知识探索 | 流域山水林田湖草一体化治理与保护体系

gexiaofeng 措施案例 2018-10-24 227 0
北京市高度重视水土保持工作,20世纪80年代开始,以小流域综合治理为核心开展水土保持工作。

2003年以来,面对“水少水脏”问题,北京市提出了建设生态清洁小流域的治理思路并付诸实践,初步实现了山区小流域清水下山、净水入库的目标。

2010年以来,北京市开展了平原区和城乡接合部生态清洁小流域建设模式和技术体系的构建。随着水土资源对经济发展的约束日益增强以及生态环境形势日趋严峻,十九大明确提出推进绿色发展、着力解决突出环境问题、加大生态系统保护力度以及改革生态环境监管体制的生态文明建设要求。

北京市水土保持遵循国家生态文明理念,坚持并拓展生态清洁小流域建设路线,逐步探索流域山水林田湖草一体化治理与保护技术。    


1 基于小流域的山水林田湖草一体化治

理单元划分

治理与管理单元的划分是实现北京市开展山水林田湖草一体化工作的基础。借助地理信息系统GIS和遥感RS等技术手段,2000年北京市水土保持工作总站利用电子地形图组织开展了北京市山区小流域划分,分成了547条小流域单元;2008年采用1:1万DEM数据、高分航片数据等对山区小流域进行了修编;2010—2012年结合北京市第一次水务普查,利用1:1万DEM数据、1.0和0.4m分辨率遥感影像数据及水系、行政和道路等矢量数据,多家单位联合完成了全市(包含山区和平原)小流域的划分,共1085条。这项工作为北京市水土保持调查、规划、设计、治理与管理提供基础数据支撑,为开展以小流域为单元的山水林田湖草一体化修复提供了关键性底图。    

2 小流域生态调查、 评价方法与标准研究

开展小流域单元的生态调查,摸清山水林田湖草资源环境底数并诊断问题所在,提出治理目标与方向,是确定小流域科学治理与管理途径的重要环节。基于研究与实践成果,在2008年DB11 /T548《生态清洁小流域技术规范》中,首次提出了小流域调查与评价的体系化方法与标准,将小流域分为坡面、村庄和沟道等3个子单元,分别开展以水土流失和面源污染为核心的坡面调查、以村庄人居环境和污水垃圾等污染源为核心的村庄调查、以沟道水质和生态状况为核心的沟道调查,并建立由指示坡面、村庄和沟道生态状况的13项指标构成的生态清洁小流域评价标准。这套调查与评价方法在北京市得到了大范围的应用,指导了在建生态清洁小流域建设的前期工作,并被外省市借鉴和推广。此后,一些学者和管理者从不同角度细化或扩展了评价指标体系的研究[2-3],主要涉及水、土、生物、人和管理等5个方面,概括这些评价指标为表1所示。    



对小流域内的“水”即沟道生态状况的调查评价是流域调查评价的核心, 因为沟道是流域径流、 泥沙和污染物的汇集场所, 沟道调查评价不仅能反映沟道自身的问题与治理成效, 同时也能综合体现整个流域包括坡面和村庄的情况。 历时 5 年的中德合作“小型水体生态修复”项目, 借鉴欧盟水框架指令, 提出了基于河流生物、 水文地貌和水质全要素的山区河流生态监测与分级评价方法。 建立了河流水文地貌五级评价体系RASH, 从优至劣反映出人类对河流的不同干扰程度,显示人类对河流纵向连续性、 横向连通性和垂向渗透性的影响。 评价标准与方法物理意义明确、 操作方便, 有利于快速了解河流生态状况。

3 小流域山水林田湖草一体化治理措施

布局研究

生态清洁小流域建设从 2003 年提出以来, 逐渐确定了“三道防线”的治理思路, 并在《生态清洁小流域技术规范》中提出了山水林田路村一体化治理的要求, 其坚持流域综合治理的思路符合当下“山水林田湖草是一个生命共同体”“统筹山水林田湖草系统治理“的生态文明建设要求。 在此理念指导下, 北京市的小流域建设按照”生态修复区、 生态治理区、 生态保护区“的空间格局布设治理措施, 3 个区对应着流域从远山、 高山到浅山、 村庄, 再到河流沟道的递变, 存在着水土流失、农业面源污染、 村庄人居环境不良以及河沟道水生态退化等不同类型问题, 因地施策地布设坡地水土流失与面源污染防控措施体系、 村庄污染削减与人居环境提升措施体系以及河沟道修复措施体系, 集成为从上游到下游、 从岸上到水域的 21 项综合治理措施体系。
十八大与十九大以来,遵循国家生态文明建设理念,按照蔡奇书记“四抓五保”治水要求,以密云水库为代表的重要水源地的流域保护与治理为重点,探索提出基于中小流域的山水林田湖草一体化治理措施布局体系。在强化水源保护、生态要素综合修复的基础上,对水源地流域以三道防线为基础,强化了对农业面源污染控制和水库等水体水质保护,划分5个功能区并采取相应措施,5个功能区包括:

(1)源头坡地区以“保山”水土流失控制与水源涵养为主,重点强化生态清洁小流域建设和坡地经济林下水土流失治理,实现清水下山目标;

(2)缓坡农业面源污染防治区以“控田”为目标,依托美丽乡村建设加强农药化肥管理,结合荒山、台地与平原造林建设农田植被缓冲带;

(3)村镇区域以“减污、村美”为目标,重点围绕养殖污染分类管理、垃圾和污水处理等削减生活污染、改善人居环境;

(4)河沟道以“水清、河美”为目标,以恢复河沟道自然生态、增强河流自净能力与减少入库污    染负荷为重点;

(5)库区以“湖净”为目标,强调对水库库滨带长效管护机制的完善和实施。基于以上功能分区与措施布局,构建沟—河—库蓝网与农田—林地绿网交织保护与修复的山水林田湖草一体化修复体系。    

4 小流域山水林田湖草一体化治理关键

技术探索

面对北京山区面积大、局部仍存在较严重的水土流失现状,北京市采取以“保山”“控田”为目标的坡地水土流失与面源污染防治技术加以应对。在坚持传统适宜水土保持技术(如水平条、梯田与树盘)的基础上,根据区域土壤侵蚀特点,如板栗林下水土流失严重等,开展了关键技术研究。探索性研究了板栗林下水土保持措施,在坡度为主要特征的分区基础上,提出了工程、耕作与管理措施相结合的方式,如林草复合、林药复合、改进采摘机械及禁施农药辅以农户补贴等,提高了技术措施的落地性和有效性。针对因道路建设等开发建设项目造成边坡裸露、水土流失突出等问题,研究了生态护坡技术,筛选出20余种典型护坡措施,提出技术参数并实施示范建设、效果监测。发明性提出了“坡改平”生态砖,大大减少了工程边坡水土流失并发挥了其景观效果。    

针对社会经济快速发展带来的村镇污水、垃圾污染日益突出和下垫面快速硬化、沟渠雨洪排泄压力增大等问题,在小流域村庄及周边地区采取农村污水处理、垃圾分类与收集利用雨洪利用等措施,并开展村庄绿化美化,向“减污、村美”的目标迈进。研发了农村分散点源土地渗滤处理的农村污水处理技术。提出了适用于北京农村地区的厨余垃圾堆肥技术,采用好氧发酵工艺降解垃圾,实现垃圾减量和无害化,并回用到土壤中提高养分、促进作物生长,实现农村垃圾循环利用,有效解决农村垃圾污染问题。积极探索农村雨水利用技术体系,主要围绕村庄美化,并结合“渗、滞、蓄、净、用、排”等雨水利用技术[6],如发挥雨水调蓄利用功能的村庄坑塘整治技术,把下凹式绿地、植草沟及生物滞留池技术的村庄美化与植物配置技术进行集成。    

针对北京地区河流断流、水体污染及水生态退化,秉承“尊重自然、顺应自然、保护自然”的生态理念,开展了河流近自然治理的研究与探索。在中德合作“小型水体生态修复”项目中,借鉴欧盟治水理念,改变传统浆砌石混凝土治河技术,以恢复水体生态功能、改善水质、保障防洪与提升景观价值为目标,建立了防洪空间扩展、河流连通性恢复、河流水文地貌修复以及休闲亲水条件改善等关键技术在内的河流近自然治理技术体系。对怀九河和怀沙河的生态修复继续遵循并拓展“近自然”的理念,提出了以营造“水清、岸绿、鸟鸣、鱼跃”健康河流湿地生态系统为修复目标,系统建立河流水系连通、生物栖息地恢复、生物恢复、水面恢复及水质改善及节点景观提升等五大类生态工程。针对浆砌石护岸、挡墙阻断河流侧向水力和生物连续性的问题,改造硬质挡墙,恢复植被,连通水域、岸滨和农田,修复横向连通性。改造拦河坝,形成缓坡式散水坝,连通上下游,修复纵向连通性,促进鱼类洄游及其他水生动物生存繁衍。综合应用自然块石、木桩和植物等多样化本土材料,修复原有破损、单一岸线,形成多孔隙、多形态以及适宜水生动物栖息繁衍的自然水域岸带,修复水陆交错带。修复河床,恢复湿地多样环境和自然形态,形成深潭、浅滩、溪沟和河心滩等变化生境,为鱼类和底栖等生物提供稳定且多样的栖息场所。恢复湿地水域植物和河岸乔—灌—草的地带性分布,提高植被和生境多样性,促进鸟类、底栖和鱼类多样性恢复。对直排入河的养殖污水和生活污水进行拦截、净化,改善河道水质。结合植被恢复并适当建设汀步、景观小品等提升景观,创造亲水空间,提供水边散步、戏水环境,提升河流环境品质。    
水库、湖泊与塘坝等水域是流域径流、泥沙和营养物等汇集的最终场所,对“湖净”保障技术的研究是山水林田湖草一体化修复的重要环节,其中入库口湿地修复、库滨带保护与管理、底泥疏浚及监测预警技术等是研究重点。官厅水库治理采用了表流潜流复合型湿地构建、库滨塌岸生态治理、库滨林草缓冲带建设以及底泥环保疏浚等技术,改善了库区水质与生态环境。在密云水库保护修复中构建了“四位一体”大型水源地综合保护治理体系,特别对库区实施封闭管理,包括退耕禁种、清退养殖场与围网措施等,在库滨实施“一环”乔灌草植被缓冲带建设,建立生态补偿机制,建立水源地突发事件应急预警防控体系,实现对大型水源地的全方位保护。对于较小型的水库或其他水域,入库口湿地或渗滤型散水坝等生态技术,以及强化库滨缓冲带的修复与保护,将是保障水域水质的有效措施。    论

立足于北京市水土保持特别是小流域治理实践,通过对小流域治理单元划分、调查评价标准制定、流域治理措施布局和生态修复技术等研究的梳理,总结了北京市在小流域山水林田湖草一体化治理过程中所做的探索。在此基础上,对未来时期北京市小流域建    设的技术研究提出如下建议。

(1)加强基础研究,强化基于模型的流域产汇流分析与污染负荷评价,定量化诊断流域问题,对流域措施布局及其效果给出预测与评估。

(2)完善流域生态调查评价方法与标准体系的研究,借鉴小型水体生态调查和评价的方法体系,由河、沟扩展到流域,系统考虑山水林田湖草生态要素,制定调查方法与评价标准。

(3)落地生态理念,重点围绕河(沟)近自然修复、经济林下水土流失控制、面源污染防控、农村生活生产污染削减及资源化利用等技术,提出适用条件与技术参数,形成北京地区可推广应用的流域山水林田湖草一体化修复技术手册。

(4)持续跟踪流域治理,开展长期监测与评价。 

文章来源: 《北京水务》2018 年第 3 期论文《北京市小流域山水林田湖草一体化治理体系研究》

作者:

常国梁 叶芝菡 薛万来 张耀方
(北京市水科学技术研究院 100048)

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