基于水源保護的生態清潔小流域建設措施體系研究

張錦娟,葉碎高,徐曉紅

(1.浙江省水利河口研究院,浙江杭州310020;2.永康市水利水電建筑公司,浙江永康321300)

生態清潔小流域是小流域治理的新境界,是保護飲水水源,實現區域經濟可持續發展的新舉措[1]。為可持續地保障供水水庫水源地和城鄉居民飲用水的安全,改善區域生態環境和人民群眾的生產、生活條件,2007年水利部開始在全國范圍內開展生態清潔型小流域試點工程建設。本文在對永康市生態清潔型小流域建設工程治理思路進行探索的基礎上,對已實施工程的實踐效果進行了分析和總結,以期為今后各地開展區域性水土保持生態清潔小流域工作提供借鑒。

1 永康市生態清潔小流域工程建設背景

永康市地處浙江省中部丘陵半丘陵地區,是著名的五金之鄉,全國百強縣。全市國土面積1 049 km2,戶籍人口約55.49萬,外來常住人口20余萬,人口密度529人/km2,2008年全市實現生產總值244.83億元,人均GDP 43 530元,財政總收入31.4億元。人口密度大、經濟發達、人多地少以及由此帶來的環境壓力大是永康市的基本特征。

隨著社會經濟的發展,廣大人民群眾對生活質量和環境的要求越來越高,永康市委、市政府也越來越重視關系老百姓切身利益的基礎設施建設和環境保護問題。近幾年來,永康市啟動了清水河道建設工程、農民飲用水工程、“三清四改”等基礎設施建設和環境改善工程,使永康人民的生產條件、生活質量和環境得到了明顯的改善。盡管如此,境內環境質量存在的問題仍然較多,水土流失、河道水庫水環境污染、農業面源污染以及農村生活污水處理等問題依然存在并且比較突出,威脅供水水庫水源的質量,影響城鄉居民的生活環境和質量。永康市境內有楊溪水庫、太平水庫、三渡溪水庫等多座飲用水源水庫,多年來不合理的開發利用水土資源,造成水庫的集水區域水土流失、土地退化、涵養水源能力下降,再加上農村生活垃圾、企業污水、化肥、農藥殘留物的排放并隨地表徑流流入河道、水庫,使河道、水庫水質受到污染,河道水質一度達到劣Ⅴ類水,直接影響區域人民群眾的飲水安全和生產生活用水安全,極大制約了社會經濟的可持續發展。

2 永康市生態清潔小流域建設措施體系

永康市生態清潔小流域建設的主要任務是以水源保護為中心,因地制宜,采取工程措施、植物措施與治污措施相結合,開展生態修復。通過營造水土保持林、坡耕地治理、坡面徑流調控、裸露面治理等水土流失防治措施以及農村污水處理,農業面源污染防治,農村人居環境整治,溪溝治理等措施,對水源區各流域的水土流失及水環境污染等問題進行治理,建設生態清潔型小流域,實現流域水土資源可持續利用,確保水源地水質安全。

2.1 水土保持生態修復

永康市多年平均降雨量約為1 483 mm,水熱條件十分優越,因此可以通過對水源區內近遠期人類生產、生活活動較少的山林地進行生態修復,采取封育治理措施,充分依靠大自然的力量加快植被恢復和生態系統的改善,以降低區域土壤侵蝕強度,減少入河入庫泥沙,改善水質。

實施封育治理,充分利用自然力增加森林生物量,是實施水土保持生態修復的一項重要措施。封育治理是利用樹木的天然下種和萌芽萌蘗能力,對具備封育條件的疏林地、灌叢地、采伐跡地及荒山荒地等采取限時封禁和相應的育林技術措施,逐步恢復森林植被的一種人工促進天然更新方式。與其它方式相比,封育治理具有投資少、適應面廣、綠化效率高等優勢。

2.2 水土流失綜合治理

永康市現有水土流失面積222.72 km2,占總土地面積的21.29%,遠高于全省平均水平。水土流失作為載體在輸送大量泥沙的同時,也輸送了大量的農藥、化肥,導致水體富營養化,水質變差。針對永康市境內水源區水土流失分布特點,通過營造水土保持林、坡耕地整治、坡面蓄排水工程、裸露面治理等一系列水土保持措施,改變原來土地的立地條件,增加地面植被覆蓋,改善農業生產條件,減少化肥、農藥等有害物質隨水土流失進入水體,控制農業面源污染對水體的危害。

2.2.1 營造水土保持林 森林是陸地生態系統的主體,在涵養水源、調節地表徑流、保持水土、調節氣候、維持生態平衡等方面發揮著巨大的綜合作用。林木的樹冠可阻滯雨滴下落,避免雨滴直接擊濺土壤,減小降雨的侵蝕力。因此,在有條件的供水水庫周邊依據“適地適樹”的原則建設水土保持林、水源涵養林,吸收、吸附、降解水體中的有毒、有害物質和營養物質,既有效防治水土流失,又改善庫區水源涵養能力,提高庫周護岸林固土功能。

此外,針對永康市山地森林植被以針葉林為主,存在著樹種單一、結構不合理等弊端,森林的保持水土、涵養水源等生態功能低下的特點,采用無林地造林,退耕還林,跡地更新,補植撫育,疏伐補植等多種造林方式,減少林地水土流失。

2.2.2 坡耕地整治 坡耕地是農業生產活動頻繁又極易產生水土流失的土地利用類型。坡地開墾過程中,在降雨和徑流的作用下,土壤水分與營養物質大量流失,致使土壤肥力及土地生產力下降,不利于作物生長。永康市坡耕地水土流失總面積10.15 km2,其中中度以上流失面積5.79 km2,占坡耕地水土流失面積的57%。

對25°以上的坡耕地主要采取政策引導、加強宣傳、政府補助等形式逐步退耕,退耕后進行封禁治理,提高植被覆蓋度;對25°以下坡耕地中土層較厚的可改為梯田(梯地),水平梯田常常用于旱作以及發展經濟林、果園等,少部分用于水田和發展水土保持林。

2.2.3 坡面徑流調控工程 通過改變坡面徑流的徑流形態,降低坡地尤其是經濟林種植區的水土流失,同時通過徑流調控達到蓄水保土的效果。除整地措施外,主要的調控工程包括截水溝、排水溝、蓄水池、沉砂池等小型蓄排工程。通過合理設置,控制降水形成的地表徑流,減少汛期下泄的水量,增強防洪抗旱以及保水保土能力,增加蓄水量,提高土地產出率。此外,在經濟林區,截排水工程可結合生產便道布設,在防止水土流失的同時,方便農業生產。

2.2.4 裸露面治理 區域內裸露面治理主要是礦山開采產生的遺留坡面、跡地以及村鎮周圍部分裸露地的治理。對離村鎮或主要交通道路較遠的礦山采用平整覆土、開采跡地復綠措施;對離村鎮或道路較近的礦山裸露邊坡采用TBS防護或生態植生袋防護;開采跡地能復耕的盡量復耕。此外,為美化流域內的農村居住環境,在村鎮周圍、居住小區周圍、人行道、主要交通道路旁以及道路沿線山腳等區域植樹種草,在道路兩旁及村莊周圍種植鄉土喬木、灌木,空地撒播草籽;綠化喬木可選擇香樟、紫薇、桂樹、夾竹桃、枇杷等,灌木可選擇杜鵑、南天竹、木槿、八角樹、迎春、紅花繼木等;村莊內宅前屋后以栽植綠籬為主,部分集中連片的住宅小區栽植草皮。

2.3 農村生活污水處理

永康市境內各流域農村污水有以下特征:(1)面廣、分散。村莊分散的地理分布特征造成污水分散,難于收集和處理。(2)來源多。除了來自人糞便、廚房產生的污水外,還有家庭清潔、生活垃圾堆放滲濾而產生的污水。(3)增長快。隨著農民生活水平的提高以及農村生活方式的改變,生活污水的產生量也隨之增長。(4)處理率低。未經處理的生活污水肆意排放,嚴重污染了農村的生態環境,直接威脅廣大農民群眾的身體健康以及農村的經濟發展[2]。

目前農村生活污水處理的方式很多,有MBR膜處理、地埋式無動力處理、人工濕地、氧化塘、生態水溝(渠)等[3]。由于水源區內村莊分布廣,污水分散,難于收集,對農村生活污水處理應根據人口分布密度、自然環境和經濟條件,采用人口密集區集中處理和農村分散處理的方式,盡可能做到投入省、效果好。

根據近年來永康市生態清潔小流域的建設經驗,對位于水源區各流域上游人口較少的村莊采用戶用生態污水處理池的處理工藝,以減少生活污水收集管網的工程量和投資。

對處于水源區上游人口較多的村莊考慮單村或聯村建設無動力的污水處理設施,以減少建成后污水處理站的后期管理、運行費;對人口較多、居住密集,且處于水源區各流域下游、離水庫較近的村莊,考慮聯村共設一MBR污水處理站或單獨設置MBR污水處理站,提高出水水質標準。

2.4 農業面源污染防治

農田種植過程中,部分化肥、農藥會隨地表徑流或下滲進入水體。化肥、農藥的大量使用及在農田中未被完全利用而造成的對水質的污染是面源污染產生的主要因素。一般情況下化肥利用率只有30%～35%,土壤中殘留的化肥養分約30%,流失在水體的養分高達30%以上;農藥中10%～20%附著在農作物上,而80%～90%則流失到土壤、水體和大氣中。永康市共有耕地23 997.5 hm2,按照農民施肥的慣例,每年施用化肥260 kg/hm2,農藥 40 kg/hm2,據此計算,每年約有4 100 t化肥,770 t農藥隨地表徑流或下滲進入水體,給河道、水庫水質造成一定污染。

根據永康市的水資源調查公報,各供水水庫水質存在不同程度的富營養化問題,水體污染的特征呈有機型,TP,TN成為主要的污染指標。為了控制流域內水體污染,必須合理施肥,加強對化肥、農藥的控制,及時開展水源區農田平衡施肥研究,減少氮肥使用量,提高作物利用率;采用免耕和其它農田保護技術(緩沖帶和生態溝渠),減少由于土壤侵蝕導致的磷酸鹽和農藥損失。同時改進農業生產技術,推廣先進的農業節水技術,在農田與溝渠間建立緩沖林帶,以減少、截留和凈化土壤徑流中的N,P等物質,降低水體污染物,達到保護水源,確保飲用水安全,改善生態環境的目的。

2.5 農村人居環境整治

在生態清潔型小流域實施中,為更好地改善農村環境質量,保護農村生態,永康市開展“清污,清障,清垃圾”和“改水,改廁,改路,改環境”(簡稱“三清四改”)工作。

“清污”是指農村污水處理和農村工業污染處理,保護生態環境,保障飲用水安全。“清障”是指清除農村田頭地角堆放的雜物和道路上的障礙物,解決小溪流和池塘的“黑臭臟”問題。“清垃圾”是指采取“戶集、村收、鎮運、市處理”的方式全面清理農村垃圾。

“改水”是指改善農村飲用水條件,讓農民群眾飲水安全得到保障。“改廁”是指對農村廁所進行無臭、無蠅、無蛆、糞便無害化處理。“改路”是指在原有道路基礎上,繼續改善農村道路環境,以環村公路和村內主干道路硬化為主,繼續推進通村公路路基路面提升工程,解決“有路人難走、有路車難開”的狀況;對彎延小巷要保護好歷史遺留風貌,不一味求寬、拓直。“改環境”是指改善農村治安環境,努力實現村風文明,提高農民群眾的安全感和文明素質。

2.6 溪溝治理工程

由于各流域地處山地丘陵區,部分河道兩邊分布著中心村,居住密集,生活廢棄物的排放還處于原始的粗放型狀態,河道兩側有零散的建筑垃圾、生活垃圾等雜物堆放,使河道變窄,在降雨沖刷下流入河道,抬高河床,污染河水。

通過對河道兩側及河床內零散的建筑垃圾、生活垃圾以及河道淤積物等進行清理,減少入庫河水泥沙含量;對部分沖刷、溝蝕溪流河道進行護岸、駁坎建設,防止土壤侵蝕,便于村民親水、用水需求。此外,為攔截河道水流中的泥沙,減緩溝道比降,減小水深及流速,以減輕對下游的危害,根據河道地形情況,因地制宜設置簡易攔沙曝氣壩,用來攔截泥沙,凈化水質。

3 永康市生態清潔小流域建設實踐

近幾年來,永康市以水源保護為中心,大力推進生態清潔型小流域建設過程,使永康市城區和大部分城鎮居民飲用水水源水質得到明顯改善。2009年10月,全國生態清潔型小流域建設現場工作會議在永康召開,永康市的建設成果和成功經驗得到了水利部、水利廳領導的肯定,被樹立為全國生態清潔型小流域建設工程的典范。特別是“污水、垃圾、廁所、環境、河道”五同步,點、線、面相結合的綜合治理與開發,初步建立了“養山保水,進村治水,入川護水”等綜合治理工程三道防線,為確保水源地安全作了有益的探索和實踐。

(1)“養山保水”——楊溪水庫水源區。楊溪水庫位于永康市東南部,距市區15 km,是目前永康境內最大的一座以灌溉、供水為主,結合防洪、發電等綜合利用的中型水庫,水庫集雨面積124 km2,總庫容6.168×107m3,現日供水量 1.8×105t,是永康市的主要供水水源。楊溪水源區水土保持生態清潔型小流域建設工程建設內容包括改造坡耕地45.33 hm2,修建截水溝35 km,排水溝15 km,蓄水池120座,裸露面治理植被恢復 33.82 hm2(包括礦山植被恢復0.2 hm2,村旁裸露地綠化6.95 hm2,火燒跡地植被恢復26.67 hm2),建立戶用生態污水處理池115個,無動力污水處理站6座,MBR污水處理站8座以及配套污水管網,同時修建河道生態護岸3.5 km,攔沙壩9座,清障清淤500 m3。項目已于2009年8月完工,項目實施后,水源區內各流域農業面源污染和水土流失得到了有效治理,水土流失治理面積16.85 km2,治理程度達到81.1%。流域內的垃圾消納能力和水質凈化能力大大增加,入庫含沙量減少,實現了水源安全保護的目標,清潔小流域建設取得顯著成效。

(2)“進村治水”——白云坑小流域建設。生態村落建設作為生態清潔型小流域建設的有機組成部分,堅持以生態治水,人水和諧為指導,以改善人居環境為目標,充分體現“進村治水”的新理念,達到人、村落與水環境的協調統一。白云坑溪小流域通過修建漿砌河道護岸2.2 km,種植水土保持林0.8 hm2,村旁裸露面治理1.8 hm2;同時在村內埋設污水收集管網,新建生態厭氧池污水處理系統,修建村民水上休閑公園,為農民生活搭建了一個環境優美的娛樂活動平臺,深受人們的歡迎。

(3)“入川護水”——李溪河道整治建設。李溪河道整治建設主要內容包括河道清障清淤、生態護岸和堤防加固14.7 km,新建攔沙壩1座,改建4座,以及新建相應的水土保持設施和親水設施等。通過河道整治建設,從根本上改變了河道狹窄,防洪能力不足,水環境污染嚴重的狀況,切實保障了兩岸人民的生命財產安全,改善了李溪水環境,較好地實現人與自然、經濟社會與生態環境的和諧發展。

4 結論

生態清潔小流域建設,是傳統小流域治理的發展和拓展,是在繼續做好治理水土流失,改善農業生產條件的基礎上,把水源保護,面源污染控制,人居環境改善,新農村建設等有機結合起來,為人們提供潔凈的水源,優美的生態環境和良好的休閑、觀光和旅游場所。因此,為了確保城鄉供水水源水質安全,為經濟社會全面可持續發展提供水資源支撐與保障,同時美化農村環境,改善農民居住環境,開展生態清潔小流域建設是非常必要的。

(1)政府牽頭,相關部門共同參與。生態清潔型小流域建設是綜合性項目,涉及水務、環保、林業、農業等各部門,任何部門都難以單獨承擔建設任務,需要政府牽頭,各行各業共同參與建設與治理。同時要在全社會廣泛開展水土保持生態清潔型小流域的宣傳教育,鼓勵和支持社會公眾參與水源保護的各項活動。

(2)進一步探索生態清潔小流域建設措施體系。生態清潔小流域是以水源保護為中心,將水土流失治理、環境治理與新農村建設相結合,水土保持措施與治污措施相結合,有效改善整個區域內的水體水質。在建設中要根據水源區自然條件和污染源產生特點,進一步探索水源區內農村生活污水處理工藝以及農業面源污染防治技術,結合水庫周邊環境整治、庫尾人工濕地建設等工程,在水源區內形成多目標、多功能、高效益的綜合防治體系。

(3)研究生態清潔小流域建設評價指標。生態清潔型小流域建設是小流域水土流失綜合治理工程的發展,是和水源保護、新農村建設緊密結合在一起的,其效益評價指標除了常規的涵養水源,減少地表徑流,減輕土壤侵蝕等蓄水保土指標外,還應包括水環境指標、村容整潔指標,即庫區水體水質的變化情況、污水處理率、入庫污染負荷削減量以及農村城市化程度等。因此,有必要開展生態清潔小流域建設效益評價指標研究,以全面反映工程建設帶來的環境效益。

[1]畢小剛,楊進懷,李永貴,等.北京市建設生態清潔型小流域的思路與實踐[J].中國水土保持,2005(1):18-20.

[2]梁祝,倪晉仁.農村生活污水處理技術與政策選擇[J].中國地質大學學報:社會科學版,2007,7(3):18-22.

[3]張錦娟,裘濤.永康市楊溪水庫水源區農業面源污染防治探索[J].亞熱帶水土保持,2009,21(4):68-70.