水庫壩址區生態修復與水土保持研究

趙通陽 牛賀道 王鵬 丁玉 陳智敏

摘要：為提升水庫壩址區生態環境質量，工程實踐中往往進行水土保持和生態修復工作。以河南省出山店水庫為例，從水庫壩址區生態修復和水土保持治理措施著手，探究生態修復是否可以替代水土保持。通過分析水庫壩址區生態修復和水土保持的相同點和差異性，認為可以用生態修復措施逐步替代水土保持措施。在主體工程實施期，生態修復措施側重于防治水土流失;在主體工程完工后，側重于引導壩址區生態系統的重構，逐步提升區域的生態環境質量和生態系統的穩定性。

關鍵詞：水庫壩址區：生態環境：水土保持：生態修復：出山店水庫

中圖分類號：TV62;TV882.1

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j .issn.1000- 1379.2020.01. 014

水庫樞紐工程區生態環境安全對于環庫區水質安全、生態安全及環境安全具有重要意義[1]。在水庫工程建設過程中，不但會造成區域水土流失，而且庫區原有的生態平衡將被打破，從而對生態環境造成新的脅迫[2]。工程實踐中常采取攔擋、排水、苫蓋、喬灌草種植等水土保持措施來防治區域水土流失，提升水庫壩址區的生態環境。近年來，隨著我國生態文明建設的不斷推進，逐步強化生態系統的保護與修復，水庫工程建設面臨著新形勢和新要求。水土保持能否承擔起水庫壩址區生態系統重建的重任，提升生態系統的穩定性？針對這一問題，以河南省出山店水庫為例，從水庫壩址區生態修復和水土保持治理措施著手，探究生態修復是否可以替代水土保持，或者二者融合發展。

1 出山店水庫概況

1.1 基本情況

河南省出山店水庫工程為新建項目，位于河南省信陽市，壩址在京廣鐵路以西14 km的出山店村附近，淮河干流上游，距信陽市約15 km。出山店水庫是一座以防洪為主，結合供水、灌溉兼顧發電等綜合利用的大（1）型水庫，總庫容12.51億m3，水電站裝機容量2 900 kW，建成后可為信陽市提供城市生活和工業用水8 000萬m3/a，設計灌溉面積3.37萬hm2.年平均發電量757萬kW.h。

出山店水庫主體工程占地6 542.13 hm2，工程初步設計概算水土保持工程投資2115萬元，環境保護工程投資3 169萬元。主體工程總工期48個月，目前大壩土壩段壩體填筑和混凝土壩段主體澆筑已完成.2019年5月水庫已下閘蓄水。

1.2 壩址區水土保持方案及變更

參照《河南省出山店水庫工程水土保持方案報告書》（簡稱《水土保持方案報告書》），根據壩址區各水土流失防治分區的特點、危害程度和防治目標，因地制宜地進行了水土保持措施總體布局和設計。

（1）在主體工程區，土壩段及副壩段設置混凝土預制塊護坡、壩坡坡腳漿砌石排水溝;混凝土壩段下游河道兩岸進行邊坡防護;工程管理區范圍內直播種草、栽植各類喬木。

（2）在工程永久辦公生活區，建筑物施工期間開挖排水土溝;運行期場區四周及區內設置混凝土排水溝，空閑裸露地鋪設草皮，栽植喬木、綠籬。

（3）在施工生產生活區，四周及場內開挖排水土溝，空閑裸露地直播種草、栽植綠籬。

（4）在棄渣場區，表土集中堆放，并在其坡腳四周碼放裝土編織袋攔擋，表面直播種草防護。

（5）在取土場區，地勢較高一側修筑擋水土埂;取土結束后坡面直播種草防護;取土前剝離表土運至棄渣場區。

在工程實施過程中，與《水土保持方案報告書》相比較，實際土石方開挖填筑總量增加31.17%，表土剝離量減少41.19%。主體工程建設提高了土石方開挖利用率，工程實際棄渣量減少18.44%。根據《水利部生產建設項目水土保持方案變更管理規定（試行）》，需要對出山店水庫水土保持方案進行變更。

在2019年4月水利部批復的《河南省出山店水庫工程水土保持方案變更報告書》中，不但沒有弱化原《水土保持方案報告書》中水土保持防治措施體系的功能，而且為貫徹生態文明建設思想，滿足《關于出山店水庫壩址區生態修復工程總體規劃意見》（豫水計[2019]2號）提出的將工程建設管理、水土保持與修復壩址區生態相結合，建設生態、美麗的出山店水庫工程的要求，增加了壩址區植被恢復與相關措施的面積，并提高了設計標準。

1.3 壩址區生態修復措施

出山店水庫工程建設對壩址區生態環境影響的主要脅迫因子有水文條件變化、土壤條件變化及工程建設對生境和生物多樣性的影響。生態修復時，結合壩址區地形地貌和功能需求，針對具體脅迫因子，采取不同的生態修復措施，盡快恢復壩址區生態系統至新的平衡狀態，緩解、減輕水庫建設對生態系統造成的影響。

（1）基于水文條件改變進行的生態修復。大壩攔河擋水以及其基礎灌漿、截滲墻等防滲漏措施必然改變區域的水文條件和地下水補給方式，另外大壩擋水改變了天然河流的水文情勢，大壩下游河床變成陸地，過流斷面面積、河道流量、河道水位及含沙量均發生了變化。泄流位置的改變，導致泄洪區域水文的不均勻和不均衡[2]。針對水文條件的變化，在不影響大壩主體工程安全的前提下，結合出山店水庫壩址區的坑洼、棄土堆等地貌，重新布置壩后水系，對水體進行近自然形態修復，并適當恢復深潭、淺灘、生態岸緣等近自然水體邊界，恢復水體與周邊邊界的連續性和物質能量交換。出山店水庫壩址區水系總體呈溪流狀，由北向南依次串聯映山泉、金沙湖、聚賢湖。沿水流方向布置溢流堰7座，末端設置出口跌水一座，壩址區水系總長3.033 km.水面面積10.46 hm2。另外，壩址區較陡邊坡采用掛網噴播綠化防護，調蓄地表徑流。

（2）基于水庫壩址區土壤條件變化的生態修復。出山店水庫建設過程中，對壩址區土壤的影響主要表現在大壩壩基和泄水建筑物的清基、開挖、土方轉運，棄土、水泥、石灰、磚塊等建筑材料的殘留，這些不僅改變了原有的地貌形態，而且改變了土壤的特性，破壞了場地的生態肌理，甚至污染了水庫壩址區的土壤。

針對水庫壩址區的土壤情況，調查場區現狀表層土質的組成和類型，了解項目區土壤條件，并取樣對其pH值、含鹽量、有機質等指標進行測定分析，結果見表1。

土壤改良修復是一個長期過程，長遠目標是通過土壤改良促進土壤生態良性循環，提高土壤自我修復和自我培肥能力。根據土壤測定結果，就地取材，在原土中添加當地“淮河沙”（淮河沙又名“黃金沙”，粒徑大，透水透氣性強），解決土壤黏度大、易板結的問題，同時添加12 - 20 cm充分腐熟的有機介質，增加土壤養分和透氣性。喬木種植時，加大種植坑的尺寸，增加換填土量，局部水泥、渣土等含量較高的土壤，直接挖除換填。同時結合不同植物種類、不同區域地形特點，采用蚯蚓、微生物、菌根進行生物改良，這種改良雖然見效慢，但效果持久，可促進土壤生態的良性循環[3]。

（3）基于水庫壩址區生境和生物多樣性進行的生態修復。出山店水庫興建過程中，損壞了壩址區原有的地表植被，造成區域植被面積減小，改變了原有陸生生物的生活環境，獸類、兩棲類、爬行類、鳥類及昆蟲等的覓食地面積及棲息地面積相對減小，同時改變了這些生物的活動區域。水庫蓄水后，由于壩址區水文條件改變，因此水生植物生長環境將發生變化，部分水生植物需要適應新環境，甚至很難存活。另外，出山店水庫興建截斷江河，改變了魚類的組成要素，河道中洄游性魚類很難依照以往的生活習慣生活，對洄游性較強魚類的影響大[4]。

以本土物種為主構建穩定群落進行生物修復，根據不同場地特點分區種植陸生植物和水生植物，給動物、鳥類等提供多樣化的覓食、棲息環境。在水庫壩址區構建不同的林地空間，如疏林、密林、草地、水生植物空間;為不同喜好的飛禽、游禽、涉禽等提供游憩和筑巢空間;通過深潭、淺灘內水生植物的布置，為不同魚類提供活動空間。種植植物時采用自然式種植方式，常綠植物與落葉植物按比例搭配。管理營地區以秋景植物為主，骨干樹種選用山楂、石榴、杏樹、蘋果等，搭配植物選用雪松、銀杏、淡竹、山櫻花、紫薇等，主要地被選用狗牙根、細葉麥冬、蔥蘭、紅花酢漿草等;壩后濕地區主要樹種選用垂柳、旱柳、金枝柳、水杉、池杉、杜鵑等，搭配植物選用泡桐、木芙蓉、黃荊、酸棗、連翹等，主要地被選用野菊、波斯菊、白三葉、細葉麥冬等，水生植物選用蘆葦、千屈菜、花葉蘆竹、美人蕉、荷花、睡蓮等，營造多樣化的水生生境。同時，通過在水庫北壩頭設置魚類增殖站，每年向壩址區投放當地品種的魚苗，豐富壩址區水生生物。

2 生態修復與水土保持比較

2.1 相同點

（1）生態修復與水土保持都能防治水土流失，具有較好的生態效益。出山店水庫壩址區生態修復措施中的栽種本土苗木地被、陡邊坡掛網噴播綠化防護、壩址區水系設置生態岸緣等，水土保持措施中的漿砌石排水溝、混凝土排水溝、排水土溝、直播種草、栽植各類喬木、栽植綠籬等，均能有效防治水土流失，減少水庫建設對周圍環境的破壞，具有較為顯著的生態效益。

（2）生態修復與水土保持都需要與周圍環境相協調。出山店水庫壩址區生態修復時，考慮大壩的安全性，不對其造成任何安全影響，和壩址區的泄洪設施、臨時導流設施、防汛道路、觀測監測設施等布置相協調，并與壩址區的自然環境、發展定位等相一致。水土保持同樣不妨礙樞紐的工程布置，并有助于提升樞紐布置的科學性和協調性，減少工程建設帶來的負面影響。

（3）生態修復與水土保持都包含自然和社會兩個層面。生態修復和水土保持的內涵均包括自然與社會兩個方面的內容。水土保持工程防治水土流失、涵養水源、發揮水土資源的生態效益和社會效益，支撐生產活動和社會公益事業，發展生產。生態修復的內涵也包括自然修復與社會修復兩個方面，生態修復不僅關注生態系統是否能恢復重建，而且關注生態修復后，新“生態”對社會經濟發展是否具有實際社會效益或價值[5]。生態修復與水土保持都是手段，發展生產，社會進步才是最終目的。

2.2 差異性

（1）概念不同。水土保持是防治水土流失，保護、改良與合理利用水土資源，維護和提高土地生產力，減輕洪水、干旱和風沙災害，以利于充分發揮水土資源的經濟效益和社會效益，建立良好的生態環境，支撐可持續發展的生產活動和社會公益事業[6]。從表象上看，水土流失就是水沖土跑，造成這種現象的根本原因是地表徑流的沖擊力大于土體的抵抗力，所以要達到水土保持，一方面要減少作為外營力的地表徑流的沖擊力，另一方面要增加土體的抵抗力，其基本原理主要有水土流失帶性規律、水沙平衡原理等。

生態修復是指在生態學原理指導下，按照可持續發展戰略思想，切實遵循自然生態經濟規律，充分利用當地的水、土、光、熱、生物等自然資源，依靠大自然的循環再生能力和人為干預快速恢復植被，控制水土流失，實現人與自然和諧相處[7]。生態修復的順利實施，需要生態學、物理學、化學、植物學、微生物學、分子生物學、栽培學和環境工程等多學科參與，生態修復嚴格遵循循環再生原理、和諧共存原理、整體優化原理和區域分異等生態學原理。

（2）治理原則不同。壩址區水土保持工程遵循的原則有因地制宜、分區防治;技術可行、經濟合理‘引;與主體工程相銜接，主體工程中已有的措施，不再布設;與周圍環境相協調，減少主體工程的負面影響。生態修復工程除遵循上述水土保持原則外，更加注重保護優先，自我調節，生態學與系統學、自然恢復與人為措施相結合，生物多樣性等原則。

（3）措施不同。實質上，水土保持的主要目的包括兩個方面，一方面是防止土被水沖走流失;另一方面是固土，對坡面土體加固而不易被水沖走。前者主要通過設置攔擋、排水、苫蓋等措施來解決，后者主要通過喬灌草種植措施來實現。出山店水庫壩址區水土保持措施有壩址區各防治分區表土的剝離、攔擋、苫蓋，工程管理區陡邊坡的掛網噴播防護，場區內的排水溝、綠化種植等。

生態修復的主要目的也包括兩個方面，一方面是生物，包括水生動物和水生植物;另一方面是生境，盡量塑造生境的多樣性，仿周邊原位的生態系統。所以生態修復措施主要包括動物修復、植物修復、物理與化學修復。出山店水庫壩址區的生態修復措施有塑造壩后水系、水形態的修復、土壤修復、生境塑造和生物多樣性修復等。

（4）治理目標不同。水土保持的目標是預防和治理水土流失，涵養水源。不僅在于控制和減輕水的破壞力，而且還要進一步迫使水的力學、物理、化學性質作用到生物循環中去，不斷提高土壤肥力和土地的生產力。

生態修復的目標是重建生態系統，并維持生態系統的多樣性和穩定性，生態修復的目標是更深層次的，達到范圍更廣、更微觀的功能恢復與新的平衡。生態修復工程突破了水土保持工程保水、保土和保肥（主要指氮、磷、鉀）的目標，把對構成生態系統的若干重要元素的治理擴大到對生態系統的全面保護、修復和重建，是針對整個生態系統的。

（5）效果評價指標不同。水土保持實施效果評價指標有水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防護率、表土保護率、林草植被恢復率、林草覆蓋率6項[8]。生態修復實施效果評價指標主要包括水文情勢、河流地貌形態、水體物理化學和生物群落多樣性等生態要素指標[9]，生態修復效果評價的指標更加全面。

（6）投入不同。出山店水庫工程壩址區水土保持概算總投資1 125萬元，其中工程措施225.81萬元，植物措施409.32萬元，施工臨時工程23.84萬元。出山店水庫工程壩址區生態修復工程總投資9 897.62萬元，其中壩址區生態修復6 557.95萬元。從投入對比可以看出，水土保持的投入較小，它是針對水土流失區域的直接投入行為，而生態修復的投入較大，投入是持續性的，范圍更廣。

3 結語

水土保持以預防水土流失、涵養水源為基本目標，難以滿足新時代水生態文明建設的需要，具有一定局限性。生態修復順應自然規律，更加注重大自然的力量，能充分發揮生態環境的自我修復能力[10]，不僅治理范圍廣，而且生態效果好。在水庫壩址區進行生態修復，不僅可以有效防治水土流失，而且可以從根本上解決水庫壩址區生態環境惡化的問題。

為響應當前生態文明建設的時代要求，水庫壩址區生態修復是水土保持工程建設的深化和發展，也是生態文明建設在水利工程中的具體體現，可以用生態修復措施逐步替代水土保持措施。在主體工程實施期，生態修復措施側重于防治水土流失;在主體工程完工后，工程建設對環境基本沒有干擾，此時的生態修復措施要更加注重對壩址區生境的營造，引導生態系統重構，逐步提升區域生態環境質量和生態系統穩定性。

參考文獻：

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[10] 周春火，劉士余，生態修復對防治水土流失的作用探討[J].安徽農業科學，2006，34（ 18）：4716-4717.

（責任編輯 呂艷梅）