水库上游小流域规划建设思路探析

摘要:以北京市境内密云水库上游小流域为例，梳理了小流域建设情况，分析存在问题及建设原则，并运用空间分析及群众座谈等手段，科学选取了规划治理区域，并针对具体问题提出了工程和管理措施，为小流域规划治理提供借鉴。

关键词:密云水库;生态清洁;小流域

密云水库是首都北京重要的地表水源地，事关城乡安全供水、城市平稳运行、市民安居乐业和经济社会可持续发展，在保障水源安全方面发挥着重要作用［1-3］。特别是2014年后，密云水库还承担了南水北调来水的调蓄任务，密云水库水源地保护对于保障首都水源安全、水源地生态保护对保障首都水源安全及北京市生态和城市可持续发展具有不可替代的作用。

1北京市密云水库上游基本情况

北京市境内密云水库上游流域面积3512km2，主要河流有白河、天河、黑河、汤河、菜食河、潮河、白马关河、牤牛河、安达木河等。共有小流域179条，截至2018年底，共建成生态清洁小流域94条，未治理小流域85条。上游涉及22个乡镇、397个行政村，总人口20.1万人。根据2018年水土流失动态监测数据，水土流失总面积595km2。

2规划治理原则

2.1统筹兼顾的原则。综合考虑规划设计、工程建设、运行管护等生态清洁小流域建设全过程;统筹农村污水处理、垃圾收集处置、美丽乡村建设等其他相关工程，综合施策。2.2保护优先的原则。按照生态修复、生态治理、生态保护“三道防线”的思路，优先实施自然恢复。生态红线面积占到70%以上的小流域、以及坡度大于25°的区域，原则上不安排工程措施，以封禁保护、自然修复为主。2.3突出重点的原则。优先实施主要河流沿线、面源污染严重、水土流失严重、污水垃圾污染突出、人口密度较大、地方政府和群众积极性高的小流域。2.4按需投资的原则。针对小流域内点、面源污染状况、水土流失特点等实际情况，根据山水林田湖草系统保护综合治理的思路，按照“缺什么补什么”的原则，打破以往65万/km2的标准，有针对性地采取措施，实施按需投资。

3规划治理区域现状分析

通过分析生态红线、浅山区、密云水库二级保护区、重要主要河流沿线及村庄治污情况与小流域的关系，确定规划治理重点区域［4-5］。3.1生态红线与小流域的关系。生态红线和坡度在25°以上区域是本次规划优先保护区域，应充分借助自然力量，减少工程干预，以生态保护和修复为主。小流域内生态红线面积1819.2km2，为喇叭沟门生物多样性维护、延庆北部生物多样性维护、军都山水源涵养与水土流失防治、密云水库上游水源涵养、北京东部水源涵养与水土保持和重要河流湿地生态保护红线6种类型，占总面积51.8%。3.225°坡与小流域的关系按照北京市水保条例要求，坡度在25°以上区域要进行封禁保护。运用Arcgis软件提取北京市DEM坡度图并进行重分类，未治理小流域坡度在25°以上面积294.1km2，占总面积20%。3.3浅山区与小流域的关系。浅山区是山区、平原生态系统的交错区，是首都最重要的水源涵养地和生态屏障，浅山区人为扰动较大，水土流失严重，作为规划水土流失治理的重点。未治理小流域中，浅山区小流域有24条，总面积421.9km2。3.4密云水库二级保护区与小流域的关系。密云水库二级保护区直接影响密云水库水质，是治理重点。二级保护区范围涉及到的14条小流域尚未达到生态清洁小流域标准，总面积236.9km2。3.5主要河流沿线与小流域的关系。9条主要河流沿线未治理小流域有66条，总面积1158.7km2，该66条小流域是入河污染物影响重要区域，优先安排治理任务。3.6小流域内村庄污水情况。未治理小流域内有28条小流域内未建污水处理设施，尽快与村庄污水治理三年行动实施方案对接，加快治理进度。3.7小流域影响因素综合分析。生态红线面积大于70%的小流域原则上不安排工程措施以封育保护为主，如地方政府和群众反映强烈，环境亟需治理，可适当考虑;小流域内生态环境良好，已达到清洁标准，本次规划不安排治理任务。对生态红线、浅山区、密云水库二级保护区、重要河流沿线及村庄治污情况5种因素进行赋值，重点考虑地方政府和群众意愿，优先安排影响因素多、地方政府和群众意愿强烈、综合打分高的小流域。

4主要技术措施

4.1生态河流治理技术。主要河流沿线小流域以点面源污染防治为主，通过开展植草沟及植被缓冲带建设、水系连通、生态岸线修复、生物多样性恢复、入河入库口湿地建设等措施，减少村庄、农田排水对密云水库水质影响，减少入库污染物，切实改善密云水库水质［6-10］。4.1.1防洪空间扩展技术。进行洪峰流量计算，保证拓展后的河流达到防洪目标的要求;一般包括河堤改移、生态护岸、河流水文地貌构建和亲水措施等;改移后的河堤线应该蜿蜒自然，避免直线化，尽量采取缓坡植物护岸的形式，选用当地的乡土植物种;坡脚水流易冲刷的部位可采取码石、活体柳木桩或乔灌木护脚;河床地形应自然多样，急流、缓流、深潭、浅滩和岛屿共存，构建小水位时径流联通的子槽，子槽应蜿蜒自然;在急流、深潭和子槽凸凹易冲刷部位采取码石护坡脚;常水位以上高程部位可点缀种植少量乔木，增加景观效果;可修建汀步等亲水步道，北方由于冻胀等问题，不建议修建混凝土不道。4.1.2河流水质改善技术。主要包括截污、清除沟道垃圾及在沟道两岸配置植物过滤带等。4.1.3河流水文地貌修复技术。恢复沟道平面与断面形态多样性，恢复多样的生存与栖息环境。沟道形态宜宽则宽、宜弯则弯，蜿蜒自然，深潭、浅滩、急流和缓流交替出现，沟床微地形起伏多样。防洪空间足够大时，可配置沟道子槽，并尽量恢复子槽自然蜿蜒。在有常流水的沟道，宜利用水流自然的冲刷淤积变化实现水文地貌多样性修复。尽量自然恢复植被，创造适宜自然植被恢复的水土条件，给自然植被的自我修复留时间，适应当地的水、土、气条件，维护成本低。4.1.4河流连通性修复技术。河流纵向连续性技术主要对横向拦水建筑物的拆除或改建，一般将露出河床部分的浆砌石拆除或降低高度，改为透水的码石散水坝形式，散水坝在上下水位之间要形成缓坡，坝上设计小水位时的流水子槽。根据河流流速，确定单块石头的大小，位于上游的石块要大于下游的石块，码放要自然，自然块石咬合码砌。多座拦水坝同时改造时，相邻两座散水坝上子槽的位置要错开，实际形成整段河道蜿蜒曲折的子槽，在子槽的凹凸部位要码石防冲。河流横向连通性修复技术开发与整合了柳桩码石护岸、码石护岸、硬质边坡绿化、坡脚码石防护和堤脚堤坡稳定等多项生态护岸技术。4.2水土流失与面源污染防治技术。水土流失严重的小流域以面源污染防治和土壤侵蚀模数控制为主，开展生态治理工程，有效控制水土流失［11-13］。利用RUSLE模型模拟的方法，确定了密云水库水源地2000—2016年间时空分布特征，确定了8°～25°坡度为水土流失关键源区，土地利用是影响关键源区的主导因素，坡地经济林下水土流失对关键源区贡献可达54%，是密云水库水源地坡面水土流失防控的重点核心，其中板栗林可占经济林面积的80%，是密云水库水源地水土流失防控的重中之重。(1)水平林地(0～5°)水土流失防治:水平林地土壤侵蚀模数466.8t/(km2•a)，属于轻度水土流失，且林下土壤肥沃，加上板栗林郁闭度较小，因此在考虑生态环境的基础上，应充分利用土地资源。采用林粮复合模式，选择具备水保效益的农作物，发掘其经济效益，以耕代抚。防控关键技术为林粮复合模式，选择病虫害少、土地覆盖率高、不用或少用农药的农作物进行轮作，尽量减少施肥量，并尽量使得作物的生长季节与降水期同步，降低库区面源污染。(2)缓坡林地(5°～8°)水土流失防治:缓坡林地土壤侵蚀模数为1166.5t/(km2•a)，属于轻度侵蚀。由于坡度较缓，治理难度小，该区以工程措施为主，植物措施为辅。该区土壤较为肥沃，在有效防治水土流失的基础上可以尽可能的发挥土地的作用，生态效益与经济效益兼顾。防控关键技术为工程措施(坡改梯措施+坡面蓄排水措施+修筑树盘措施)+林药复合模式。坡改梯措施:就地取材修成石坎梯田，一次性修筑为水平梯田。坡面蓄排水措施:在坡面增设水平截水沟、纵向排水沟、蓄水池、沉沙池等配套蓄排水工程，将坡面径流分层拦截在水平截水沟内，经纵向主排水沟导出坡面。修筑树盘措施:修筑树盘即在每株板栗树根部，增加板栗林下土层厚度、保水增肥、增产增收、减少水土流失的优点。林药复合模式:种植具备水保功能，同时适应性较强的经济作物。(3)较陡林地(8°～25°)水土流失防治:较陡林地土壤侵蚀模数为2533.3t/(km2•a)，属于中度侵蚀。该区土壤多为粗骨砾，土壤抗蚀性差，土地贫瘠，生产力低下，加上坡度较陡，土壤侵蚀治理难度大。由于水土保持工程措施在较陡坡上实施难度和成本将显著增加，维护费用高，且土地的损失量大，因此该区不宜大面积推广，主要应以植物措施为主，工程措施为辅。防控关键技术为工程措施(水平阶带状防护)+植物措施(植物绿篱+林草复合模式)。水平阶带状防护:水平阶是山区沿等高线自上而下内切外垫，修成一外高里低的台面，同时结合直坡型石坎截坡开阶蓄渗技术，在土石山区、坡度较大的坡面上采用具有良好的蓄水保土的功能。植物绿篱:每两行板栗林植株之间，种植一排阴性、半阴性低灌(丛)密植经济植物，经过1～2年生长，形成一道水平植物绿篱屏障。林草复合模式:选择具备良好水土保持功能以及可用于家禽家畜饲养的草本植物，在林下播撒或培育种植，待其生长到一定程度后(幼苗期不宜放牧)，可将其刈割用以直接做牛羊等牲畜饲料，抑或加工为干粉后用作饲料。(4)陡坡林地(＞25o)水土流失防治:陡坡林地土壤侵蚀模数为12160.9t/(km2•a)，应封禁治理，逐步将板栗经济林改为生态林。防控关键技术为封禁治理:对大于25o的板栗林地实行半封，即在林木主要生长季节实施封育，其它季节在不影响森林植被恢复的前提下，有计划、有组织的进行采摘、割草等活动。植被快速生长，并有效成活是植被恢复的关键，可以采用生根粉、保水剂等来保障植被的成活率。4.3构建农户“参与式”生态治理管理体系。保障农户在“项目前期、工程实施、建后管护”全过程的参与，有效了提高了农户参与的积极性，有效实现了生态保护和增收致富的双赢［14-15］。4.3.1农户参与项目前期决策与策划。为持续促进密云水库水源地生态治理工程和生态保护技术的顺利实施，持续发挥生态治理效益，项目建设前期，引入农户参与，对项目的决策与策划提供了宝贵的建议。项目前期建设方案听取项目所在地相关单位和个人的意见，方案确定后予以公布，在集体土地上建设的工程，与当地村民委员会和农户协商一致，村委会和农户可按照规定承接工程建设和设施管护等工作。4.3.2建立“四权一责”机制。为鼓励农户参与密云水库水源地生态治理工程，构建了“四权一责”农户参与的激励机制，保障农户在参与生态保护治理工程过程中的知情权、参与权、决策权、监督权，同时明确其管护责任，有效地调动了农户参与水源地生态治理工程的积极性，有效地保障了生态保护关键技术的示范与应用。4.3.3基于农户参与的流域运行管护。按照“谁受益、谁管护”的原则，明确管理责任单位和个人，签订管护协议，明确责任主体、管护标准、管护内容，落实管护责任。根据移交的工程措施，列出管护清单，作为管护对象。管护清单由项目建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和管护责任主体共同填写，报市级审批单位备案。管护清单内容包括工程措施名称、单位、数量、管护责任主体、管护责任主体代表及联系方式等。对于参与生态保护管理的村民委员会和农户进行技术指导和培训，安排专项资金选聘农户为管护员进行管护，解决了工程重建设轻管理的问题，保证设施正常持续运行。

5结语

随着生态清洁小流域建设制度体系的不断完善，新时期水土保持工作对生态清洁小流域建设提出了更高的要求。小流域建设前期应充分做好分析评价工作，找到水土流失、点面源污染等方面的关键问题并提出治理措施，措施布局上应更多考虑过新技术和新方法，用生态的办法解决生态的问题，提高生态清洁小流域建设科技含量，建设全过程要鼓励农户参与，保障农户“四权一责”，特别是小流域建设完成后，应加强后期管护工作。

作者:刘可暄 王冬梅 常国梁 单位:1.北京林业大学 2.北京市水科学技术研究院