楊 玲 湯萬龍 劉青林
(1. 北京市水利規(guī)劃設計研究院 北京 100048 2. 北京市順義區(qū)水務局 北京 101300)
近年來,中小河流治理已成為中央關心、人民期盼的重要民生工程,成為“十二五”期間水利工作的重點之一。按照水利部的要求,北京市加快了對中小河流的治理力度,山區(qū)河流是中小河流的重要組成部分。
北京山區(qū)包括延慶、門頭溝、房山、懷柔、密云、平谷和昌平的山地部分,具有豐富的農林、水土和旅游資源。北京處于燕山、太行山兩大山脈降水中心的多暴雨帶,暴雨強度大,歷時短,山洪災害頻發(fā);山谷低緩,土壤肥厚,適合居住,人口密度高;山區(qū)的經濟依附于首都經濟的發(fā)展,并以山區(qū)豐富的自然資源擔負起城郊的生態(tài)和經濟職能,走上了“為城市服務”的軌道,具有“普通山區(qū)經濟”和“城郊經濟”的雙重特性。
北京山區(qū)大小河流眾多,分屬于海河流域的大清河、永定河、北運河、潮白河與薊運河五個水系。這些河流均具有如下特征:
(1)坡陡流急、迂回曲折、呈峽谷狀;流域面積小,產流條件好,水量豐富;
(2)年內分配不均,汛期水量豐富,非汛期基流較小,甚至干涸。
此外,山區(qū)河流流域是北京地區(qū)的產水區(qū),水質優(yōu)良,基本上未遭受污染,成為北京城市與平原地區(qū)重要的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)地。
北京近幾年完成治理的山區(qū)河流有白馬關河、湯河、龍?zhí)稖虾印⑶逅拥?。治理主要集中在河道疏浚、堤防建設、護坡護岸等工程內容,多表現(xiàn)為高墻直立、河道渠化。如為保障行洪通道,疏浚河道形成均一斷面,如白馬關河;為提高抗沖刷能力硬化河道,如清水河等;為防洪采用直立式硬質擋墻,如龍?zhí)稖虾?;為攔蓄洪水設置多級塘壩,如白馬關河。
河道疏浚是對因山洪、泥石流等滑坡造成的河道砂石淤積以及影響行洪的生活垃圾、障礙物等疏浚清除;堤防建設主要是在河谷開闊段為保護現(xiàn)狀村鎮(zhèn)或其他重要保護對象而新建或加固的防洪堤等,大多采用混凝土或漿砌石擋土墻;護坡護岸主要是在洪水的迎流頂沖段以及現(xiàn)狀沖刷塌岸段采取護岸工程措施,大多以漿砌石、干砌石、護坡磚為主,以避免洪水的暴漲暴落、沖刷侵蝕造成岸坡坍塌或水土流失。7
顯然,無論是河道疏浚、堤防建設還是護坡護岸,無疑都是基于防洪而采取的傳統(tǒng)工程措施。這些硬性的工程覆蓋措施固然可以防洪減災,但卻以犧牲河流的其他功能作為代價,如河流景觀、河流生態(tài)、河流資源、河流經濟等。
以往的山區(qū)河流治理之所以千篇一律地偏重于防洪,筆者通過分析認為,主要存在以下兩個方面的原因:
第一,缺乏系統(tǒng)的治理規(guī)劃。山區(qū)河流長期處于“沒有統(tǒng)一規(guī)劃、沒有統(tǒng)一管理、沒有統(tǒng)一治理”狀態(tài),通常與山洪地質災害防治或防汛救災工程結合被動治理,如龍?zhí)稖虾拥?。災情一旦發(fā)生了,往往頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳,建設防洪工程為第一要務,從而忽視了河流的其他功能建設。
其次,缺乏明確的治理原則和統(tǒng)一的技術標準。山區(qū)河流基礎資料缺乏,前期工作基礎薄弱,沒有明確的治理原則和統(tǒng)一的技術標準,容易導致設計考慮不周、治理效果不好,僅僅考慮防洪建設,甚至破壞河道自然功能等現(xiàn)象,如白馬關河等。
基于北京市山區(qū)暴雨多、暴雨急、人口密度高和河流的特性,北京市山區(qū)河流的首要功能是防洪,治理的第一要務也理所當然是防洪建設。
防洪標準合理與否直接影響河道治理工程的規(guī)模和治理后的工程效果。筆者認為,保障防洪安全并非是要將所有的對象都納入保護范圍,山區(qū)河流兩側有很多地方原本就是不需要也不允許保護的。另通過工程措施控制洪水來防洪僅僅只是一方面,且工程措施的防護能力是有限的,我們也需要通過非工程減災措施調整人類活動的范圍來規(guī)避洪水。所以,一味地追求高防洪標準是不現(xiàn)實也是不經濟的。
確定防洪標準時,應先全面了解河流的現(xiàn)狀防洪標準、現(xiàn)狀防洪體系構成以及河流功能定位等??傮w上遵循與所在流域的防洪標準體系相協(xié)調,避免洪水風險轉移;其次應根據(jù)《防洪標準》(GB50201-94),結合該河流防洪保護區(qū)現(xiàn)狀、保護對象的重要性以及經濟發(fā)展需求,分析不同頻率洪水的淹沒范圍、高程以及損失情況,本著投資效益最大化的原則,確定合適的防洪標準。
對于以保護人口為主的縣城防洪和鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪工程,治理標準為 20年一遇,相應堤防等級為 4級;對于保護農田結合保護鄉(xiāng)村人口的農田防護工程,治理標準可為 10年一遇,相應堤防等級為 5級。根據(jù)確定的合理防洪標準,從而確定相應的洪水超高、防洪堤高度、岸坡的護砌標準等。
山區(qū)河流不僅具有防洪功能,還具有涵養(yǎng)水源、調節(jié)小氣候、維系水生態(tài)和生物多樣性等功能,山區(qū)河流的治理也應擴展到河流生態(tài)環(huán)境修復、水環(huán)境改善、河流資源開發(fā)等綜合治理要求上,實現(xiàn)由傳統(tǒng)單一的被動防御型工程治理模式向生態(tài)型、自然恢復型的綜合治理模式轉變。
山區(qū)河流是經多年自然形成的水流通道,橫斷面相對于周邊地面多呈凹型,有明顯的岸坡。治理時原則上不新建堤防。根據(jù)山區(qū)河道“怕沖不怕淹”的特性,對現(xiàn)有堤防加固時可以采用“以生態(tài)措施、生物措施和工程措施相結合”的生物堤。所謂生物堤是指采用當?shù)氐[石、塊石、砂卵石等建筑材料,砌筑既能滿足河道防洪要求,又能保證透氣透水性,利于水土相互滲透的生態(tài)型堤防,將工程措施融入當?shù)氐淖匀画h(huán)境中。
其具體做法是:在順直段的緩坡上直接采用植被護岸,實施生物措施;在急流邊灘和彎曲段基流水位下采用石籠、生態(tài)磚等進行護腳,在基流水位至行洪水位線之間采用山石、拋石等具有良好抗沖能力的護岸工程措施,并進行原土覆蓋后進行植被種植。植被具體種植范圍根據(jù)堤防的高度、坡度確定,種植種類根據(jù)當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的植被物種種群規(guī)律確定。這種堤防模式能有效的保留原有河岸、灘地,對河流整體破壞小,一方面防洪護岸,一方面充分發(fā)揮當?shù)刂脖晃锓N的自然生態(tài)修復能力,既改善了河流生態(tài)環(huán)境,又成功實現(xiàn)了固岸固坡、防止水土流失的作用,與山區(qū)生態(tài)、環(huán)境建設達到和諧統(tǒng)一。
密云、官廳、懷柔水庫是今后很長時間內北京市最重要的水源。北京市山區(qū)河流大多分布在重要河流源頭和流經地區(qū)的周圍,有的甚至直接匯入密云水庫、官廳水庫、懷柔水庫,是北京市的主要水源地。維持這些河流的天然狀態(tài)、保護其水質的清潔、干凈對于涵養(yǎng)水源是十分重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)最新研究表明,保持河流的生物多樣性,能夠高效、自然地清除水體污染物,使水體質量更好。如果我們能夠保持這些河流的自然生態(tài)多樣性,無形中就為我們涵養(yǎng)了水源,提供清潔的地表水。
河流生態(tài)系統(tǒng)多方面的服務功能是由一個健康的河流生態(tài)系統(tǒng)提供的,而生物群落多樣性是維持河流生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎。山區(qū)河流治理應做到以下三個方面。
(1)保持河流的蜿蜒性
河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河灣、沼澤、急流和淺灘等豐富多樣的生境。由于流速不同,在急流和緩流的不同生境條件下,形成豐富多樣的生物群落,即急流生物群落和緩流生物群落。
(2)保持河流斷面形狀的多樣性
河流的橫斷面形狀多樣性表現(xiàn)為非規(guī)則斷面,深潭與淺灘交錯。淺灘光熱條件優(yōu)越,易于形成濕地,供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息;積水洼地中,魚類和各類軟體動物豐富,它們是肉食性候鳥的食物來源,鳥糞和魚類肥土又促進水生植物生長,水生植物又是植食鳥類的食物,形成了有利于珍禽生長的食物鏈。同時,由于水文條件的年周期性循環(huán)變化,河灣濕地也呈周期性變化,洪水季節(jié)水生植物種群占優(yōu)勢,水位下降后,水生植物讓位給濕生植物種群,形成一種脈沖式的生物群落變化模式。山區(qū)河流治理尤其應尊重河流原有的自然斷面形態(tài),避免在河道疏浚時造成河道斷面的均一化。
(3)保留河床天然的多孔、透水性材料
北京市大部分山區(qū)河流的河床都是由透水的卵石、礫石、沙土、黏土等材料構成的河床,這種透水性能好又呈多孔狀的河床材料,適于水生、濕生植物以及微生物生存。同時,透水的河床又是聯(lián)結地表水和地下水的通道,使淡水系統(tǒng)形成整體。我們應保留并保護天然的河床材料,并盡可能在岸坡上也推廣采用這種材料。
只有河流形態(tài)多樣性形成的流速、流量、水深、水溫、水質、水文周期變化、河床材料構成等多種生態(tài)因子的異質性,才能造就豐富的生境多樣性,形成豐富的河流生物群落多樣性,從而為凈化水質、涵養(yǎng)水源做出貢獻。
北京山區(qū)河流屬于季節(jié)性河流,區(qū)域來水、用水季節(jié)性矛盾極為突出。汛期洪水峰高量大,不僅洪災頻發(fā),寶貴的水資源也白白流走;非汛期農業(yè)灌溉和其他用水極度匱乏。如果在治理中能有效合理的開發(fā)、利用山區(qū)河流這種季節(jié)性的水土資源特點,不僅具有巨大的防洪減災效益,為我們提供大量的生態(tài)服務,如旅游、娛樂功能等,還能發(fā)揮在蓄水灌溉、地下水回補、節(jié)約長距離調水成本等方面的社會、經濟效益。
(1)蓄水灌溉效益
山區(qū)河流治理時應盡量保留、利用沿河兩岸灘地滯蓄洪水,做到不征地移民、不新建工程,妥善安排超標準洪水。利用河道蓄水,不僅不占用農田,還能在河道兩岸發(fā)展高效農業(yè)、觀光農業(yè)。北京地區(qū)汛期在6~9月份,非汛期也可利用河灘地種植一些低桿作物,如小麥等,既不影響汛期行洪,又為村民創(chuàng)造了收益,還免去了河道年年清障的麻煩。即使僅考慮河道滯蓄的洪水全部用于發(fā)展農業(yè)灌溉,其經濟效益也是非常巨大的。
(2)地下水回補效益
北京地區(qū)地下水超采嚴重,地下水位逐年下降,利用山區(qū)河道滯洪區(qū)蓄水后,可用于水源地地下水回補,化害為利己。
(3)節(jié)約長距離調水成本
北京山區(qū)常因本流域的洪水資源無法滯蓄而白白流走,由于缺水又不惜花巨資跨流域長距離調水,如南水北調、東水西調、引溫入潮等。長距離調水單方水造價昂貴,若能開發(fā)利用山區(qū)河道滯蓄季節(jié)性洪水,將節(jié)約一大筆長距離調水成本,具有很大的社會和經濟效益。
將山區(qū)河流作為資源進行開發(fā),將是我國水利史上的一個重大成功,對山區(qū)經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
充分認清山區(qū)河流在防洪、資源、環(huán)境、生態(tài)等多方面的綜合功能,向生態(tài)型、自然修復型的綜合治理模式轉變已經刻不容緩。通過這種模式治理,山區(qū)河流更趨于自然和大氣,不但成為安全的洪水走廊,還將成為“一河清泉水,一道風景線,一條經濟帶,一根產業(yè)鏈”,實現(xiàn)經濟效益、社會效益、生態(tài)效益的高度統(tǒng)一。
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