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        森林公園中的生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)措施探討
        ——以北安河生態(tài)清潔小流域綜合治理工程為例

        2019-03-13 10:49:06楊之恒李丹雄周連兄武亞南
        中國水土保持 2019年3期
        關(guān)鍵詞:森林公園流域措施

        楊之恒,李丹雄,周連兄,武亞南,賽 碩,胡 雪

        (北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,北京 100083)

        自20世紀(jì)80年代初以來,我國先后對上萬條小流域進(jìn)行了綜合治理,治理總面積達(dá)38萬km2[1]。北京市小流域治理起步較早,經(jīng)過多年的不懈努力,北京山區(qū)小流域綜合治理取得了巨大成效[2]。截至2013年底,北京市在1 085條小流域中共建成了253條生態(tài)清潔小流域,累計(jì)治理水土流失面積6 758 km2[3]。

        山區(qū)是首都的天然生態(tài)屏障和主要的水源涵養(yǎng)及供給源地,也是居民的休閑旅游度假勝地[4]。森林公園主要位于山區(qū),是“具有一定規(guī)模和質(zhì)量的森林風(fēng)景資源和環(huán)境條件,可以開展森林旅游,并按法定程序申報批準(zhǔn)的森林地域”[5]。森林公園內(nèi)的植被具有較好的改良土壤、提高土壤持水與蓄水能力的功能[6],但目前在森林公園內(nèi)進(jìn)行生態(tài)清潔小流域建設(shè)的尚不多見。我們以北安河生態(tài)清潔小流域綜合治理工程為例,探討森林公園區(qū)域內(nèi)生態(tài)清潔小流域建設(shè)中應(yīng)注意的問題,并提出對應(yīng)的治理措施,以期為今后在森林公園內(nèi)部建設(shè)生態(tài)清潔小流域提供參考。

        1 生態(tài)清潔小流域治理技術(shù)

        1.1 生態(tài)清潔小流域概念

        在我國,小流域是指以水力侵蝕為主,流域面積一般為5~30 km2,最大不超過50 km2的集水單元[7]。生態(tài)清潔小流域是指流域內(nèi)水土資源得到有效保護(hù)、合理配置和高效利用,溝道基本保持自然生態(tài)狀態(tài),行洪安全,人類活動對自然的擾動在生態(tài)系統(tǒng)承載能力之內(nèi),生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán),人與資源和諧,人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的小流域[7-8]。2003年,北京率先在山區(qū)推行生態(tài)清潔小流域治理理念[9-10],探索出了一條水土流失治理和水源保護(hù)齊頭并進(jìn)的新路子。2006—2008年,水利部在全國30個省(自治區(qū)、直轄市)的81條小流域開展了生態(tài)清潔小流域建設(shè)試點(diǎn)[10]。自此,建設(shè)生態(tài)清潔小流域成為我國生態(tài)環(huán)境治理的重要手段,并在全國陸續(xù)推廣。

        2008年北京市在全國率先發(fā)布并實(shí)施了《生態(tài)清潔小流域技術(shù)規(guī)范》(DB11/T 548—2008)地方標(biāo)準(zhǔn),取得了良好的效果;大連市于2012年編制完成了《大連市水務(wù)現(xiàn)代化規(guī)劃》,并于2014年基本完成了《大連市生態(tài)清潔型小流域規(guī)劃》與典型小流域設(shè)計(jì)工作;2013年1月水利部發(fā)布了《生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》(SL 534—2013),解決了各地對生態(tài)清潔小流域的認(rèn)識局限、工程建設(shè)過程中遇到的問題,以及生態(tài)清潔小流域建設(shè)如何科學(xué)開展等疑問,用以指導(dǎo)和規(guī)范生態(tài)清潔小流域的建設(shè)和管理工作[10]。生態(tài)清潔小流域建設(shè)思路與習(xí)近平提出的“山水林田湖草是一個生命共同體”“對山水林田湖草進(jìn)行統(tǒng)一保護(hù)、統(tǒng)一修復(fù)是十分必要的”有著高度的契合點(diǎn)。

        1.2 生態(tài)清潔小流域治理原則

        《生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》(SL 534—2013)指出,生態(tài)清潔小流域建設(shè)的原則是:以小流域?yàn)閱卧运幢Wo(hù)為中心,以控制水土流失和面源污染為重點(diǎn),堅(jiān)持山、水、田、林、路、村、固體廢棄物和污水排放統(tǒng)一規(guī)劃,預(yù)防保護(hù)、生態(tài)自然修復(fù)與綜合治理并重[11]。鐘莉等[3]認(rèn)為生態(tài)清潔小流域治理的原則為生態(tài)安全、統(tǒng)籌規(guī)劃、分區(qū)防治、依法監(jiān)管、科技保障。《生態(tài)清潔小流域技術(shù)規(guī)范》(DB11/T 548—2008)中指出,以水源保護(hù)為主要目標(biāo),根據(jù)地形地勢及人類活動情況,將小流域劃分為生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)[8]。祁生林、楊進(jìn)懷等[7,12]提出了三道防線的劃分標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的治理措施,他們提出的劃分標(biāo)準(zhǔn)為:第一道防線為坡度>25°的坡上和山頂人煙稀少區(qū)域,植被蓋度>30%,土地利用類型以林地和草地為主,土壤侵蝕以濺蝕和面蝕為主;第二道防線為坡度≤25°的灘地、坡中和坡下人類活動頻繁區(qū)域,植被蓋度≤10%,土地利用類型以耕地和建設(shè)用地為主,土壤侵蝕以面蝕和溝蝕為主;第三道防線為坡度≤8°的河(溝)道、灘地區(qū)域,植被蓋度≤30%,土地利用類型以水域、未利用地和草地為主,土壤侵蝕以溝蝕和重力侵蝕為主。王姣等[13]也給出了相似的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

        然而,生態(tài)清潔小流域分區(qū)治理的區(qū)域劃分并不完全一致。大連市將生態(tài)清潔小流域劃分為生態(tài)自然修復(fù)區(qū)、綜合治理區(qū)、河道及湖庫周邊整治區(qū)[10],各分區(qū)與生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)相對應(yīng)并各有相似之處。張洪江等[1]在總結(jié)我國多年的小流域治理經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐后認(rèn)為,在新時期小流域綜合治理不能夠僅僅局限于原有的思路框架中,要在繼承治理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,注重當(dāng)?shù)厝罕娦枨?、因地制宜布設(shè)防治體系,逐步調(diào)整綜合治理內(nèi)容、治理措施和綜合治理目標(biāo),例如可根據(jù)小流域主導(dǎo)功能定位,將小流域劃分為水源涵養(yǎng)型(區(qū))、土壤侵蝕控制型(區(qū))、觀光旅游型(區(qū))、綠色產(chǎn)業(yè)型(區(qū))、經(jīng)濟(jì)林果型(區(qū))和種養(yǎng)(加)經(jīng)濟(jì)型(區(qū))等。

        1.3 生態(tài)清潔小流域治理關(guān)鍵技術(shù)

        根據(jù)生態(tài)清潔小流域治理三道防線的新思路,以保護(hù)水源為中心,將小流域從山頂?shù)缴焦纫来蝿澐譃樯鷳B(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)三道防線。根據(jù)三道防線確定的區(qū)域,目前常用的生態(tài)清潔小流域治理措施如下:生態(tài)修復(fù)區(qū)主要措施為設(shè)置封禁標(biāo)牌和攔護(hù)設(shè)施;生態(tài)治理區(qū)的主要措施為梯田整修、樹盤砌筑、水保造林、水保種草、土地整治、節(jié)水灌溉,砌筑谷坊、攔沙壩、擋土墻、護(hù)坡措施、排水工程,進(jìn)行村莊美化、垃圾處理、污水處理和農(nóng)路建設(shè);生態(tài)保護(hù)區(qū)的主要措施為建設(shè)防護(hù)壩,進(jìn)行河(庫)濱帶治理、濕地恢復(fù)和溝道清理[8,13]。

        改善小流域的環(huán)境條件是生態(tài)清潔小流域綜合治理規(guī)劃的重要內(nèi)容之一[13]。生態(tài)清潔小流域的建設(shè)重點(diǎn)包括庫(河)濱帶建設(shè)、鄉(xiāng)村生活污水處理、生活垃圾處理、改水改廁、截污治污、農(nóng)田面源污染控制、地埂生物化等[4]。例如永康市生態(tài)清潔小流域治理開展“三清”(清污、清障、清垃圾)、“四改”(改水、改廁、改路、改環(huán)境)工程[14]。

        簡而言之,生態(tài)修復(fù)區(qū)主要措施概括為封、移、補(bǔ),生態(tài)治理區(qū)概括為節(jié)、治、調(diào),生態(tài)保護(hù)區(qū)概括為清、育、保,具體見表1。各區(qū)技術(shù)措施對應(yīng)到點(diǎn)位,因地制宜,形成防治體系。

        表1 生態(tài)清潔小流域各分區(qū)特點(diǎn)及措施內(nèi)容

        2 在森林公園中建設(shè)生態(tài)清潔小流域應(yīng)注意的問題

        2.1 景觀提升與水土流失治理相結(jié)合

        森林公園建設(shè)本身注重景觀效果,因此在森林公園區(qū)域內(nèi)進(jìn)行生態(tài)清潔小流域治理時,應(yīng)結(jié)合森林公園的建設(shè)內(nèi)容,在治理措施的選擇上同時考慮水土流失控制和景觀美化。通過小流域治理,既能使項(xiàng)目區(qū)的水土流失得到控制和減少,又能提升項(xiàng)目區(qū)景觀環(huán)境,達(dá)到吸引更多游客到此游玩的目的。

        2.2 引入降雨蓄滲措施,加強(qiáng)水資源利用

        北京市為嚴(yán)重缺水城市,山區(qū)水資源更為緊缺。森林公園大多位于山區(qū),屬于流域上游,本身植被豐富,具有良好的保水保土能力。劉霞等[6]在山東省鄒城市劉莊小流域調(diào)查9種森林植被類型的土壤入滲和土壤貯水特征時,發(fā)現(xiàn)混交林和單純林的平均土壤飽和貯水量分別為荒草坡的1.54和1.33倍,森林植被的土壤入滲速率(3.02~5.73 mm/min)均高于荒草坡(1.25 mm/min)。因此,在森林公園內(nèi)進(jìn)行生態(tài)清潔小流域建設(shè)還應(yīng)重點(diǎn)考慮蓄滲措施,例如坑塘、生物滯留池等。

        2.3 注重生態(tài)和景觀效果,實(shí)施近自然治理

        森林公園建設(shè)注重生態(tài)、自然,在其范圍內(nèi)進(jìn)行生態(tài)清潔小流域治理時應(yīng)本著生態(tài)優(yōu)先的原則,在保證工程安全的前提下,盡可能做到近自然治理,多考慮生態(tài)為主的措施,使得森林公園內(nèi)各項(xiàng)生態(tài)清潔小流域治理措施實(shí)施后與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào),整體更趨于自然,水系更加完善、安全,動植物種類和數(shù)量增多,人與自然和諧共處,以最大程度地發(fā)揮區(qū)域生態(tài)效益。

        2.4 涵養(yǎng)水源與保持水土相結(jié)合

        森林公園本身植被豐富,植被覆蓋度較高,具有較強(qiáng)的涵養(yǎng)水源功能。因此,在森林公園內(nèi)進(jìn)行生態(tài)清潔小流域建設(shè)更需注重水源涵養(yǎng)與水土保持的結(jié)合,要注意對原有植被的保護(hù),盡量減少對原有植被的破壞,減輕施工擾動造成的水土流失,在保障涵養(yǎng)水源、保持水土功能的同時,改善生態(tài)環(huán)境。

        3 技術(shù)措施及其分區(qū)布局

        3.1 研究區(qū)概況

        北安河小流域位于北京市海淀區(qū)西北部的蘇家坨鎮(zhèn),緊連太行山和燕山山脈,屬于北運(yùn)河水系,總占地面積40.56 km2。小流域采取分期治理,本期治理面積7.0 km2,全部位于鷲峰國家森林公園內(nèi)。鷲峰國家森林公園是北京郊區(qū)重要的國家級森林公園之一,是集教學(xué)、科研、科普教育、休閑游憩為一體的綜合型森林公園,保障其健康持續(xù)發(fā)展對維護(hù)首都生態(tài)環(huán)境及城鎮(zhèn)周圍居民的休閑游憩起著重要作用[15]。公園內(nèi)以山地為主,土壤為褐土,成土母質(zhì)富含石灰,森林覆蓋率達(dá)96.4%,主要植被為落葉闊葉林[15]。

        3.2 各區(qū)技術(shù)措施布局

        因鷲峰國家森林公園承擔(dān)著涵養(yǎng)水源、保護(hù)地下水、維護(hù)當(dāng)?shù)厮Y源可持續(xù)利用等生態(tài)功能,同時兼具水土保持措施展示、示范和宣傳功能,所以北安河小流域治理技術(shù)措施的選定應(yīng)在傳統(tǒng)清潔小流域21項(xiàng)措施的基礎(chǔ)上,結(jié)合項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化和擴(kuò)充,在發(fā)揮治理措施保水保土作用的同時,提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境和景觀效果,并強(qiáng)化水土保持措施的展示效果和科普作用。依據(jù)北京市生態(tài)清潔小流域治理中的三區(qū)劃分原則,將北安河小流域劃分為生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)。

        3.2.1 生態(tài)修復(fù)區(qū)

        項(xiàng)目區(qū)內(nèi)森林覆蓋率較高,按照北京市生態(tài)清潔小流域治理中的三區(qū)劃分原則,項(xiàng)目區(qū)內(nèi)大部分為第一道防線區(qū)域,即生態(tài)修復(fù)區(qū)。該區(qū)域主要位于北安河小流域西部山區(qū)的陡坡山地,其特點(diǎn)為坡陡、海拔較高、植被多且豐富、人為擾動少。在生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)以封育保護(hù)措施為主,在人為活動頻繁和主要出入口處設(shè)置了4塊封禁標(biāo)牌,以減少人為活動干擾破環(huán)。

        3.2.2 生態(tài)治理區(qū)

        第二道防線為生態(tài)治理區(qū),該區(qū)域主要位于北安河小流域坡腳及溝道附近,其特點(diǎn)是人為活動頻繁,大部分坡度≤25°,水土流失、面源污染和生活污水、垃圾較為集中。生態(tài)治理區(qū)采取的措施主要有:①針對項(xiàng)目區(qū)污水處理設(shè)施和垃圾收集配套設(shè)施不完善問題,在公園宿舍生活區(qū)、游客服務(wù)設(shè)施區(qū)及公園人員活動頻繁區(qū)域修建了污水處理設(shè)施和垃圾分類、收集設(shè)施。②對園區(qū)原有混凝土停車場進(jìn)行改建,在停車場排水溝下游建設(shè)生物滯留池,生物滯留池結(jié)構(gòu)從下往上分別為400 mm碎石層、200 g/m2無紡布、200 mm粗砂層、800 mm種植土、50 mm樹皮,生物滯留池中種植八寶景天和鳶尾等植物;新建停車場通過鋪設(shè)透水磚和蜂巢格室減少地面徑流、增加雨水就地入滲。透水磚規(guī)格為200 mm×100 mm×60 mm,鋪設(shè)時從上到下為6 cm面層、4 cm中砂找平層、10 cm基層級配碎石,底層素土夯實(shí);蜂巢格室型號CGGS-200-A,從下往上分別為素土夯實(shí)、200 g/m2無紡布、200 mm厚級配碎石、200 g/m2無紡布、蜂巢格室(見圖1),格室內(nèi)填土種植結(jié)縷草。③對園區(qū)內(nèi)供游客休憩的小廣場,道路和硬化地面采取鋪設(shè)透水磚、植草方格方式改造,廣場內(nèi)現(xiàn)有破損混凝土樹池修整改造為防腐木座椅式樹池,擴(kuò)大游客休息空間,并通過種植植物提升景觀效果,提高游客休閑體驗(yàn)感。④園區(qū)現(xiàn)有人工降雨模擬大廳試驗(yàn)用水經(jīng)沉沙池沉淀后排至項(xiàng)目區(qū)自然溝道,經(jīng)現(xiàn)場勘察和降雨試驗(yàn)用水分析,在大廳外設(shè)置了一個300 m3的PP模塊蓄水池收集人工降雨試驗(yàn)用水和實(shí)驗(yàn)室屋面雨水,加強(qiáng)水資源的利用。⑤園區(qū)現(xiàn)狀健身道路沿線存在部分裸露坡面,坡度在60°~85°,坡長6~7 m,雨天存在落石和滑坡隱患。在分析每處邊坡坡度、坡長、巖性等的基礎(chǔ)上采取坡面種植穴(見圖2)、飄臺種植槽(見圖3)、坡腳仿木樁種植槽(見圖4)和坡面生態(tài)棒等措施進(jìn)行生態(tài)治理。

        圖1 蜂巢格室停車場立面結(jié)構(gòu)示意

        圖2 坡面種植穴立面及斷面示意(單位:cm)

        圖3 坡面飄臺種植槽護(hù)坡斷面示意(單位:mm)

        圖4 坡腳仿木樁種植槽斷面示意(單位:mm)

        3.2.3 生態(tài)保護(hù)區(qū)

        生態(tài)保護(hù)區(qū)為第三道防線,主要位于北安河小流域溝道兩側(cè)及周邊,其特點(diǎn)為植被蓋度≤30%,坡度≤8°,土壤侵蝕以溝蝕和重力侵蝕為主。生態(tài)保護(hù)區(qū)采取的措施主要為:①園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有一段漿砌石溝道,長106 m、寬90 cm、深0.5~0.7 m,2016年北京“7·20”暴雨時局部受損,從景觀提升和溝道生態(tài)角度出發(fā),堅(jiān)持少挖少破壞的原則,采用仿木樁護(hù)岸,護(hù)岸外側(cè)種植迎春花(見圖5)。②在園區(qū)下游自然溝道出口處有一不規(guī)則坑塘,平均深1 m,占地920 m2,已淤滿泥土和石塊,坑塘底部現(xiàn)狀高程72.33 m,出水涵洞底部高程72.38 m,基本不能存水,設(shè)計(jì)首先對此坑塘進(jìn)行清淤處理,底部鋪設(shè)土工膜,周邊碼放土工石籠袋并對岸邊進(jìn)行綠化美化,改造后的坑塘可以有效攔截和集蓄項(xiàng)目區(qū)上游雨季來水。

        圖5 仿木樁護(hù)岸立面示意(單位:mm)

        4 結(jié) 論

        (1)通過對北安河生態(tài)清潔小流域綜合治理工程進(jìn)行分析,并對森林公園內(nèi)生態(tài)清潔小流域建設(shè)中的一些問題進(jìn)行了探討,發(fā)現(xiàn)在森林公園內(nèi)進(jìn)行生態(tài)清潔小流域建設(shè)應(yīng)因地制宜,根據(jù)森林公園的特殊需求及實(shí)際情況,適時制定和調(diào)整生態(tài)清潔小流域建設(shè)中各分區(qū)內(nèi)所對應(yīng)的技術(shù)措施及布局。

        (2)在森林公園內(nèi)進(jìn)行小流域建設(shè)應(yīng)多考慮景觀效果,多考慮近自然、生態(tài)型的治理措施,以達(dá)到在有效保持水土、涵養(yǎng)水源、改善生態(tài)環(huán)境的同時,最大程度地突出森林公園的景觀效果,發(fā)揮森林公園應(yīng)有的作用。

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