北京市平原區(qū)砂石坑綜合治理利用思路

楊鳴嬋 姜其貴

(1.北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 北京 100048;2.北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 北京 100045)

1 前言

北京市平原區(qū)位于燕山南麓,由永定河、潮白河、溫榆河及拒馬河等河流在沖洪積作用下形成,巖性由砂、礫石、卵石和黏土構(gòu)成。據(jù) 2007年現(xiàn)狀調(diào)查,北京市平原區(qū)的砂石坑為多年來挖沙遺留,基本上處于無序管理狀態(tài)。現(xiàn)狀有的砂石坑內(nèi)回填了垃圾;有些地方的污水直接排到了砂石坑中;有的固體廢棄物回填占用了規(guī)劃為蓄洪區(qū)的砂石坑的蓄洪容積。這些情況威脅了北京市空氣質(zhì)量安全、水質(zhì)安全和防洪安全,妨礙了北京市的環(huán)境景觀并與首都蓬勃發(fā)展的面貌極不相稱。因此,對北京市平原區(qū)的砂石坑進(jìn)行全面的調(diào)查研究,利用現(xiàn)有的砂石坑同城市建設(shè)中的防洪、排水和生態(tài)、景觀建設(shè)結(jié)合起來,砂石坑的綜合治理利用是非常必要的。

2 砂石坑現(xiàn)狀調(diào)查及影響評價(jià)

2.1 砂石坑現(xiàn)狀調(diào)查

2007年對北京平原區(qū) 14個(gè)區(qū) (縣)的砂石坑進(jìn)行了調(diào)查,坑深大于 2m,面積大于 1000m2的砂坑 (包括黏土坑)約有 509個(gè),坑口總面積36km2。砂石坑現(xiàn)狀處置利用方式、土質(zhì)及回填情況見表 1。

表1 砂石坑現(xiàn)況

2.2 砂石坑現(xiàn)狀影響評價(jià)

(1)對大氣環(huán)境質(zhì)量的影響。由于采砂、土壤和植被均被破壞,砂石坑內(nèi)地表物質(zhì)疏松,砂石裸露,容易造成土壤的侵蝕和風(fēng)化,并進(jìn)一步導(dǎo)致風(fēng)沙揚(yáng)塵。經(jīng)采用美國 AP—42模型對砂石坑現(xiàn)狀進(jìn)行模擬計(jì)算,北京平原區(qū)砂石坑靜態(tài)揚(yáng)塵排放因子在 1.2～20.3t/(km2?a),動態(tài)揚(yáng)塵排放因子在 19～121t/(km2?a),低值發(fā)生在房山區(qū),高值發(fā)生在昌平區(qū)。按此計(jì)算砂石坑土壤塵 PM 10排放總量為 2140t/a。通過空氣質(zhì)量傳輸模擬計(jì)算了砂石坑現(xiàn)狀塵源對市區(qū)空氣質(zhì)量 PM10年日均濃度的貢獻(xiàn)為 0.451μg/m3,占標(biāo)準(zhǔn)限值的 0.45%。雖然從全年平均看,砂石坑塵源對市區(qū) PM 10年日均濃度的影響并不大,但由于砂石坑揚(yáng)塵主要發(fā)生在春、冬季節(jié),是局地?fù)P沙的重要來源,是北京沙塵暴的塵源之一。所以,砂石坑對局地?fù)P沙的作用不容忽視。

(2)回填物對地下水水質(zhì)的影響。經(jīng) 2007年現(xiàn)狀調(diào)查,北京平原區(qū)有垃圾直接回填的砂石坑約占 12%左右。主要是生活垃圾和建筑垃圾,極少數(shù)回填有工業(yè)垃圾。砂石坑回填物對地下水的影響主要是回填物中的污染組分隨著滲濾液滲入含水層所致。生活垃圾場周圍地下水中總硬度、溶解性總固體、氯化物、氨化物、硫酸鹽、氨氮、COD、揮發(fā)性酚類、總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)等多項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo),物別是氨氮、細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)達(dá)上百倍。建筑垃圾如渣土、碎石塊、混凝土塊、瀝青塊等造成地下水中的 NO2—N,NO3—N和硫酸根離子含量高。沒有任何防護(hù)措施的垃圾回填對供水安全造成嚴(yán)重威脅。

(3)對生態(tài)系統(tǒng)的影響。多年來,砂石坑開采基本沒有采取 “邊開采,邊治理”的模式,所遺留下的砂石坑對其周邊的生態(tài)系統(tǒng)有著顯著的負(fù)面影響,最直接的體現(xiàn)就是植被的破壞,結(jié)果造成砂石坑表層土壤和植被基本喪失殆盡,而砂質(zhì)貧瘠的土壤、高陡的邊坡等惡劣的自然條件基礎(chǔ)使植被難以快速自然生長,恢復(fù)困難。從而導(dǎo)致砂石坑周圍甚至更大范圍內(nèi)生物多樣性的減少和生態(tài)平衡的失調(diào)。

(4)對城市景觀的影響。有些砂石坑位于居民區(qū)、交通道路等可視區(qū)域內(nèi),留給城市的只是裸露的砂石和消失的綠色植被,與城市其他區(qū)域的環(huán)境形成很大的反差,破壞了城市景觀的完整性和美感。嚴(yán)重影響了首都的形象和風(fēng)貌。

(5)其他影響。開采后的砂坑處于棄置荒廢狀態(tài),導(dǎo)致土地沙化、水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重。一些亂采盜采活動破壞了耕地,另外,隨著城市的發(fā)展,還有部分砂坑已位于規(guī)劃建設(shè)區(qū)內(nèi)。

3 砂石坑功能的科學(xué)定位與治理思路

3.1 功能定位

為了解決砂石坑現(xiàn)狀存在的問題及對大氣環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境景觀、地下水質(zhì)等各方面的影響,從砂石坑的自然生態(tài)屬性 (包括水文條件、地質(zhì)條件及生態(tài)現(xiàn)狀等)、社會經(jīng)濟(jì)屬性 (包括位置以及利用現(xiàn)況)兩個(gè)方面逐個(gè)進(jìn)行分層的分析和判別,結(jié)合北京市總體規(guī)劃和土地利用規(guī)劃、區(qū)域防洪規(guī)劃等專項(xiàng)規(guī)劃,進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃功能定位。規(guī)劃主導(dǎo)功能分為雨洪調(diào)蓄、生態(tài)景觀及儲備用地 3大類砂石坑,見圖 1、表 2。

圖 1 砂石坑規(guī)劃功能定位

(1)雨洪調(diào)蓄類砂石坑。依據(jù) 《北京城市總體規(guī)劃》、11個(gè) 《新城規(guī)劃》及 《溫榆河綠色生態(tài)走廊規(guī)劃》等有關(guān)流域、河道的防洪整治規(guī)劃,規(guī)劃為蓄洪功能的砂石坑本次仍維持其蓄洪功能。本次對洪水增加較大流域,臨近河道、有較大面積和深度的砂石坑,優(yōu)先考慮規(guī)劃作為蓄滯洪區(qū),以減輕下游的防洪壓力。

依據(jù)各區(qū) (縣)的雨洪利用工程現(xiàn)狀及規(guī)劃,根據(jù)砂石坑位置和建設(shè)條件并考慮各區(qū) (縣)的需求,從水資源利用角度,規(guī)劃雨洪利用砂石坑。

(2)生態(tài)景觀類砂石坑。臨近居民區(qū),面積較大,土質(zhì)較好的砂石坑,優(yōu)先規(guī)劃作為景觀生態(tài)砂石坑,建設(shè)為公共綠地、公園。遠(yuǎn)離居民區(qū)和城市道路,受人為干擾較少的砂石坑,優(yōu)先規(guī)劃進(jìn)行自然生態(tài)恢復(fù)砂石坑。

(3)儲備用地類砂石坑。依據(jù) 《北京城市總體規(guī)劃》和 11個(gè) 《新城規(guī)劃》,位于規(guī)劃建設(shè)用地和基本農(nóng)田區(qū)域的砂石坑,功能定位仍服從于上述規(guī)劃,規(guī)劃作為儲備用地類砂石坑。

北京平原區(qū)砂石坑主導(dǎo)功能規(guī)劃定位詳見表2。

3.2 治理思路

3.2.1 雨洪調(diào)蓄類砂石坑

包括蓄滯洪水和雨洪利用兩類砂石坑。39個(gè)蓄洪砂石坑規(guī)劃為 13個(gè)蓄洪區(qū)。其中原規(guī)劃確定9個(gè)蓄洪區(qū),即:北沙河流域的南口蓄洪區(qū)、東沙河水上公園、沙溝河蓄洪區(qū)、高崖口溝支溝蓄洪區(qū)、白羊城溝蓄洪區(qū)、鄧莊河蓄洪區(qū),小中河流域的宋莊鎮(zhèn)蓄洪區(qū),涼水河流域的三海子蓄洪區(qū)和北京西郊的阜石路蓄洪區(qū)。本次規(guī)劃新增 4個(gè)蓄洪區(qū),即:白浪河流域的白浪河蓄洪區(qū)、雁棲河流域的沙河蓄洪區(qū)、北沙河流域的辛店一道河蓄洪區(qū)和北小營西河蓄洪區(qū)。

表2 砂石坑主導(dǎo)功能規(guī)劃定位

初步規(guī)劃雨洪利用砂石坑 93個(gè),現(xiàn)狀總面積500萬 m2,總?cè)莘e 5500萬 m3。綜合整治后可用于地下水回補(bǔ)、農(nóng)田灌溉及生態(tài)景觀用水等。

3.2.2 生態(tài)景觀類砂石坑

(1)生態(tài)景觀自然恢復(fù)。規(guī)劃為自然生態(tài)恢復(fù)的砂石坑 75個(gè),占 15%,其遠(yuǎn)離居民區(qū),受人為活動干擾較少。遵循 “近自然恢復(fù)”的規(guī)劃理念。

在對坑內(nèi)進(jìn)行初步的清理和簡單平整后,根據(jù)砂石坑土質(zhì)的不同,進(jìn)行必要的土壤基質(zhì)改良。再按照固氮植物——先鋒草本—灌木—喬木的演替順序依次進(jìn)行植物配置,之后由植被自然生長,形成荒野型植被,并盡量避免人類活動的干擾。

(2)公共綠地與公園。規(guī)劃定位為公共綠地與公園的砂石坑 60個(gè),占 12%。其靠近居民區(qū),應(yīng)在恢復(fù)自然植被覆蓋的基礎(chǔ)上進(jìn)行景觀美化,建設(shè)休閑、觀賞場所。

回填復(fù)綠是應(yīng)用較廣的一種對廢棄坑塘進(jìn)行綜合利用的方式。回填物主要為開展城市建設(shè)產(chǎn)生的無生活垃圾和無其他污染的建筑渣土。回填深度應(yīng)在距地面 3m以內(nèi) (覆土后 2m以內(nèi)),以保證綠色景觀的可視性。再采用客土改良法改善土壤基質(zhì)條件。選種蒲公英、山桃、迎春、木蘭等形態(tài)色彩各異、具有良好景觀效應(yīng)的草本、木本植物,構(gòu)造多樣、美觀的喬、灌、草復(fù)合植物群落。營造自然植物群落景觀。

對于規(guī)劃為街心花園、公園的砂石坑,還應(yīng)配以步道、坐椅、回廊等設(shè)施,進(jìn)行景觀格局的構(gòu)造。應(yīng)定期養(yǎng)護(hù),維持健康良好的生態(tài)系統(tǒng)和優(yōu)美的景觀。

3.2.3 儲備用地類砂石坑

規(guī)劃主導(dǎo)功能定位為儲備用地的砂石坑共有222個(gè),占砂石坑總數(shù)的 43%,儲備類砂石坑進(jìn)行回填后納入城市建設(shè)用地或基本農(nóng)田,根據(jù)城市總體規(guī)劃和基本農(nóng)田保護(hù)需要進(jìn)行相應(yīng)的利用。

3.2.4 砂石坑回填地區(qū)地下水污染治理及防護(hù)

(1)地下水污染治理。本次調(diào)查的砂石坑約有43%位于地下水源防護(hù)區(qū)和補(bǔ)給區(qū)內(nèi),其中約有4%(砂石坑總數(shù)的 4%,下同)現(xiàn)狀有垃圾填埋。首先,必須將位于地下水防護(hù)區(qū)和補(bǔ)給區(qū)內(nèi)的所有垃圾進(jìn)行清理。再對已造成地下水污染的回填砂石坑先清除污染源,進(jìn)而控制污染的擴(kuò)散,然后進(jìn)行治理。污染的控制主要采取流場控制法、頂部防滲屏障法等。

(2)地下水防護(hù)。本次調(diào)查的砂石坑約有27%位于地下水天然防污性能極高和較高區(qū)。雖然區(qū)域地下水防護(hù)條件較好,土層凈化能力較強(qiáng),但垃圾回填對地下水有潛在的危險(xiǎn)。仍需要對垃圾及時(shí)清理,對地下水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。

本次調(diào)查的砂石坑約有 39%位于防污性能較低區(qū)、極低區(qū)。其中 6%有垃圾回填,成為地下水的主要污染源。因此,正在運(yùn)營的垃圾直接填埋場應(yīng)立即關(guān)閉,并作好污染控制和治理。已填埋的垃圾場應(yīng)盡快采取措施治理。

4 砂石坑綜合治理利用效益與效果

(1)砂石坑規(guī)劃利用為蓄洪區(qū),可減輕下游地區(qū)防洪排水壓力,可與水庫、河岸筑堤、河道疏浚整治等工程措施結(jié)合起來,共同構(gòu)筑北京市的防洪安全體系。首都的安全防洪不僅具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益,更具有重大的政治意義。

(2)利用廢棄的砂石坑建設(shè)雨洪利用工程可用于回補(bǔ)地下水、農(nóng)業(yè)灌溉等,可有效利用水資源,緩解水資源供需矛盾,提高水資源對經(jīng)濟(jì)社會的保障能力。

(3)綜合整治后的砂石坑具有蓄水固土,調(diào)節(jié)微氣候,保護(hù)生物多樣性,景觀美化等生態(tài)、景觀效益。綠色植物覆被對于降低噪音污染也能起到一定的效果。

(4)規(guī)劃實(shí)施后,砂石坑塵源對砂石坑局部PM 10年日均濃度的貢獻(xiàn)較現(xiàn)狀有顯著下降,由現(xiàn)狀的 0.451μg/m3下降為 0.011μg/m3,下降幅度為97.6%。顯著改善局部大氣質(zhì)量。

(5)結(jié)合砂石坑各類功能的整治,對坑內(nèi)回填垃圾進(jìn)行及時(shí)清理,并及時(shí)采取相應(yīng)的措施防止地下水繼續(xù)污染,保護(hù)地下水水質(zhì)。

5 結(jié)語

通過大量的現(xiàn)狀調(diào)查,摸清了北京市平原區(qū)砂石坑的分布與利用狀況,分析了砂石坑對大氣質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)及景觀環(huán)境的影響及砂石坑回填物對地下水水質(zhì)的影響等。以現(xiàn)狀為基礎(chǔ),以相關(guān)規(guī)劃為依據(jù),理清各類砂石坑與周邊土地利用、城市防洪、地下水質(zhì)保護(hù)、城市景觀生態(tài)的相互關(guān)系,明確砂石坑的主導(dǎo)功能定位,提出了以砂石坑雨洪調(diào)蓄、生態(tài)景觀建設(shè)及地下水水質(zhì)保護(hù)為主的規(guī)劃治理利用思路。砂石坑的整治也將促進(jìn)城市的健康和可持續(xù)發(fā)展。