摘要:農(nóng)田水利工程是提升農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、守護(hù)國家糧食安全的重要設(shè)施。在施工階段,如溝渠開挖、土地平整、建筑物修建等活動(dòng),不可回避地會(huì)對(duì)建設(shè)區(qū)及其周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定程度擾動(dòng)與潛在隱患。當(dāng)進(jìn)行農(nóng)田水利建設(shè)項(xiàng)目推進(jìn)時(shí),如何最大程度地弱化施工活動(dòng)造成的生態(tài)負(fù)面后果,維護(hù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定格局,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)保護(hù)的協(xié)調(diào)共融,已成為當(dāng)前亟待研究的重要課題。本文旨在深入探討農(nóng)田水利工程施工過程對(duì)生態(tài)環(huán)境的主要負(fù)面影響,并基于核心生態(tài)保護(hù)原則,系統(tǒng)性地提出針對(duì)性的保護(hù)與緩解策略,為相關(guān)農(nóng)田水利工程的生態(tài)化、綠色化施工管理實(shí)踐提供理論和技
術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞:農(nóng)田;水利工程;施工;生態(tài)環(huán)境;保護(hù)策略
農(nóng)田水利工程興建是推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵部分,但當(dāng)我們聚焦于施工過程時(shí),一系列生態(tài)問題也逐漸浮出了水面,下游河道流量減少、魚類等水生生物的棲息地喪失,水質(zhì)污染與富營養(yǎng)化等現(xiàn)象屢見不鮮,這些問題不僅威脅著生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定,也對(duì)人類自身的生存和發(fā)展構(gòu)成了潛在風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)這些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),深入研究農(nóng)田水利工程施工對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,并探尋切實(shí)可行的保護(hù)策略,已成為水利行業(yè)和生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域共同關(guān)注的焦點(diǎn)。
1 農(nóng)田水利工程施工生態(tài)保護(hù)原則
1.1 最小化干預(yù)原則
最小化干預(yù)原則強(qiáng)調(diào)在保障水利工程核心功能的前提下,最大限度減少對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)。施工設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先規(guī)避生態(tài)敏感區(qū),采用窄幅作業(yè)帶等機(jī)械化施工辦法替代傳統(tǒng)大開大挖;嚴(yán)格控制臨時(shí)設(shè)施選址與規(guī)模,減少永久占地,不侵占基本農(nóng)田。通過優(yōu)化施工工藝,最大程度保留原有地形地貌與水系脈絡(luò),確保施工活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響在最小必要范圍內(nèi)。
1.2 全過程管控原則
生態(tài)保護(hù)需貫穿農(nóng)田水利工程從規(guī)劃到竣工的全生命周期。前期階段應(yīng)開展精細(xì)化生態(tài)調(diào)查,識(shí)別關(guān)鍵保護(hù)對(duì)象;施工中建立“監(jiān)測(cè)—預(yù)警—響應(yīng)”機(jī)制,實(shí)時(shí)管控?fù)P塵、噪聲、廢水排放及土壤剝離堆放,面對(duì)突發(fā)污染或生態(tài)破壞事件能快速處理;后期進(jìn)行場(chǎng)地生態(tài)修復(fù)評(píng)估與長期運(yùn)行維護(hù)。通過環(huán)境監(jiān)理、生態(tài)保護(hù)條款納入施工合同等管理手段,確保每個(gè)環(huán)節(jié)均受控,形成閉環(huán)式生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理鏈條[1]。
1.3 動(dòng)態(tài)平衡原則
工程施工必須承認(rèn)生態(tài)系統(tǒng)的彈性特征,并順應(yīng)其動(dòng)態(tài)演替規(guī)律。河流自然水文節(jié)律(如汛期與枯水期交替)是生態(tài)系統(tǒng)的核心驅(qū)動(dòng)因子。施工計(jì)劃應(yīng)根據(jù)水文周期動(dòng)態(tài)調(diào)整作業(yè)強(qiáng)度,如枯水期開展水下作業(yè),在生態(tài)敏感時(shí)段實(shí)施避讓;建立生態(tài)環(huán)境跟蹤監(jiān)測(cè)體系,依據(jù)水土流失、水質(zhì)波動(dòng)、生物活動(dòng)等反饋數(shù)據(jù),動(dòng)態(tài)優(yōu)化施工方案,如調(diào)整導(dǎo)流方式、補(bǔ)植本土物種。同時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程干預(yù)與生態(tài)自我修復(fù)能力的協(xié)調(diào),在保障水利功能的同時(shí)維護(hù)區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的可持續(xù)性。
2 農(nóng)田水利工程施工對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響
2.1 水文循環(huán)干擾與水資源失衡
施工過程中的大規(guī)模土方作業(yè)、渠道襯砌及堰壩建設(shè),改變了原有地形地貌和水系格局。地表覆蓋層的清除破壞降水入滲通道,削弱土壤蓄水能力,加速雨水轉(zhuǎn)化為地表徑流,導(dǎo)致天然匯流模式被強(qiáng)制改變。深層開挖與回填活動(dòng)破壞地下含水層結(jié)構(gòu),阻隔地表水與地下水交互補(bǔ)給,誘發(fā)區(qū)域地下水位異常波動(dòng)。蓄水工程運(yùn)行后對(duì)自然流量的截留與再分配,直接打破河流生態(tài)系統(tǒng)長期適應(yīng)的水文情勢(shì),下游河道生態(tài)濕地萎縮,河岸帶退化加劇。
2.2 土壤結(jié)構(gòu)破壞與侵蝕加劇
施工機(jī)械碾壓、表土剝離及臨時(shí)堆土等活動(dòng)直接破壞了土壤結(jié)構(gòu)。重型設(shè)備反復(fù)碾壓導(dǎo)致土壤壓實(shí)度增高,顆粒間孔隙變小,耕作層松散結(jié)構(gòu)被破壞,透氣透水能力銳減,土壤保水保肥能力下降。地表植被層清除后,土壤裸露,在缺乏植被根系固結(jié)條件下,表土抗沖性呈數(shù)量級(jí)降低。風(fēng)力及雨滴擊濺首先誘發(fā)濺蝕和片蝕,隨徑流沖刷逐漸演變?yōu)闇衔g甚至崩塌。工程區(qū)的裸露坡面和松散堆積土體成為高強(qiáng)度侵蝕的策源地,細(xì)顆粒物持續(xù)損失造成土壤養(yǎng)分衰減,流失泥沙進(jìn)一步淤塞下游水體,形成“土壤退化—水質(zhì)惡化”的交叉脅迫循環(huán)[2]。
2.3 生物棲息地碎片化與物種減少
線性水利工程切割自然地貌單元,形成物理隔離屏障,迫使連續(xù)生態(tài)環(huán)境退化為孤立的生態(tài)島嶼。陸生動(dòng)物遷移路徑、兩棲類繁殖通道及魚類洄游路線被工程構(gòu)筑物截?cái)啵蚪涣骱头N群補(bǔ)充受阻。施工區(qū)域的頻繁清表和噪聲干擾壓縮野生物種的避難空間,敏感物種因生態(tài)環(huán)境壓力被迫遷徙或局部消亡。植被清除同步摧毀依賴于特定生態(tài)環(huán)境的無脊椎動(dòng)物、鳥類等次級(jí)生物群落,瓦解食物鏈基礎(chǔ)層級(jí)。永久占地使得原生植被帶萎縮,區(qū)域植被覆蓋率持續(xù)下降不僅降低固碳釋氧效能,更導(dǎo)致傳粉媒介與植食性昆蟲多樣性同步衰減,生態(tài)系統(tǒng)功能在結(jié)構(gòu)簡化中逐步失衡。
2.4 水體污染與農(nóng)業(yè)面源污染疊加
施工機(jī)械油料滲漏、建材沖洗廢水、基坑涌水混入的高濁度泥漿,構(gòu)成高濃度點(diǎn)源污染負(fù)荷。含油污水、水泥堿性廢水?dāng)y帶重金屬及有機(jī)毒物直接排入附近溝塘河湖,短期內(nèi)導(dǎo)致受納水體溶解氧驟降、pH異常波動(dòng),破壞水生生物呼吸代謝環(huán)境。同時(shí),工程擾動(dòng)區(qū)加速侵蝕產(chǎn)生的泥沙作為載體,裹挾土壤中積存的化肥殘留、農(nóng)藥代謝物及富營養(yǎng)鹽類匯入水體,形成持續(xù)性的面源污染輸入。懸浮物在靜水區(qū)域沉降后形成富營養(yǎng)底泥,促進(jìn)藻類異常增殖并釋放內(nèi)源污染物。點(diǎn)源污染沖擊與面源污染擴(kuò)散形成時(shí)空疊加效應(yīng),通過生物富集作用逐級(jí)放大毒性,造成水生生物多樣性驟減及水體自凈能力系統(tǒng)性衰退,最終導(dǎo)致水體生態(tài)功能不可逆損傷。
3 農(nóng)田水利工程施工生態(tài)保護(hù)策略
3.1 生態(tài)友好型施工設(shè)計(jì)與優(yōu)化布局
在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)前期階段,將生態(tài)要素作為核心約束條件,深度融入工程設(shè)計(jì)流程。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)GIS與生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)模型,識(shí)別工程影響范圍內(nèi)的關(guān)鍵生境斑塊、物種遷徙通道以及水土流失高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,科學(xué)設(shè)定工程避讓紅線。結(jié)合灌排需求與地形特征,優(yōu)先采用順應(yīng)自然地勢(shì)的曲線型渠線布局,最小化開挖填方量。構(gòu)建生態(tài)溝渠,渠道斷面設(shè)計(jì)提倡生態(tài)型梯形結(jié)構(gòu),岸坡坡度放緩至自然休止角狀態(tài),為植被定植與動(dòng)物攀爬創(chuàng)造基礎(chǔ)條件,同步減少硬化襯砌范圍,在非必要防滲渠段保留透水性良好的天然土質(zhì)溝床或多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)[3]。
在空間布局優(yōu)化層面,整合永久工程與臨時(shí)設(shè)施用地需求,實(shí)施土地多功能復(fù)合利用策略。施工營地、預(yù)制場(chǎng)及堆料場(chǎng)優(yōu)先布設(shè)在永久征地范圍內(nèi),或利用既有道路、荒地等低生態(tài)價(jià)值區(qū)域,嚴(yán)格控制新增臨時(shí)占地規(guī)模。道路系統(tǒng)依托原有鄉(xiāng)村路網(wǎng)拓寬改建,新建施工便道遵循沿工程軸線帶狀鋪設(shè)原則,并利用溝渠開挖土方來平衡路基填筑需求,實(shí)現(xiàn)土方資源原地消納。生態(tài)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)區(qū)域推行裝配式結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè),大幅減少現(xiàn)場(chǎng)擾動(dòng)面積。精細(xì)統(tǒng)籌施工場(chǎng)地布置時(shí)序,確保開挖、回填、綠化等工序緊密銜接,形成臨時(shí)用地“動(dòng)態(tài)騰退—即時(shí)修復(fù)”的輪替模式。在施工組織管理維度,建立融合生態(tài)考量的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)機(jī)制。基于勘測(cè)詳勘數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)生態(tài)監(jiān)測(cè)反饋,分標(biāo)段動(dòng)態(tài)優(yōu)化施工工藝與技術(shù)方案。同時(shí),高敏感區(qū)域推廣模塊化預(yù)制構(gòu)件拼裝工藝,減少施工作業(yè)面。施工放線采用精準(zhǔn)測(cè)量技術(shù),實(shí)施分區(qū)分層開挖導(dǎo)則,核心區(qū)表層腐殖土單獨(dú)剝離、分層堆放并覆蓋防滲苫布,預(yù)留后期生態(tài)修復(fù)的土壤資源儲(chǔ)備。最后,還應(yīng)系統(tǒng)性融合工程圖紙與生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)圖,確保主體工程竣工同時(shí),形成連貫的生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)框架。
3.2 土壤侵蝕防控與植被恢復(fù)技術(shù)
隨著施工擾動(dòng)區(qū)域的表土暴露,土壤抗蝕能力急劇衰減,水土流失風(fēng)險(xiǎn)顯著提升。針對(duì)該問題,建立以時(shí)序管控為核心的立體化防控體系具有突出意義。施工準(zhǔn)備期即啟動(dòng)表土資源保護(hù)專項(xiàng)方案,依據(jù)侵蝕敏感性分區(qū)劃定重點(diǎn)防護(hù)范圍,剝離耕作層及腐殖質(zhì)層并實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化堆存管理。堆土體采用階梯式收坡、分層壓實(shí)工藝,坡面即時(shí)覆蓋防滲苫布并設(shè)置沉沙池、攔土圍堰等臨時(shí)導(dǎo)排設(shè)施。施工進(jìn)程中,同步鋪設(shè)土工格柵加固松散坡面,配合植生袋碼砌等柔性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定溝頭及陡坎區(qū)域,形成物理固土屏障。
同時(shí),在雨季或大風(fēng)季節(jié)前,優(yōu)先完成關(guān)鍵裸露區(qū)域的地表覆蓋。此時(shí)迅速實(shí)施土壤結(jié)構(gòu)改良技術(shù),重點(diǎn)應(yīng)用土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)改良劑拌合剝離表土,進(jìn)行土壤改良,增強(qiáng)土壤保水保肥能力,使回覆土具備穩(wěn)定的滲透與持水能力?;靥钭鳂I(yè)嚴(yán)格遵循“分層回覆、適度壓實(shí)”準(zhǔn)則,確保每層土厚度小于30 cm,壓實(shí)系數(shù)大于0.9。針對(duì)機(jī)械碾壓造成的土壤板結(jié)區(qū),采用深松犁等疏松,重建土壤孔隙連通網(wǎng)絡(luò)以恢復(fù)土壤呼吸功能,為后續(xù)植被定植創(chuàng)造必要條件。此外,進(jìn)入生態(tài)修復(fù)階段,植被恢復(fù)優(yōu)先采用本土物種,選擇合適的深根系草本與灌木,實(shí)施“草灌立體混播”模式以提高地表覆蓋速率。播種作業(yè)同步整合水力覆蓋噴播技術(shù),將種子、黏合劑、保水劑及有機(jī)質(zhì)均勻噴附于坡面,有效解決陡坡區(qū)域種子位移難題。完工區(qū)域布設(shè)微噴滴灌系統(tǒng)提供萌芽期水分保障,同時(shí)鋪設(shè)秸稈覆蓋層保濕。后期重點(diǎn)建立以生物量監(jiān)測(cè)為核心的植被管護(hù)機(jī)制,定期評(píng)估物種競(jìng)爭關(guān)系及覆蓋度演變趨勢(shì),對(duì)退化斑塊及時(shí)補(bǔ)植本土先鋒物種。
3.3 生物多樣性保護(hù)與生態(tài)廊道構(gòu)建
為了緩解農(nóng)田水利工程對(duì)生物遷徙的阻隔效應(yīng),設(shè)計(jì)階段優(yōu)先整合生態(tài)通道結(jié)構(gòu)。在渠道穿越動(dòng)物遷徙熱點(diǎn)區(qū)或魚類洄游河段時(shí),科學(xué)設(shè)置過魚設(shè)施、兩棲類爬行坡道及動(dòng)物通行涵洞。通道規(guī)格依據(jù)目標(biāo)物種體型特征及行為習(xí)性定制化設(shè)計(jì),確保其功能有效性;渡槽、倒虹吸等線型構(gòu)筑物段預(yù)留連續(xù)性的植被緩沖帶,維持岸坡與周邊生態(tài)環(huán)境的自然銜接;溝渠縱向布局保留天然河道彎曲形態(tài),降低水流速度差異對(duì)水生生物的脅迫作用,形成滿足多物種需求的仿生式水道系統(tǒng)。
在施工活動(dòng)前期,同步識(shí)別并劃定關(guān)鍵生物庇護(hù)點(diǎn)。詳細(xì)勘測(cè)施工影響半徑內(nèi)的珍稀物種分布區(qū)、繁殖地及覓食核心區(qū),布設(shè)物理隔離圍擋實(shí)施嚴(yán)格避讓。在實(shí)踐中,施工時(shí)序動(dòng)態(tài)銜接物候節(jié)律,對(duì)鳥類孵育期、哺乳動(dòng)物繁殖季等敏感時(shí)段實(shí)施施工強(qiáng)度調(diào)控或暫停作業(yè)。植被清除執(zhí)行帶狀或斑塊化分區(qū)分期清理策略,保留鄰近施工帶的樹林及灌木叢作為臨時(shí)避難所。同時(shí),重型設(shè)備進(jìn)出路線嚴(yán)格限定在預(yù)設(shè)作業(yè)廊道內(nèi),夜間照明采用定向?yàn)V光裝置控制光污染擴(kuò)散范圍,最大限度壓縮施工噪聲和光照對(duì)野生動(dòng)物的干擾空間。最后,篩選合適的喬木與灌木構(gòu)建多層次植被緩沖帶,作為物種遷移的引導(dǎo)性通道。在農(nóng)田與自然水系交匯區(qū)域,設(shè)計(jì)濕地緩沖區(qū),種植水生植物,并為水生動(dòng)物提供棲息空間。區(qū)域尺度上,規(guī)劃溝渠與道路林網(wǎng)、水源涵養(yǎng)林等構(gòu)成交錯(cuò)的綠廊體系。繼而通過遙感技術(shù)與地面生物多樣性本底調(diào)查比對(duì)評(píng)估修復(fù)效果,針對(duì)性優(yōu)化植被結(jié)構(gòu)與物種配置[4]。
3.4 全過程污染管控與循環(huán)利用體系
鑒于施工活動(dòng)將產(chǎn)生多源污染負(fù)荷,需建立貫穿工程周期的分級(jí)防控機(jī)制。源頭管控層面優(yōu)先實(shí)施清潔化工藝替代,強(qiáng)制應(yīng)用低硫燃油動(dòng)力設(shè)備并加裝尾氣顆粒捕集裝置,混凝土攪拌工序全面推廣全封閉拌合站技術(shù),粉狀物料運(yùn)輸執(zhí)行防塵網(wǎng)全覆蓋與加濕抑塵規(guī)范?,F(xiàn)場(chǎng)化學(xué)品倉庫采用雙防滲層設(shè)計(jì),廢機(jī)油、乳化液等危廢實(shí)施區(qū)域?qū)鞎捍媾c電子標(biāo)簽追蹤管理,杜絕跑冒滴漏風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)依據(jù)區(qū)域氣候特性動(dòng)態(tài)優(yōu)化作業(yè)時(shí)序,高溫干燥期強(qiáng)化噴霧降塵頻次,從排放端口壓縮污染物總量[5]。
與此同時(shí),沿作業(yè)區(qū)邊界敷設(shè)雨污分流管網(wǎng)系統(tǒng),雨水收集槽與初期雨水沉淀池協(xié)同運(yùn)作,含油污水經(jīng)隔油池預(yù)處理后匯入移動(dòng)式一體化處理設(shè)備實(shí)施破乳除濁。同時(shí),基坑涌水與機(jī)械沖洗水經(jīng)三級(jí)沉淀工藝處理,其中懸浮物達(dá)標(biāo)水體回用于抑塵灑水或養(yǎng)護(hù)工序,實(shí)現(xiàn)水資源閉路循環(huán)。此外,剝離表土及工程棄渣實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)分級(jí)利用,深層生土回填低洼地塑造地形,優(yōu)質(zhì)表土經(jīng)調(diào)理后用于生態(tài)復(fù)綠,石方類棄料破碎為骨料替代部分建材。固化環(huán)節(jié)推廣自修復(fù)型土壤固化劑以削減水泥用量,從物質(zhì)循環(huán)角度降低環(huán)境脅迫。最后,在運(yùn)維階段,沿溝渠節(jié)點(diǎn)部署在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)浮標(biāo),對(duì)pH、濁度及溶解氧實(shí)施實(shí)時(shí)預(yù)警反饋。工程完工后保留部分沉淀設(shè)施改建為生態(tài)塘,種植蘆葦、香蒲等兼具凈化功能的濕生植物,持續(xù)消納面源污染輸入。在此基礎(chǔ)上,配套建立施工期污染臺(tái)賬與環(huán)境審計(jì)制度,依托數(shù)據(jù)分析優(yōu)化下階段工程管理預(yù)案。
4 結(jié)束語
綜上所述,若想實(shí)現(xiàn)農(nóng)田水利工程與生態(tài)系統(tǒng)的和諧共生,應(yīng)從根本上改造傳統(tǒng)農(nóng)田水利的施工模式,將生態(tài)保護(hù)深度嵌入農(nóng)田水利工程全周期。憑借設(shè)計(jì)階段的生態(tài)回避與格局改良、施工環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)調(diào)整與精確防治、修復(fù)時(shí)段的生態(tài)環(huán)境重塑與功能增進(jìn),創(chuàng)建分層遞推的保障格局。核心是借助系統(tǒng)性思維去協(xié)調(diào)水資源調(diào)配,遵循生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律。在未來,應(yīng)進(jìn)一步將智慧化監(jiān)測(cè)與適應(yīng)性管理技術(shù)相融合,動(dòng)態(tài)改良施工行為與生態(tài)響應(yīng)間的互饋關(guān)聯(lián)機(jī)制。
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