北京市平原區砂石坑綜合治理利用思路

楊鳴嬋 姜其貴

(1.北京市水利規劃設計研究院 北京 100048;2.北京市城市規劃設計研究院 北京 100045)

1 前言

北京市平原區位于燕山南麓,由永定河、潮白河、溫榆河及拒馬河等河流在沖洪積作用下形成,巖性由砂、礫石、卵石和黏土構成。據 2007年現狀調查,北京市平原區的砂石坑為多年來挖沙遺留,基本上處于無序管理狀態。現狀有的砂石坑內回填了垃圾;有些地方的污水直接排到了砂石坑中;有的固體廢棄物回填占用了規劃為蓄洪區的砂石坑的蓄洪容積。這些情況威脅了北京市空氣質量安全、水質安全和防洪安全,妨礙了北京市的環境景觀并與首都蓬勃發展的面貌極不相稱。因此,對北京市平原區的砂石坑進行全面的調查研究,利用現有的砂石坑同城市建設中的防洪、排水和生態、景觀建設結合起來,砂石坑的綜合治理利用是非常必要的。

2 砂石坑現狀調查及影響評價

2.1 砂石坑現狀調查

2007年對北京平原區 14個區 (縣)的砂石坑進行了調查,坑深大于 2m,面積大于 1000m2的砂坑 (包括黏土坑)約有 509個,坑口總面積36km2。砂石坑現狀處置利用方式、土質及回填情況見表 1。

表1 砂石坑現況

2.2 砂石坑現狀影響評價

(1)對大氣環境質量的影響。由于采砂、土壤和植被均被破壞,砂石坑內地表物質疏松,砂石裸露,容易造成土壤的侵蝕和風化,并進一步導致風沙揚塵。經采用美國 AP—42模型對砂石坑現狀進行模擬計算,北京平原區砂石坑靜態揚塵排放因子在 1.2～20.3t/(km2?a),動態揚塵排放因子在 19～121t/(km2?a),低值發生在房山區,高值發生在昌平區。按此計算砂石坑土壤塵 PM 10排放總量為 2140t/a。通過空氣質量傳輸模擬計算了砂石坑現狀塵源對市區空氣質量 PM10年日均濃度的貢獻為 0.451μg/m3,占標準限值的 0.45%。雖然從全年平均看,砂石坑塵源對市區 PM 10年日均濃度的影響并不大,但由于砂石坑揚塵主要發生在春、冬季節,是局地揚沙的重要來源,是北京沙塵暴的塵源之一。所以,砂石坑對局地揚沙的作用不容忽視。

(2)回填物對地下水水質的影響。經 2007年現狀調查,北京平原區有垃圾直接回填的砂石坑約占 12%左右。主要是生活垃圾和建筑垃圾,極少數回填有工業垃圾。砂石坑回填物對地下水的影響主要是回填物中的污染組分隨著滲濾液滲入含水層所致。生活垃圾場周圍地下水中總硬度、溶解性總固體、氯化物、氨化物、硫酸鹽、氨氮、COD、揮發性酚類、總大腸菌群、細菌總數等多項指標超標,物別是氨氮、細菌總數超標達上百倍。建筑垃圾如渣土、碎石塊、混凝土塊、瀝青塊等造成地下水中的 NO2—N,NO3—N和硫酸根離子含量高。沒有任何防護措施的垃圾回填對供水安全造成嚴重威脅。

(3)對生態系統的影響。多年來,砂石坑開采基本沒有采取 “邊開采,邊治理”的模式,所遺留下的砂石坑對其周邊的生態系統有著顯著的負面影響,最直接的體現就是植被的破壞,結果造成砂石坑表層土壤和植被基本喪失殆盡,而砂質貧瘠的土壤、高陡的邊坡等惡劣的自然條件基礎使植被難以快速自然生長,恢復困難。從而導致砂石坑周圍甚至更大范圍內生物多樣性的減少和生態平衡的失調。

(4)對城市景觀的影響。有些砂石坑位于居民區、交通道路等可視區域內,留給城市的只是裸露的砂石和消失的綠色植被,與城市其他區域的環境形成很大的反差,破壞了城市景觀的完整性和美感。嚴重影響了首都的形象和風貌。

(5)其他影響。開采后的砂坑處于棄置荒廢狀態,導致土地沙化、水土流失現象嚴重。一些亂采盜采活動破壞了耕地,另外,隨著城市的發展,還有部分砂坑已位于規劃建設區內。

3 砂石坑功能的科學定位與治理思路

3.1 功能定位

為了解決砂石坑現狀存在的問題及對大氣環境、生態系統、環境景觀、地下水質等各方面的影響,從砂石坑的自然生態屬性 (包括水文條件、地質條件及生態現狀等)、社會經濟屬性 (包括位置以及利用現況)兩個方面逐個進行分層的分析和判別,結合北京市總體規劃和土地利用規劃、區域防洪規劃等專項規劃,進行科學的規劃功能定位。規劃主導功能分為雨洪調蓄、生態景觀及儲備用地 3大類砂石坑,見圖 1、表 2。

圖 1 砂石坑規劃功能定位

(1)雨洪調蓄類砂石坑。依據 《北京城市總體規劃》、11個 《新城規劃》及 《溫榆河綠色生態走廊規劃》等有關流域、河道的防洪整治規劃,規劃為蓄洪功能的砂石坑本次仍維持其蓄洪功能。本次對洪水增加較大流域,臨近河道、有較大面積和深度的砂石坑,優先考慮規劃作為蓄滯洪區,以減輕下游的防洪壓力。

依據各區 (縣)的雨洪利用工程現狀及規劃,根據砂石坑位置和建設條件并考慮各區 (縣)的需求,從水資源利用角度,規劃雨洪利用砂石坑。

(2)生態景觀類砂石坑。臨近居民區,面積較大,土質較好的砂石坑,優先規劃作為景觀生態砂石坑,建設為公共綠地、公園。遠離居民區和城市道路,受人為干擾較少的砂石坑,優先規劃進行自然生態恢復砂石坑。

(3)儲備用地類砂石坑。依據 《北京城市總體規劃》和 11個 《新城規劃》,位于規劃建設用地和基本農田區域的砂石坑,功能定位仍服從于上述規劃,規劃作為儲備用地類砂石坑。

北京平原區砂石坑主導功能規劃定位詳見表2。

3.2 治理思路

3.2.1 雨洪調蓄類砂石坑

包括蓄滯洪水和雨洪利用兩類砂石坑。39個蓄洪砂石坑規劃為 13個蓄洪區。其中原規劃確定9個蓄洪區,即:北沙河流域的南口蓄洪區、東沙河水上公園、沙溝河蓄洪區、高崖口溝支溝蓄洪區、白羊城溝蓄洪區、鄧莊河蓄洪區,小中河流域的宋莊鎮蓄洪區,涼水河流域的三海子蓄洪區和北京西郊的阜石路蓄洪區。本次規劃新增 4個蓄洪區,即:白浪河流域的白浪河蓄洪區、雁棲河流域的沙河蓄洪區、北沙河流域的辛店一道河蓄洪區和北小營西河蓄洪區。

表2 砂石坑主導功能規劃定位

初步規劃雨洪利用砂石坑 93個,現狀總面積500萬 m2,總容積 5500萬 m3。綜合整治后可用于地下水回補、農田灌溉及生態景觀用水等。

3.2.2 生態景觀類砂石坑

(1)生態景觀自然恢復。規劃為自然生態恢復的砂石坑 75個,占 15%,其遠離居民區,受人為活動干擾較少。遵循 “近自然恢復”的規劃理念。

在對坑內進行初步的清理和簡單平整后,根據砂石坑土質的不同,進行必要的土壤基質改良。再按照固氮植物——先鋒草本—灌木—喬木的演替順序依次進行植物配置,之后由植被自然生長,形成荒野型植被,并盡量避免人類活動的干擾。

(2)公共綠地與公園。規劃定位為公共綠地與公園的砂石坑 60個,占 12%。其靠近居民區,應在恢復自然植被覆蓋的基礎上進行景觀美化,建設休閑、觀賞場所。

回填復綠是應用較廣的一種對廢棄坑塘進行綜合利用的方式。回填物主要為開展城市建設產生的無生活垃圾和無其他污染的建筑渣土。回填深度應在距地面 3m以內 (覆土后 2m以內),以保證綠色景觀的可視性。再采用客土改良法改善土壤基質條件。選種蒲公英、山桃、迎春、木蘭等形態色彩各異、具有良好景觀效應的草本、木本植物,構造多樣、美觀的喬、灌、草復合植物群落。營造自然植物群落景觀。

對于規劃為街心花園、公園的砂石坑,還應配以步道、坐椅、回廊等設施,進行景觀格局的構造。應定期養護,維持健康良好的生態系統和優美的景觀。

3.2.3 儲備用地類砂石坑

規劃主導功能定位為儲備用地的砂石坑共有222個,占砂石坑總數的 43%,儲備類砂石坑進行回填后納入城市建設用地或基本農田,根據城市總體規劃和基本農田保護需要進行相應的利用。

3.2.4 砂石坑回填地區地下水污染治理及防護

(1)地下水污染治理。本次調查的砂石坑約有43%位于地下水源防護區和補給區內,其中約有4%(砂石坑總數的 4%,下同)現狀有垃圾填埋。首先,必須將位于地下水防護區和補給區內的所有垃圾進行清理。再對已造成地下水污染的回填砂石坑先清除污染源,進而控制污染的擴散,然后進行治理。污染的控制主要采取流場控制法、頂部防滲屏障法等。

(2)地下水防護。本次調查的砂石坑約有27%位于地下水天然防污性能極高和較高區。雖然區域地下水防護條件較好,土層凈化能力較強,但垃圾回填對地下水有潛在的危險。仍需要對垃圾及時清理,對地下水水質進行監測。

本次調查的砂石坑約有 39%位于防污性能較低區、極低區。其中 6%有垃圾回填,成為地下水的主要污染源。因此,正在運營的垃圾直接填埋場應立即關閉,并作好污染控制和治理。已填埋的垃圾場應盡快采取措施治理。

4 砂石坑綜合治理利用效益與效果

(1)砂石坑規劃利用為蓄洪區,可減輕下游地區防洪排水壓力,可與水庫、河岸筑堤、河道疏浚整治等工程措施結合起來,共同構筑北京市的防洪安全體系。首都的安全防洪不僅具有巨大的經濟效益,更具有重大的政治意義。

(2)利用廢棄的砂石坑建設雨洪利用工程可用于回補地下水、農業灌溉等,可有效利用水資源,緩解水資源供需矛盾,提高水資源對經濟社會的保障能力。

(3)綜合整治后的砂石坑具有蓄水固土,調節微氣候,保護生物多樣性,景觀美化等生態、景觀效益。綠色植物覆被對于降低噪音污染也能起到一定的效果。

(4)規劃實施后,砂石坑塵源對砂石坑局部PM 10年日均濃度的貢獻較現狀有顯著下降,由現狀的 0.451μg/m3下降為 0.011μg/m3,下降幅度為97.6%。顯著改善局部大氣質量。

(5)結合砂石坑各類功能的整治,對坑內回填垃圾進行及時清理,并及時采取相應的措施防止地下水繼續污染,保護地下水水質。

5 結語

通過大量的現狀調查,摸清了北京市平原區砂石坑的分布與利用狀況,分析了砂石坑對大氣質量、生態系統及景觀環境的影響及砂石坑回填物對地下水水質的影響等。以現狀為基礎,以相關規劃為依據,理清各類砂石坑與周邊土地利用、城市防洪、地下水質保護、城市景觀生態的相互關系,明確砂石坑的主導功能定位,提出了以砂石坑雨洪調蓄、生態景觀建設及地下水水質保護為主的規劃治理利用思路。砂石坑的整治也將促進城市的健康和可持續發展。