農(nóng)田水利建設(shè)對水土保持與生態(tài)環(huán)境的影響及對策

孟 杰

(深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計有限公司惠州分公司，廣東 惠州 516003)

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農(nóng)田水利建設(shè)對水土保持與生態(tài)環(huán)境的影響及對策

孟 杰

(深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計有限公司惠州分公司，廣東 惠州 516003)

針對農(nóng)田水利工程的特點，分析了目前農(nóng)田水利工程建設(shè)對水土保持與生態(tài)環(huán)境的不利影響，并從宣傳引導(dǎo)、規(guī)劃設(shè)計、施工管理、評價考核等方面，提出了具體的防治對策，有利于實現(xiàn)我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康、穩(wěn)定的發(fā)展。

農(nóng)田水利工程，水土保持，生態(tài)環(huán)境，防治對策

0 引言

實施農(nóng)田水利基本建設(shè)，可以大幅提高農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)，節(jié)約水資源，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力和土地產(chǎn)出率，對合理利用土地資源和保障糧食安全具有重要意義。以廣東省為例，根據(jù)水利部發(fā)布的 2015年全國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算成果，廣東省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)為0.481，低于全國平均水平0.536，廣東省不同規(guī)模類型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)分別為：大型灌區(qū)為0.457、中型灌區(qū)0.468、小型灌區(qū)0.495，而從全國平均水平來看，大型灌區(qū)為0.486、中型灌區(qū)0.502、小型灌區(qū)0.531?！稄V東省農(nóng)田水利萬宗工程建設(shè)方案》提出到2020年基本實現(xiàn)大型灌區(qū)渠系水利用系數(shù)提高到0.55以上，中型灌區(qū)提高到0.65以上，小型灌區(qū)提高到0.75以上的目標(biāo)，可見提高全省農(nóng)田灌溉水有效利用率的任務(wù)還十分艱巨?，F(xiàn)狀土質(zhì)溝渠一直面臨滲漏嚴(yán)重、雜草叢生、淤塞嚴(yán)重、渠壁崩塌、沖刷強烈、耐用性差、維修成本高等困擾，當(dāng)前農(nóng)田水利工程中大量的防滲襯砌渠道雖然一定程度上解決了土質(zhì)溝渠不利影響，但其對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量循環(huán)產(chǎn)生的不利影響日益突顯，如造成水土流失、減少地下水補給、生態(tài)廊道中斷、降低生物多樣、景觀協(xié)調(diào)性差、水體自凈功能減弱、加劇農(nóng)業(yè)面源污染等現(xiàn)象。隨著環(huán)境水利和生態(tài)水利的發(fā)展，有關(guān)農(nóng)田水利工程實施中對水土保持和生態(tài)環(huán)境的影響逐漸引起了人們的重視[1,2]。

1 農(nóng)田水利工程特點

當(dāng)前農(nóng)田水利建設(shè)主要包括灌溉與排水工程及渠系建筑物的新建和改造以及田間道路工程的修建，且一般以灌溉排水工程為主，投資約占總施工費的70%～90%，田間道路約占10%～30%。灌溉排水工程以滿足田間灌排斗渠、農(nóng)渠為主，輸水干支渠相對較少。工程建設(shè)因受地理位置、地形地貌、土壤植被、氣候水文、工程地質(zhì)、社會經(jīng)濟(jì)水平等多種因素影響，項目建設(shè)分布面積大，涉及利益主體多，協(xié)調(diào)難度大，工程以線性工程為主，施工管理與技術(shù)要求高，工程材料用量大，運距遠(yuǎn)，大多需要修建臨時施工道路才能保證運輸。土方開挖、回填量大，以某項目整治一萬畝農(nóng)田來講，涉及土方開挖達(dá)3.7萬m3，土方回填2.1萬m3。此外，因受農(nóng)田耕種影響，工程受季節(jié)性影響大，施工期往往集中在農(nóng)閑時節(jié)，且需避開雨季施工，施工進(jìn)度控制難度大。

2 對水土保持的影響

1)灌排渠道基礎(chǔ)開挖形成裸露邊坡，對地表的擾動破壞了原有土質(zhì)溝渠內(nèi)部和岸坡上的植被，田間道路修建對地表占壓，植被破壞，使原地表及植被的水土保持功能減弱或喪失。新開挖的高陡邊坡，穩(wěn)定性差，易誘發(fā)滑坡、崩塌等現(xiàn)象發(fā)生。開挖形成的松散土壤，堆放在渠道兩側(cè)，若不采取臨時覆蓋和攔擋防護(hù)措施，在遇強降雨時，極易造成水土流失。2)渠道防滲襯砌后進(jìn)行土方回填，局部形成的回填邊坡，因穩(wěn)定性較差，短時間內(nèi)植被困難，容易產(chǎn)生面蝕、溝蝕、滑塌等現(xiàn)象。3)棄土棄渣多，一方面原有土質(zhì)溝渠開挖淤泥流砂、開挖一般土方除部分用于溝渠回填以及田梗修筑外，需外運棄置；另一方面，來自拆除原有破損渠道或設(shè)施的廢渣。如果渣堆表面未平整，渣場四周沒有采取有效的攔擋、截流等措施時，松散的渣土極易隨暴雨徑流而沖刷流失。4)施工中進(jìn)行基礎(chǔ)開挖、表土層剝離堆置、土方轉(zhuǎn)運臨時堆放、砂石材料堆置，形成裸露地表和坡面，未采取臨時防護(hù)措施而產(chǎn)生水土流失。5)料場表層剝離的無用料，堆置期間易受地表徑流侵蝕，開挖邊坡越陡，穩(wěn)定性越差，開采跡地擾動后為裸露地表，易受坡面徑流侵蝕，料場開采存在邊坡穩(wěn)定問題，如不采取防護(hù)措施，將造成水土流失。6)施工生產(chǎn)生活區(qū)在廠區(qū)平整過程中，原有地表植被損壞，其水土保持功能喪失，形成裸露地表和坡面，部分硬化場地阻礙雨水入滲，增加了地表徑流，施工期場地人為活動干擾頻繁，如不采取有效措施，將產(chǎn)生水土流失。7)農(nóng)田水利工程施工需布置較多臨時施工道路，路面結(jié)構(gòu)多為砂礫石或素土路面，受人為活動及車輛機械頻繁碾壓，地表常處于裸露狀態(tài)，容易造成雨水沖刷。8)工程運行中，因大面積渠道防滲襯砌，渠道糙率降低，輸水損失減少，但水流流速加大，在坡降較大的情況下，容易對下游未襯砌段以及下游溝岸、河道河岸產(chǎn)生沖刷侵蝕。防滲渠道和防滲路面增加了產(chǎn)流，降低了地下水位，無法涵養(yǎng)水源。防滲襯砌渠道僅僅是使?jié)B入地下水量減少，難以實現(xiàn)真正節(jié)水，相反，渠道防滲處理后使降雨產(chǎn)生的地表徑流匯入渠道后，因入滲減少，地表水很快流失，而在非灌溉季節(jié)，渠道水難以利用，造成水資源浪費，加劇了區(qū)域水資源的時空分布不均。

3 對生態(tài)環(huán)境的影響

3.1 對生物的影響

溝渠的防滲襯砌及田間道路修建使原有農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)整體性遭到破壞，對田間動物通道形成了障礙，改變了原來田間動物棲息、繁殖環(huán)境和條件，將對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生諸多不利影響[3]。目前，農(nóng)田水利工程渠道防滲襯砌多采用磚砌、混凝土現(xiàn)澆或預(yù)制板襯砌，磚砌渠道見光面進(jìn)行水泥砂漿批蕩，渠壁陡直、表面光滑，渠道深度一般介于0.40 m～1.2 m之間，渠道長道大，田間動物(如蛇、青蛙等)掉入渠道后難以逃脫。渠道防滲襯砌后，由于糙率降低，水流速度大，對渠道水溫調(diào)節(jié)功能和緩沖功能減弱，阻礙了原土質(zhì)溝渠與農(nóng)田土壤和水體的交換，使得魚蝦等水生動物生存環(huán)境受到極大改變和影響。田間道路以及兩側(cè)溝渠的修建阻礙了不同田塊田間動物通行和活動。

渠道襯砌，使原土質(zhì)渠道內(nèi)及兩側(cè)溝岸的植被減少或喪失，從而降低了生物多樣性，不利于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3.2 對水環(huán)境的影響

長期以來，過度依賴化肥來提高農(nóng)作物產(chǎn)量，使得農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中水體環(huán)境的氮、磷負(fù)荷增加，畜禽養(yǎng)殖糞便未經(jīng)處理直接作為有機肥施用，也會加重農(nóng)田土壤和水環(huán)境中激素、重金屬污染。研究表明，土質(zhì)渠道對污染物的凈化和截留效果明顯高于襯砌渠道，渠道水體污染物的自凈功能化主要通過底泥吸附、植物吸收、微生物降解等物理、化學(xué)及生物過程[1]。原土質(zhì)溝渠中生長的植物和底泥無疑對水體中氮、磷等污染物具有重要的攔截和去除功能，一方面植物本身生長會吸收一部分氮磷，另一方面，植物根莖存在有利于土壤顆粒和養(yǎng)分的沉積，植物根系泌氧有利于底泥微生物作用而有助于氮磷分解，達(dá)到水體自凈的目的[4]。襯砌渠道不利于渠道水生植物生長、水流速度快，渠底底泥存留量少或沒有，不利于微生物生長繁殖，渠道水體自凈功能減弱，從而加劇了下游河流、湖泊等水體污染。

4 防治對策措施

4.1 加強宣傳引導(dǎo)，完善相關(guān)工作機制

農(nóng)田水利建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)堅持對田、水、路、林、村進(jìn)行綜合整治，堅持經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益并重，不得破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及景觀功能。建立生態(tài)環(huán)境保護(hù)評價指標(biāo)體系，項目開展前對項目建設(shè)可能造成的水土流失和生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測、評估、制訂相關(guān)防范措施，把水土保持和環(huán)境保護(hù)措施投資納入項目總投資，并與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時竣工驗收。在項目實施中，加強對施工單位監(jiān)督和管理，規(guī)范施工行為，落實相關(guān)防治措施。竣工階段加強對生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施驗收和評估，把水土保持和環(huán)境保護(hù)措施落實情況作為一項重要的驗收內(nèi)容。建立并完善生態(tài)補償機制，實行“誰危害、誰治理、誰補償”的原則，設(shè)立專項資金，?？顚Ｓ茫龠M(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)田水利建設(shè)與環(huán)境生態(tài)水利發(fā)展。

4.2 優(yōu)化工程規(guī)劃設(shè)計

在規(guī)劃設(shè)計中要做好充分調(diào)研，在有限的投資下，最大限度發(fā)揮投資效益，工程設(shè)計不僅要考慮工程使用及安全需要，還要考慮生態(tài)及環(huán)保要求，要融入“生態(tài)設(shè)計”理念，要開展生態(tài)化工程設(shè)計，以達(dá)到既滿足主體工程功能需要，又保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)[5,6]。在滿足灌溉與排水需要的前提下，適當(dāng)控制溝渠密度和田間基礎(chǔ)設(shè)施占地率，減少渠道襯砌帶來的不利影響。單體設(shè)計中要綜合考慮使用功能、結(jié)構(gòu)安全、生態(tài)環(huán)境、景觀功能等幾方面的因素，做到統(tǒng)籌兼顧[7]。

在溝渠襯砌防滲方面，要因地制宜，不應(yīng)以減少輸入損失為全部硬化，應(yīng)保留適量土質(zhì)溝渠，原則上設(shè)計水位線以下采取防滲襯砌，以上應(yīng)采取生態(tài)護(hù)坡，充分發(fā)揮其生態(tài)、地下水補給等綜合功能，因地制宜地建設(shè)生態(tài)型溝道[8]。一般情況下，主要灌溉渠道進(jìn)行防滲襯砌，而排水溝可以采取干砌石、無砂混凝土，磚砌不批蕩，在排洪溝末端擴大水面，增加濕地范圍，使其對水體氮磷等污染物進(jìn)行有效攔截、通過水面蒸發(fā)調(diào)節(jié)局部小氣候，同時增加地下水補給，有利于涵養(yǎng)水源。盡量避免大量使用混凝土、漿砌磚、漿砌石襯砌，設(shè)置生態(tài)孔洞、生態(tài)廊道，設(shè)計動物逃脫斜坡和臺階，減緩水流速度，為田間動物和渠岸坡植物生長創(chuàng)造有利條件，保護(hù)生物多樣性，增加渠道水體自凈能力，避免水環(huán)境惡化。田間道路寬度不宜過大，路面結(jié)構(gòu)不用混凝土路面，盡量采用砂石路面，道路結(jié)構(gòu)層為：石屑路面+泥結(jié)碎石路基+素土路基。在道路兩側(cè)進(jìn)行綠化美化，并設(shè)計生物通道，為道路兩側(cè)田塊田間動物活動創(chuàng)造條件。

4.3 加強施工管理和監(jiān)督

在施工過程中因占壓地表、破壞地表植被、擾動土壤、形成不穩(wěn)定邊坡容易造成水土流失，施工過程存在局部的噪聲、廢水、廢氣等污染情況。因此，加強施工過程管理，制定環(huán)境保護(hù)措施，對減緩項目建設(shè)對水土保持與生態(tài)影響有重要意義。注重對表土進(jìn)行剝離和臨時防護(hù)，對開挖、回填土方進(jìn)行合理調(diào)配，盡量做到挖填平衡，減少對地表的擾動，減少水土流失。合理布置取料場、棄渣場，并在場區(qū)周邊采取攔擋、截排水、遮蓋、邊坡防護(hù)等措施，完工后進(jìn)行平整和覆土綠化。加強對臨時施工便道的防護(hù)，防止越界干擾，施工結(jié)束后及時恢復(fù)原土地用途。做到工完場清，對施工生產(chǎn)生活區(qū)進(jìn)行場地平整、土地復(fù)墾，綠化美化，防止水土流失。施工生活及生產(chǎn)廢水必須經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后才能排放，減少對項目區(qū)水體的污染。

4.4 加強項目后評價和考核

農(nóng)田水利建設(shè)對水土保持與生態(tài)環(huán)境的不利影響不僅表現(xiàn)在施工期和運行初期，而是整個生命周期，只有運用科學(xué)、系統(tǒng)的分析評價方法，才能正確評價項目的環(huán)境損益情況。通過實施項目后評價，可對項目投資效益進(jìn)行全面評估，對總結(jié)項目建設(shè)經(jīng)驗、教訓(xùn)，指導(dǎo)后續(xù)項目建設(shè)具有重要現(xiàn)實意義。通過對農(nóng)田水利環(huán)境損益分析和評價，可以找到工程建設(shè)對環(huán)境影響的最薄弱環(huán)節(jié)，從而采取針對性的措施進(jìn)行防治。

5 結(jié)語

通過完善農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，可以提高水資源利用率，增強農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，加快我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐。隨著農(nóng)田水利建設(shè)的大力開展，其對水土保持生態(tài)環(huán)境的影響已經(jīng)引起了越來越多學(xué)者的關(guān)注，但從理論研究到工程應(yīng)用實踐還有許多問題亟待解決，尋找一種安全適用、經(jīng)濟(jì)可行、公眾接受度高、生態(tài)環(huán)境效益高、景觀效果好的建設(shè)方案是當(dāng)前農(nóng)村水利工作面臨的一個重要課題，只有將農(nóng)田水利建設(shè)與農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)相結(jié)合，才能夠?qū)崿F(xiàn)我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康、穩(wěn)定的發(fā)展，才能全面推進(jìn)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。

[1] 趙冹緋,郭肖穎,崔 珺,等.渠道化農(nóng)田水利工程對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2016,32(5):57-66.

[2] 賀祺彥.淺議農(nóng)田水利工程與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[J].湖南水利水電,2012(4):12-13.

[3] 劉曉南,黃 燕,程 炯.高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)工程生態(tài)設(shè)計研究[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報,2016,24(1):1-11.

[4] 楊林章,周小平,王建國,等.用于農(nóng)田非點源污染控制的生態(tài)攔截型溝渠系統(tǒng)及其效果[J].生態(tài)學(xué)雜志,2005,24(11):1371-1374.

[5] 葉艷妹,吳次芳,俞 婧.農(nóng)地整理中灌排溝渠生態(tài)化設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011,27(10):148-153.

[6] 陳友國,王 濤.農(nóng)田溝渠常見生態(tài)護(hù)砌形式及特點初探[J].水利建設(shè)與管理,2015(4):48-50.

[7] 陳百明,谷曉坤,張正峰，等.土地生態(tài)化整治與景觀設(shè)計[J].中國土地科學(xué),2011,25(6):10-14.

[8] 袁先江.農(nóng)田水生態(tài)問題與治理對策探析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2015(5):16-18.

Impact of farmland water-conservation construction upon water-soil conservation and ecological environment and countermeasures

Meng Jie

(ShenzhenGuanghuiyuanWaterConservancyExplorationSurvey&DesignCo.,Ltd,HuizhouBranch,Huizhou516003,China)

In light of farmland water-conservation engineering features, the paper analyzes negative impact of current farmland water-conservation engineering construction upon water-soil conservation and ecological environment, and puts forward specific preventive countermeasures from aspects of broadcasting leading, planning design, construction management and evaluation examination, which will be good for realize sustainable, healthy and stable rural economic development.

farmland water-conservation engineering, water-soil conservation, ecological environment, preventive countermeasure

1009-6825(2017)07-0199-03

2016-12-25

孟 杰(1985- )，男，工程師

TV212

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