基于灌溉渠水質保護的都江堰灌區斗渠廊道LID生態措施研究

林子琦 楊青娟

摘要：盡管目前水環境治理的技術和方法在不斷改進，但我國鄉村水環境惡化的態勢并未得到有效遏制。都江堰灌溉渠系及其廊道屬于灌區鄉村水環境的重要組成部分，不僅作為供水設施為居民提供生產、生活用水，還具有整合地區生態過程、提供多樣性生態服務的功能。為緩解鄉村水環境惡化、控制農村面源污染、建設新時代美麗鄉村，以灌溉渠水質保護為目標，以都江堰灌區鄉村末級渠系斗渠廊道為對象，研究其廊道及鄰接空間LID生態措施的設計策略與方法。文章首先闡述了四川省都江堰灌區灌溉渠系概況，并進一步分析鄉村末級渠系中斗渠的重要作用及相應特征，同時對當前灌區鄉村內斗渠廊道周邊存在的面源污染風險進行分類梳理，并總結了各類風險產生的原因及污染物特征。在此基礎上，按照交通空間、生活空間、生產空間等鄰接空間類別，將LID與斗渠廊道相結合，提出相應的設計策略，包括LID水文過程分析圖、LID設施選擇布局示意圖、LID適宜措施選用表以及相應的設計要點，最后從鄉村LID多功能復合的角度出發，進行一定的探討。以期為鄉村斗渠廊道的優化建設、鄉村水環境的改善提供參考借鑒。

關鍵詞：鄉村水環境;都江堰灌區;LID;灌溉渠;斗渠

中圖分類號：TU983 ??文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）24-0252-08

目前，鄉村水環境問題己成為全球性危機。在我國，盡管鄉村水環境治理的技術和方法在不斷改進，但是鄉村水環境惡化的態勢并未得到有效遏制[1]。位于四川省成都平原的都江堰水利工程由渠首工程和余下的干、支、斗、農、毛5級渠系共同構成，經過近23個世紀的不斷發展，已形成了龐大的灌排工程渠系。現有各級干渠111條，長3 664 km;萬畝（1畝=667 m2）以上的支渠260條，長 3 234 km;支渠以下的末級渠道34 000 km以上[2]。其將岷江之水引入川西平原，從而實現對水資源的調配，具有巨大的社會效益和豐富的文化價值，至今仍然保持著充足的活力和良好的發展勢頭，被譽為人與自然和諧相處的光輝范例[2]。近年來，由于城市化進程加快、人口急劇增長以及基礎設施建設落后等原因，日益嚴重的污染正在威脅著這座古老工程效益的發揮，也嚴重影響著周邊地區的發展[3]。都江堰灌區中的斗渠將來自上游都江堰干渠、支渠的水體引入鄉村中形成發達的鄉村水網，并將水引導分配給農渠、毛渠，是整個灌溉渠系承上啟下的關鍵環節。同時斗渠也是與鄉村生產、生活、生態聯系最為密切的一級灌溉渠系，易受到農村面源污染的威脅。因此如何正確認識斗渠的重要作用并尋求有效的治理方法來預防控制鄉村面源污染進入斗渠，污染鄉村水環境，具有尤為重要的現實意義。

低影響開發（LID）由美國的最佳管理（BMPs）措施發展而來，繼承了BMPs微觀尺度景觀控制的核心，其目標是通過源頭防控、途徑凈化與控制及終端處理與利用等途徑實現雨水的凈化和再利用，盡量減少技術措施對環境造成的不良影響，實現對雨水的可持續管理。目前LID體系已被越來越多的人和地區接受并應用，逐漸成為世界各地控制雨水徑流及污染，保護正在開發和已開發流域、社區的有效方法[4]。LID作為控制面源污染的有效措施，同時也是一種生態工程措施，其立足于自然資源和生態系統自身的平衡，與傳統技術相比，效果好、運行費用低，更有利于環境的可持續發展，是治理農村面源污染的有效方法之一，在控制農村面源污染中具有廣闊的應用前景[5]。故在面臨農村面源污染嚴重、防治措施缺乏、生態環境退化等問題的灌區鄉村地區，將LID與鄉村斗渠相結合，對斗渠廊道進行地表徑流優化處理，有助于更為科學合理有效地控制農村面源污染，緩解鄉村水環境惡化。

1 都江堰灌區灌溉渠系及斗渠廊道特征

1.1 都江堰灌區堰渠體系及鄉村末級渠系

如表1、圖1所示，整個都江堰灌區由渠首工程和余下的干、支、斗、農、毛5級堰渠體系構成，將岷江之水引入川西平原，從而實現對水資源的調配。川西平原分為內江和外江兩大灌區。內江灌區分布著蒲陽河、柏條河、走馬河、江安河四大干渠。外江灌區分布著金馬河、黑石河和沙溝河3條干渠，每條干渠即1個小型灌區。由干渠派生出灌區支渠，支渠連通斗渠，斗渠連通農渠，農渠連通毛渠，逐級將水引致田間進行灌溉，最終形成了川西平原上垂直于等高線的樹枝狀灌溉水系[6]（圖2），現今整個都江堰灌區仍沿用此種灌溉方式。而在灌區的鄉村內分布著以斗渠、農渠、毛渠為主體的密度高且發達的末級渠系，其將周邊干渠、支渠的水引入鄉村內部，供居民生產、生活使用。如圖1、表1所示，在鄉村末級渠系中，斗渠具有輸水、配水承上啟下的作用。農渠、毛渠依附其周邊，起到灌溉之用。

1.2 都江堰灌區鄉村斗渠特征

在都江堰灌區堰渠體系中，斗渠屬于鄉村末級渠系，隸屬3級水渠，其上通支渠下連農渠，承上啟下，常年有水，是灌區鄉村內部水網的重要組成部分，同時也是與鄉村居民生產生活聯系最為密切的水渠。常見的斗渠樣式如圖3所示，材料主要以混凝土、卵石為主，多為混凝土三面襯砌結構，寬度 2 m 左右，深度1 m左右，沿渠上設有堰頭、攔污設施、分水設施、收水口等小型水利設施以及濱水臺階、橋、小廣場等生活設施。隨著灌區鄉村的發展和人們生活水平的提高，目前斗渠除發揮其傳統意義上的輸水配水灌溉和提供日常生活用水功能外，還兼具了其他新的功能，如在鄉村排水防洪中發揮著雨洪管理基礎設施的功能;在鄉村旅游中發揮著具有當地鄉村特色、人文氣息的鄉土景觀功能;在鄉村生態環境營造、生物多樣性保護中發揮著構建生態廊道、整合地區生態過程、提供多樣生態服務的生態基礎設施功能等。

經實地調研發現，目前灌區鄉村內的部分斗渠由于管理不善、設計不周等原因受到了一定的破壞，包括生活垃圾污染、廢棄填埋等（圖4），以至斗渠內部水體受到了一定程度的污染，水質不斷惡化。同時由于斗渠高度人工化的標準工程改造以及混凝土、卵石等材料的使用，缺乏生態設計，導致其雖然是鄉村中重要的生態廊道，卻未能發揮出相應的生態功能，生態效益大大缺失，不利于鄉村的生態環境建設。由于鄉村斗渠與農村面源污染接觸最為頻繁、直接，是農村面源污染進入鄉村水體的重要途徑之一，研究斗渠廊道的LID生態措施，對其進行生態改造，不但有助于控制鄉村水體的面源污染，還有助于發揮斗渠廊道的生態價值，營造良好的生態環境。

3.1.2 斗渠廊道鄰接生活空間一側LID設計策略 在對斗渠廊道鄰接生活空間進行LID設計時，原則上應盡量運用LID措施對生活空間中的地表徑流進行截污凈化，使其滯留下滲，避免進入斗渠中污染鄉村水體。具體的LID設施空間布局應結合斗渠廊道與生活空間的以下3種空間關系情景來設計（圖12）。

（1）斗渠廊道一側為房屋建筑，且斗渠與房屋間無綠地或綠地空間狹小時，應將房屋周邊的可利用綠地改造為雨水花園或小型雨水濕地，生活污水通過生態植草溝進行截污，傳輸到達小型雨水濕地中進行凈化。同時可視房屋周邊可利用綠地的大小來建造小型濕地，供周邊3～5戶居民共同使用，處理鄉村院落生活空間中產生的地表徑流。

（2）斗渠廊道一側為房屋建筑，且斗渠與房屋間存在較為寬敞的綠地空間時，可將二者間的綠地空間改造為小型雨水花園，居民家中地表徑流可先通過生態植草溝進行截污傳輸后，到達雨水花園中進行凈化，同時應合理設計溢流路徑以避免在水量超標時形成局部內澇。小尺度的雨水花園結構比較簡單，相應技術要求見表3。

（3）斗渠廊道一側為院壩時，可在院壩中增設生物滯留池、生態樹池等設施，降雨產生的地表徑流以及居民與此處從事洗衣、 洗菜等行為產生的部分生活污水未經收集處理時，可排入生物滯留池、生態樹池中凈化。

3.1.3 斗渠廊道鄰接生產空間一側LID設計策略 在對斗渠廊道鄰接生產空間進行LID設計時，原則上應盡量運用LID措施對由于降雨或人工灌溉導致溢流進入斗渠中的農田地表徑流進行截污凈化，使其滯留下滲，避免進入斗渠中污染鄉村水體。具體的LID設施空間布局應結合斗渠廊道與生產空間的以下2種空間關系情景來設計（圖13）。

（1）斗渠廊道一側為農田、苗圃等大尺度生產空間時，應先在斗渠與田地間設立線性植草溝，以此對生產空間溢流過來的農田地表徑流進行截污傳輸，同時由于二者間的綠地尺度較大且空間開闊，宜選用大型雨水濕地、滲透塘等占地較大、凈化能力強的LID生態設施，設置在下游地勢較低的區域，并與線性植草溝聯通，溢流的農田地表徑流通過植草溝的傳輸進入雨水濕地或滲透塘中進行凈化后補充地下水，避免其進入斗渠中污染鄉村水體。

（2）斗渠廊道一側為居民菜園等小尺度生產空間時，二者間的綠地尺度較小且空間狹長，故將此類綠地改造為小型雨水花園，降雨或澆灌時形成的地表徑流通過植草溝截污傳輸，進入菜園的雨水花園中進行凈化，同時考慮溢流路徑。

3.2 基于斗渠廊道LID改造的復合多功能性設計思考

多功能景觀這一概念包含了多種與水管理相關的景觀設計元素[14]。將LID低影響開發理念引入美麗鄉村建設中，在滿足農村生產及生活需求的基礎上，還應從美觀、效能等角度滿足旅游功能，探索具有旅游、生產及生活等多元功能的雨水資源管理體系勢在必行[15]。故在對鄉村斗渠廊道進行LID設計時，除實現對斗渠廊道周邊面源污染的截污凈化改善鄉村水環境外，同時還應具有美化鄉村環境、促進鄉村旅游、優化區域生態等多種功能，旨在實現經濟、環境與生態的多重收益。

環境方面，對斗渠廊道進行LID設計，建設雨水花園、生態溝渠、生態樹池等設施，有利于凈化鄉村水環境、美化生活場景、創造局部微氣候，進而營造舒適良好的人居環境。同時在材料選擇、形式設計等方面應該結合鄉村景觀特點和傳統文化元素，形成具有當地特色、人文氣息的鄉土景觀。因此灌區斗渠與LID生態措施相結合，需要在凸顯地域特征的同時形成生態與藝術相結合的新時代鄉土景觀。這對促進地域景觀的健康可持續發展具有積極意義。

生態方面，整體的斗渠廊道LID措施選用以綠色生態設施為主，在實現對面源污染進行截污凈化的同時還可以通過設計渠側緩沖帶的植物群落，優化鄉村生境和生態廊道。有助于保護區域自然生境、修復區域自然水文功能、維護生物多樣性，充分發揮良好的生態效益，緩解灌區鄉村生產生活發展與生態保護之間的矛盾。

4 結論

為緩解鄉村水環境惡化、控制農村面源污染、建設新時代美麗鄉村，本研究以灌溉渠水質保護為目標，以四川省都江堰灌區鄉村末級渠系中的斗渠廊道為空間載體，研究其與LID相結合的運用策略與方法，包括LID水文過程分析圖、LID設施選擇布局示意圖以及LID適宜措施選用表等設計要點。

在我國，農藥化肥的施用、人畜糞便的隨意排放、固體廢棄物的非定點拋棄等農業生產、生活等活動增強，農村面源污染的治理和控制卻相對滯后，以致于我國農村面源污染問題日益突出，鄉村流域水環境不斷惡化[16]。將都江堰灌區鄉村內分布密度高且發達的斗渠廊道與LID生態措施相結合，進行優化設計。比起傳統的工程改造而言，更為高效簡潔，在節約了成本的同時改善美化了環境，有利于構建鄉村生態廊道提高生態效益以及開展鄉村旅游，建設美麗鄉村，具有良好的社會效益、生態效益與景觀效益。這對于改善都江堰灌區生態環境、控制灌區鄉村面源污染、緩解鄉村水環境惡化、建設新時代美麗鄉村具有積極的現實意義，同時也能為我國其他灌區鄉村發展提供借鑒。

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