某生态清洁小流域治理与综合效益分析

王春明，王文冬，高晓薇，龙元源，王利军

(北京市水利规划设计研究院，北京 西城 100048)

受自然环境、人文历史条件的影响，新中国在建成立之初面临的水土流失问题相当突出，水土流失面积高达367万km2[1- 2]，超过国内最大省份新疆境域面积166万km2的两倍之多，尤其是偏远山区、坡陡沟深的区域，由于千百年来的围垦造田、农业耕作，经常出现较为严重的水旱灾害现象。如何快速有效的采取措施进行保水固土是广大水务部门所面临的重要科研内容之一。

新中国成立以来尤其是20世纪80年代以来，党和政府高度重视对水土保持治理的科技研究工作[3- 5]，先后采取了一系列的法规制度建设、行政部门组建等重大举措：1952年12月，周恩来总理签发了政务院《关于发动群众继续开展防旱、抗旱运动并大力推行水土保持工作的指示》，强调要加大对水土保持治理的研究工作，从根本上保证农业生产的迅速发展；1950—1954年，各省市加大了水土保持试点的建设工作，逐步开展了对水土流失形成因子、发展规律的相关研究，据统计，截止1960年，国内已建有这样的水土保持实验站、工作站181处；1982年6月，国务院颁发了《中华人民共和国水土保持工作条例》，1991年6月，第七届全国人大常委会第20次会议通过了《中华人民共和国水土保持法》，为全面实施水土保持治理工作提供了法律依据；1980年，水利部在总结以往经验与教训的基础上，提出“以小流域为单元进行统一规划、综合治理”的水土保持建设模式，在合理利用水土资源的同时，开辟了发展小流域经济的新道路[6]；2003年起，北京开始了“以水源保护为中心，构建集‘生态修复、生态治理、生态保护’三道防线于一体”的生态清洁小流域相关建设，主要是措施对流域范围内的污水、垃圾、厕所、沟道、面源污染等进行综合整治，致力于打造“山水林田湖草”生命共同体，至此我国水土保持工作进入到全面实施“生态清洁小流域建设”的新阶段[7- 9]；如今，“生态清洁小流域”建设早已从开始的北京地方探索上升为国家政策，施及范围涉及全国30个省(市)的81条小流域，取得了显著的环境、生态以及社会效益[10- 11]。

北京市位于华北平原北部，西部是太行山山脉余脉的西山，北部是燕山山脉的军都山，境内共有576条小流域，每条小流域的流域面积基本为10～50km2不等。自1980年成立水土保持工作组以来，北京地区先后在门头沟、怀柔进行了水土保持试验站，开展了以小流域为单元进行综合治理的水土保持探索工作，并发挥了积极的水土保持效益：截至目前，全市京郊576条小流域中，已有343条达到了生态清洁的建设标准；全市水土流失面积已由上世纪80年代的4830km2下降到了3202km2。

现以北京市延庆区张山营小流域综合治理工程为例，对“生态清洁小流域”的建设思路与建设内容进行简要分析，以期为后续类似项目的顺利实施提供技术参考。

1 概况

1.1 延庆区区域位置概况

延庆区位于北京市西北部，地理位置在北纬40°16′～40°47′、东经115°44′～116°34′，东与怀柔区接壤，南与昌平区毗邻，西与河北省怀来县接壤，北与河北省赤城县相邻。境域总面积1993.75km2，其中山区面积占72.8%，平原面积占26.2%，水域面积仅占1%，平均海拔500m以上。

1.2 项目建设区域概况

张山营小流域内的蔡家河为永定河水系妫水河支流，发源于延庆区西北部山区，由东北向西南方向流经京银公路、大秦铁路后，沿延庆新城边界经田宋庄、郎庄、延庆农场西，最后于张康公路上游汇入妫水河，流域面积95.5km2。

蔡家河承担着向妫水河输送地表径流水功能及水源保护区功能，河道水质对于保护下游官厅水库和妫水河水质有着重要的作用。流域水功能区划属于官厅水库上游重要地表水水源保护区、小流域出口水质功能目标为地表水Ⅱ类。

1.3 项目区存在问题分析

根据项目区建设需求、现场踏勘及问题诊断，本次延庆区张山营小流域建设主要针对流域范围内的农业面源污染、生活污水排放、垃圾和厕所设施建设、畜禽养殖污染等面源污染以及沟道安全、水土流失6个方面。

(1)农业面源污染

由于该小流域内农产品、果品种植业较发达，而在农田、果园内施用化肥、农药会加重区域水土流失带来的面源污染，影响小流域的水源涵养功能，若不加以控制，将直接对流域内的河道水质产生影响。

(2)生活污水排放

目前延庆区张山营镇正在开展村镇污水处理设施建设，小流域范围内蔡家河沿岸村庄已基本有工程覆盖，未来小流域将不存在污水无序排放问题，生活污水带来的面源污染将会得到有效解决。

(3)垃圾和厕所设施建设

小流域范围内，所有农户均已完成三格化粪池改厕，处理后的粪污回用于农地。小流域内日常生活所产生垃圾基本上均为生活垃圾，垃圾处理采用了“村收集、镇运输、区处理”的方式，生活垃圾由村收集，镇里统一集中运往小张家口垃圾中转站。目前有小部分村庄范围内垃圾收集设施使用年限较长，破损严重，需要更换。

(4)畜禽养殖污染

延庆区正在逐步开展依法关闭或搬迁禁养区内的畜禽养殖场和养殖专业户，并对现有规模化畜禽养殖场配套建设粪便污水贮存、处理、利用设施。散养密集区也在逐步实行畜禽粪便污水分户收集、集中处理利用。随着小流域内养殖场关停和禁养区内畜禽散养密集区治理的有序推进，畜禽养殖污染将得到解决。

(5)沟道安全

小流域内部分地块植被退化，砂石裸露，水土流失严重；部分道路未设置排水沟，汛期雨水直接进入沟道，对沟道结构及水质安全产生较大的冲击破坏；部分设有排水沟的现状道路也由于水土流失或管理不当，或被毁坏或被堵死，造成汛期雨水漫流、雨后淤积问题严重。另外，沿河局部有垃圾与养殖废弃物堆弃，且存在不同程度的养殖污染水渗入河道的现象。

(6)水土流失

经现场踏勘，小流域内北部小部分区域自然条件较好，植被覆盖率较高，水土流失情况较轻，而南部大部分地区则由于存在农田及村庄聚居区，水土流失现象时有发生。流域内个别村庄道路两旁缺乏应有的绿化，一些早期规划为村民休闲健身的区域也存在绿化缺失，需要进行绿化种植、补植，增加植被覆盖，既改善了村域水土流失现状，也完善了居民日常娱乐休闲场地环境，提升区域景观质量，促进村庄自身发展。

1.4 技术路线

针对1.3节所述及延庆区张山营小流域的农业面源污染、生活污水排放、垃圾和厕所设施建设、畜禽养殖污染等面源污染以及沟道安全、水土流失等实际问题，结合态清洁小流域的建设目标，本研究提出的延庆区张山营小流域综合治理工程技术路线如图1所示。

图1 技术路线

2 建设内容与规模

2.1 建设目标

本研究通过采取封育治理、梯田修整、村庄美化、建设排洪沟(渠)以及河(沟)道整治等相关措施，对流域范围内现存的安全隐患、水土流失以及面源污染问题进行综合整治，最终达到张山营小流域内“清水出沟”的目的，使流域内生态环境得到改善，村庄环境得到优化，河道及沟渠水环境得到净化，部分裸露地表水土流失得到有效治理，基本实现生态、经济和社会之间的和谐。

同时以“水专项”考核目标要求为导向，依托区域已有或正在进行的面源污染、土壤侵蚀相关治理以及农、林、牧、环保等相关行业的治理与管控，达到DB11/T 548—2008《生态清洁小流域技术规范》的相关要求，实现以下目标。

(1)达到“六不准”目标，即不准施用化肥、不准施用农药、不准倾倒垃圾、不准养殖、不准耕种、不准开矿；

(2)满足“水专项”考核目标——水土保持生态修复技术实现面源污染控制率达到70%、入河污染物削减30%以上；

(3)增加植被覆盖率，减少水土流失，土壤侵蚀强度控制在200t/km2·a以下；

(4)保证污水处理设施正常运行，污水处理后达标排放；

(5)减少面源污染入河，改善河道水质，保持沟道水文形态不降低，符合生态清洁小流域指标要求；

(6)优化村容村貌，改善农村环境，提升生态文明意识，推进生态文明建设；

(7)开展田间生产道路建设，完善种植产业基础设施。

2.2 建设内容与规模

根据DB11/T 548—2008治理措施布局的要求，将项目区分为生态修复区、生态治理区和生态保护区3个功能区[12]。

(1)生态修复区

生态修复区治理措施位于张山营小流域北部大部分区域，地处坡上部，坡度大于25°。该区域人类活动较少，没有项目开发建设和大规模的农业生产活动等人为干扰，植被覆盖度较好，对调节流域气候起重要作用，治理时主要以封育治理为主，封育治理区域内不设置封闭围栏，只在主要沟口、路旁设置标志牌2块。小流域生态修复区总面积17.92km2。

(2)生态治理区

生态治理区采取的治理措施位于张山营镇小河屯村。主要在域内的坡中、坡下部和坡脚地区，坡度小于25°。该区域人类活动频繁，对生态环境干扰较大，并存在不同程度的破坏，需要进行重点治理，治理措施以生态治理和生态恢复为主。具体治理措施包括梯田整修0.42hm2、村庄排洪沟(渠)治理-铺设排水管线1.20km、村庄美化4.79hm2、垃圾处置增设10个垃圾箱、建设田间生产道路1.05km。小流域生态治理区总面积35.18km2。

(3)生态保护区

生态保护区治理措施位于张山营镇的蔡家河上游以及河道下游小河屯村南附近的支沟及河岸带区域。治理内容主要围绕河滨带治理、局部河段河道内原位水质修复、沿线农田面源污染拦截等进行，以最终实现河道水环境质量的有效提升。河滨带治理涉及支沟清理整治0.45km、沟岸带绿化2.00hm2；沟道整治长度1.40km；项目同时在小流域出口上游河道处建设监测控制断面1处，以获取流域水质、地表径流及泥沙迁移等相关数据。小流域生态保护区总面积0.23km2。

表1 延庆区张山营小流域技术措施统计表

3 效益分析与评价

本研究针对延庆区张山营小流域所存在的沟道岸坡不安全、水土保持不稳固、面源治理不彻底等实际问题，因地制宜、因题施策地采取了封育保护、梯田修整、村庄美化、沟道治理以及种植植被等相关生态治理措施，以期能够取得积极的环境、生态以及社会效益。

3.1 环境效益

本研究通过采取岸带治理、封育保护、种植植物等生态措施，可取得的环境效益主要包括河道沟渠保护、土地资源保护以及防灾减灾3个方面。

(1)河道沟渠保护

通过强化河道沟渠监督管护、修建排水沟、农地面源污染防控等工程措施，严格水源保护管理，能够有效控制区域土壤流失的问题现状，在增加沟道水资源量的同时，削减了面源污染物的直接入河总量，可有效改善河道及沟渠沿线的水环境质量。

(2)土地资源保护

通过封育保护、村庄美化、边坡护砌、排水沟等水土保持措施，可有效降低流域范围内的土壤侵蚀模数，增加区域植被覆盖度，降低水土流失发生量，并将区域平均土壤侵蚀模数控制到200t/km2·a以下，在实现涵养水分、保持水土功能的同时，减少土壤肥力(N、P、K)的损失，提高区域土壤资源的环境质量。

(3)防灾减灾

通过河道原位生态强化水质修复、农业面源污染拦截等措施的实施，强化了河道水安全保障能力，对河道水生态状况的保持与恢复提供了保障。

3.2 生态效益

通过采取封育保护、植物种植，提高区域林草的覆盖率，将林草面积占宜林宜草面积的比例提高到85%以上，可有效提高保水固土能力、减少水土流失；通过进行农业面源污染拦截治理措施，缓解了妫水河上游面源污染问题突出的现状，具有良好的生态效益。

3.3 社会效益

本次小流域治理工程的顺利实施，可有效强化河道管护监督职责、杜绝城镇建设过程中危害河道水质及防洪安全行为的产生、避免区域设施建设等于破坏生态环境的现象，为沟道的行洪安全、健康生态环境可持续性提供保障；工程可在保持水土、保护水源的同时，实现对区域范围的面源污染进行有效控制，具有一定的社会效益。

4 结语

本研究通过现场踏勘及诊断分析，在总结延庆区张山营小流域的农业面源、生活污水、垃圾及厕所设施建设、畜禽养殖等面源污染现状以及沟道安全、水土流失存在的问题的基础上，结合态清洁小流域的建设目标，构建了科学合理的技术路线，得出的主要结论如下。

(1)本研究共涉及生态修复区17.92km2、生态治理区35.18km2、生态保护区0.23km2。

(2)通过采取封育保护、梯田修整、建设污水排放设施、村庄美化、沟道治理以及种植植被等相关措施，可实现对区域现存的安全隐患、水土流失以及面源污染等现状问题的有效削减。

(3)项目在提高区域水体自净能力、削减面源污染直接入河总量，发挥积极环境效益的同时，可将区域林草面积占宜林宜草面积的比例提高到85%以上，具有良好的生态效益，此外，可杜绝城镇建设过程中危害河道水质及防洪安全行为，消除安全隐患，起到良好的社会效益。