(fā)展對策研究[J].山西水土保持科技，2019（3）：1-2，10.

[4] 李中軍.泰安市小流域綜合治理效益分析[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010：12-20.

[5] 王金增，呂康梅，張一鳴.北京市生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)森林資源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及其優(yōu)化調(diào)整研究[J].林業(yè)資源管理，2009（2）：66-69，87.

第一作者： 曾發(fā)意（1996—），男，陜西安康人，工程師，碩士，主要從事水土保持設(shè)計與監(jiān)測、小流域治理等工作。E-mail： 1782600441@qq.com

（責(zé)任編輯 李楊楊）

［引用格式］ 曾發(fā)意.北京市南澗溝生態(tài)清潔小流域治理經(jīng)驗與效益分析[J].中國水土保持，2024（5）：11-14.