城市平原區水土保持監測內容與指標研究

趙方瑩，李 璐，陸大明，鐘 莉

（1.北京圣海林生態環境科技股份有限公司，北京 100083；2.北京市水生態保護與水土保持中心，北京 100036）

水土保持監測是水土保持工作的重要組成和基礎，目前全國初步形成了水土保持監測網絡，水土保持監測點發揮了基礎監測作用[1]。《全國水土保持規劃（2015—2030 年）》批復中將水土流失動態監測作為重要任務之一，并要求對規劃實施情況進行跟蹤監測、督促檢查和考核評估。中央關于監測的一系列部署和安排，對水土保持監測工作提出了新要求、新任務，要加強監測點建設，健全完善監測網絡，提升監測能力和成果質量，充分發揮服務政府決策、補短板、強手段、水土流失預警、科研科普等作用，是當前水土保持監測發展的重要任務[2]。

根據北京建設“世界城市”的整體部署，《北京市水土保持規劃（2016—2030）》中明確提出，加強監測網絡建設，新建1 處平原徑流場。因此，建立類型齊全、布局科學合理的水土保持監測點是提升水土保持監測能力的必然要求，也是補監測短板、強監測手段的重要舉措，可以為首都水土資源可持續利用、生態系統可持續維護和經濟社會可持續發展提供支撐[3]。

1 項目區概況

1.1 自然概況

北京市總面積16 410 km2，地勢西北高、東南低，西部、北部和東北部三面環山，其中山區面積10 174 km2，占總面積的62%；平原自西北向東南緩緩傾斜，海拔高度20～60 m，最低處為通州區東南邊界，面積6 236 km2，占總面積的38%。北京市位于海河流域北部，有大清河、永定河、北運河、潮白河、薊運河五大河系。全市劃分為1 085條小流域，其中山區小流域576條、平原區小流域509條。

北京市屬大陸性季風氣候，春季干旱少雨、多風、蒸發強度大，夏季炎熱多雨、經常出現較大的東南風，秋季天高氣爽，冬季干燥寒冷、盛行偏北風。北京市多年平均降雨量585 mm，降水主要集中在6—9月，汛期降水量一般占全年總降水量的85%左右。根據北京地區工程地質分區資料，平原區土壤以褐土、潮土為主，區內最大凍土深80 cm。

1.2 城市平原水土流失情況

城市的開發建設帶來水土流失與生態問題。一方面，土地類型由農業用地轉化為建設用地，項目實施過程中使原地貌遭到損壞，建設工程土石方調配不合理等加劇了城市水土流失；另一方面，大面積的硬化地面阻斷了雨水下滲，城市排水造成壓力，地下水得不到有效補充，城市綠化面積小，雨水調蓄能力弱；再有，城市河道及公路邊坡的硬化，無法有效攔截、阻滯雨水徑流，污染物不能被土壤所吸附、凈化，不能形成完善的生態系統[4]。同時，城市建設工作中存在建管脫節情況，相對于前期的規劃管控更注重工程建設，也缺少對建設效果的后評估。

1.3 城市平原水土保持現狀

城市水土流失治理措施布局分為3 個階段：施工前，對項目建設區進行圍擋，剝離可利用表土，用于后期綠化覆土；施工中，布設臨時排水、沉沙池、臨時攔擋覆蓋等防護措施，合理調配使用土石方；運行期內，通過工程和植物措施相結合，有效控制水土流失，凈化水質，提高水資源利用率。

海綿城市建設的基本原則是規劃引領、生態優先、安全為重、因地制宜、統籌建設，在確保城市排水防澇安全的前提下，綜合采用工程和非工程措施，實現雨水的自然積存、滲透、凈化和可持續循環利用，提高水生態系統的自然修復能力，維護城市良好的生態功能。可以說，海綿城市理念是對城市水土保持工作的細化和提升。

城市水土保持通過控制雨洪利用綜合指標，與海綿城市理念相結合，采取設置透水鋪裝、下凹式綠地、生態排水溝、雨水花園、雨水調蓄池等措施，進行雨水排除、收集和利用，削減城市徑流，緩解城市內澇，節約水資源，改善城市生態環境；同時，城市河湖水系綜合整治中要保護自然溝道水文地貌特征，對已破壞的應采取生態修復措施，采用非硬質池底與生態駁岸恢復溝道縱向、橫向、豎向連通性，為水生動植物提供棲息或生長條件，并通過水生動植物對水體進行凈化。

2 水土保持功能區劃

根據全國水土保持三級區劃，結合北京市主體功能區特點，將全市劃分為地表水源涵養區、地下水源涵養區、城市徑流控制區及土壤侵蝕控制區4 個功能區[5]。

地表水源涵養區位于北京市北部和西部山區，面積6 322 km2，主要存在問題是水土流失和農業面源污染。

地下水源涵養區位于北京市山前和中心城外圍平原區，面積3 714 km2，主要問題是農村污水、生活垃圾及農業面源污染等問題，永定河、潮白河等流域存在風蝕、沙化土地，水土流失危險大。

城市徑流控制區主要分布在北京市中心城區，面積2 845 km2，區域內人為活動頻繁，原地貌破壞嚴重，硬化面積大，城市面源污染嚴重，防洪排澇能力有待提高。

土壤侵蝕控制區位于北京市西部及東北部山區，面積3 529 km2，區域內分布有崩塌、滑坡及泥石流易發區，存在裸露廢棄礦山，人為活動造成水土流失及面源污染。

北京市城市平原區水土保持信息，詳見表1。

表1 北京市城市平原區水土保持信息

3 監測內容

依據北京市水土保持功能區劃，平原區主要屬于地下水源涵養區和城市徑流控制區2個功能區。

在城市水土保持工作中，綜合使用滲、滯、蓄、凈、用、排等措施，有效減緩地表徑流，增加雨水下滲，攔截、阻滯泥沙及污染物，結合雨水調蓄設施實現城市平原區的雨水凈化及循環利用，既可以控制地表徑流，還能涵養地下水源，滿足地下水源涵養區和城市徑流控制區的建設要求。根據水土保持功能區特征，選擇常見、典型的措施作為主要監測內容，主要包括城市水土保持措施、河岸帶水土保持措施、農村水土保持措施、施工臨時水土保持措施4大類，具體措施有透水鋪裝、下凹式綠地、植被緩沖過濾帶、坡面生態防護工程、臨時覆蓋等多種措施。

通過實地監測，旨在準確評價北京市城市平原區不同水土保持措施的效果，以點帶面、綜合全面地評估目前城市水土保持工作中取得的成效，以此為依據加快北京市城市水土保持工作轉型發展，發揮好示范作用，最終達到從水土保持角度促進生態效益和社會效益協調提升的目的。

3.1 城市水土保持措施

城市水土流失主要是由城鎮化進程中人為活動的不合理所造成的。城市建設對原地貌以及植被損壞較嚴重，加劇了城市水土流失。大部分城市土地被建筑物、道路以及其他基礎設施所覆蓋，地表硬化使得雨水下滲受到阻礙，地下水無法得到有效的補充，從而對城市排水造成壓力。特別是在一些老城區，市政排水系統規劃和設計的水平較低，雨水集蓄面積較小，雨水調蓄能力較弱，雨季遇集中降水容易發生集中匯流，輕則沖刷道路路面，在路面及地勢低洼處形成積水，造成城市內澇，且產生大量淤積物；重則對河道造成沖擊，損毀河堤，對人民生命及財產安全造成嚴重影響。

城市水土保持是指在城市范圍內對人類活動和自然因素造成的水土流失而采取的一系列防治措施，能有效改善和恢復城市生態環境，是城市水土資源可持續利用和城市經濟社會可持續發展的保障。城市水土保持通過設置透水鋪裝、下凹式綠地、植草溝等措施促進雨水下滲，減緩徑流形成；設置小微濕地、滲井、滲溝等措施促進徑流下滲，減少市政排水管網運行壓力；設置蓄水池措施收集多余雨水，并將其回用為路面及綠地澆灑用水。從水土保持的角度來看，上述措施起到了蓄水保水的作用，而雨水的控制和利用不僅體現在水土保持措施設計方面，也是海綿城市理念的體現。

3.2 河岸帶水土保持措施

河湖水系是自然生態系統的重要組成部分。近年來，隨著城市建設的不斷開發，對水生態、水環境造成了不同程度的破壞，城市河湖水體污染和生態環境的惡化尤為明顯，對城市居民的生存環境和生活質量造成了直接影響。河湖生態治理過程中，由于缺乏對河湖功能、結構以及生態之間的系統分析和統一規劃，傳統的河湖治理理念和方式方法已不能滿足不斷發展的生態文明建設的需求。

河道邊坡是河流和陸地生態系統之間的一個過渡區域，是河流生態系統的重要組成部分，在水土保持、水體凈化、防洪行洪等方面具有重要的作用。長期以來，河道邊坡防護措施更關注岸坡的穩定性和安全性，多采用硬質護坡，包括混凝土護坡、漿砌或干砌塊石護坡、預制混凝土塊體護坡等形式。隨著社會經濟的快速發展，硬質護坡對生態環境帶來的不良影響逐漸顯現，水環境惡化的問題日益嚴重，直接導致水生生態系統的破壞。

河岸植被緩沖過濾帶可以有效控制河岸帶的水土流失和面源污染，極大程度地改善水環境，對河岸生態系統具有重要的作用。河岸植被緩沖過濾帶可通過植被覆蓋滯留、下滲、吸附、吸收和降解的過程促進泥沙沉降和截留地表徑流中的污染物，有效地控制污染物輸入水體，在水環境污染防治中發揮了重要的作用，被認為是防治面源污染的最佳管理措施。

河岸帶水土保持措施主要針對河道常水位以上的穩定土質邊坡，治理措施既可以確保河道邊坡的結構穩定，又能滿足生態及景觀要求，可采用坡面分級整地+生態植被毯+栽植喬灌、坡面分級整地+生態基材噴附+栽植喬灌、松木樁分級防護+栽植灌草、坡改平生態磚等防護措施。

3.3 農村水土保持措施

北京在建設都市型現代農業示范區的背景下，大力開展農業基礎建設、土地整治以及綜合開發工程，提升農業多功能性、生態景觀服務能力。

北京市平原區農田集中連片分布，農業用地主要包括耕地、果園和設施農業。由于使用化肥、農藥，環境污染中農業面源污染比例增加，氮、磷成為農業面源污染中的主要污染物，根據世界銀行報告，中國地表水中的氮、磷有超過50%都由農業面源污染造成。大田附屬的防護林和道路、溝渠的綠化普遍存在殘缺斷帶和植物種類單一的問題，限制了生態功能的發揮。針對以上問題，農田監測包括耕作方式、生物地埂措施效益監測，灌排水端的植草溝及下游植被緩沖過濾帶措施功能監測。

3.4 施工臨時水土保持措施

平原區生產建設項目的實施不僅會破壞原地貌和植被，導致區域植被覆蓋率下降，還會因為施工過程中的土方開挖、堆放、運輸等產生揚塵，導致周邊區域空氣質量下降、PM2.5濃度增加。

項目施工過程中未布設臨時水土保持措施或措施設置不當，雨季經雨水沖刷后形成的地表徑流排入市政管網，影響城市排水系統的正常運行，如遇暴雨天氣，可能造成項目周邊的積水無法順利排除，導致城市內澇災害的發生。

對于開發建設項目的常見的臨時水土保持措施主要包括針對堆土區域的纖維網、土工布苫蓋等臨時覆蓋措施和臨時攔擋措施，用于排導、收集地表徑流的臨時排水溝以及臨時沉砂池措施。

4 監測指標選取與體系構建

根據平原區不同類型水土保持措施的功能及效益，監測指標包括徑流、泥沙、水質、植被覆蓋率等方面，并且針對措施的主要功能，不同措施監測指標有所差異。通過工程措施、植物措施、臨時措施相結合，實現平原區水土流失全過程監測。監測內容與指標體系框架，如圖1所示。

圖1 監測內容與指標體系框架

5 小結

通過研究北京市城市平原區水土保持功能定位和水土流失特征，結合海綿城市建設要求，試探性地提出了以城市水土保持、河岸帶水土保持、農村水土保持、施工臨時水土保持4類措施為主要監測內容，徑流量、泥沙含量、植被覆蓋率、COD、SS、氨氮共6項監測指標的城市平原區水土保持監測指標體系。監測成果為北京市水土保持公報提供數據支撐，同時為北京市平原區水土流失預測預警、功能評價、效益評估、監督執法、綜合治理、規劃編制、標準制定等提供依據。

城市平原區的水土保持監測體系還屬于探索階段，需要開展大量研究工作進行不斷優化完善，以為全國城市平原區水土保持監測提供借鑒。