寧都縣小布鎮鉤刀咀生態清潔小流域工程設計研究

張利超，劉 艷，喻榮崗，李高峰，符廣東，宋月君，劉 昭，涂安國，徐愛珍

(1.江西省水土保持科學研究院/江西省土壤侵蝕與防治重點實驗室，江西 南昌 330029；2.江西農業大學 國土資源與環境學院/江西省鄱陽湖流域農業資源與生態重點實驗室，江西 南昌 330045；3.寧都縣水土保持局，江西 寧都 342800)

小流域既是地理結構單元，也是生態經濟單元與資源開發利用管理單元。因此，開展以小流域為單元的農業資源綜合開發利用是促進當地經濟社會可持續發展的有效途徑[1-2]。生態清潔小流域作為傳統小流域綜合治理的新發展，是小流域綜合治理的深化與提升。隨著國家生態文明戰略的提出，作為小流域生態建設重要組成部分的生態清潔小流域建設方興未艾[3-4]。生態清潔小流域建設與傳統小流域綜合治理在思路、理念、目標、措施等各方面都有不同[5]。相對于傳統小流域綜合治理，生態清潔小流域建設具有建設內容更加豐富、防治措施更加完善、防治成果更加集成的特點[6]。因此，相對于傳統小流域綜合治理，對生態清潔小流域規劃設計的要求標準將更高。如果規劃設計不符合實際或者難以實施，生態清潔小流域建設將難以取得預期的成效。按照水利部黨組“補短板、強監管”水利改革發展總基調要求，圍繞新時代水土保持工作總的思路和目標，當前和今后一個時期內，“治理補短板”是重點要抓好的四個方面的工作之一[7-8]。因此，在今后開展生態清潔小流域建設過程中，做好規劃設計并真正實地實施是一個需要著重注意的“治理補短板”問題。

江西是我國水土流失較為嚴重的省份之一，雖然多年的水土保持工作取得了巨大成效，但水土保持生態建設工作依然任重道遠[9-12]。以已連續開展了30多年水土流失綜合治理工作的國家級水土流失重點治理縣寧都縣為例，根據第一次全國水利普查江西省水土保持專項普查成果，以及《第一次全國水利普查水土保持情況公報》《江西省第一次水利普查公報》《江西省水土保持公報(2013)》，寧都縣水土流失面積與嚴重程度在贛南地區高居首位，在江西省也屬于前列[10,13-14]。從2013 年8 月起，黨中央、國務院確定水利部對口支援寧都縣，水利部從組織領導、規劃編制、項目建設、水利改革、人才培養等多方面加快推進，寧都縣水土保持工作取得了明顯進步與顯著成效。寧都縣正在積極推進水生態文明建設，努力探索小流域綜合治理新模式與新方法，扎實推進生態清潔小流域建設[13-14]。

寧都縣鉤刀咀(同勾刀咀)生態清潔小流域自創建以來，把小流域綜合治理與水生態文明建設結合起來，以科技創新為支撐，按照“科技推廣、觀光休閑、產業發展、科普教育”為一體的理念，以“整體設計、分步實施、多業并舉、滾動發展”的思路，在綜合治理水土流失的同時，抓住水利部對口支援寧都縣的機遇，根據《國家水土保持生態文明清潔小流域建設工程評定標準》的要求，立足贛南，展望全國，高起點定位、高標準建設、高質量實施，尤其是按照水土保持“治理補短板”的要求，突破并創新技術服務方式，扎實有效地開展了水土保持技術承包與駐點服務及工程設計，補前期規劃方案之短板，科學布置各項水保措施，不斷提高水土保持科技水平，走出了一條科技興水保的路子。目前，生態清潔小流域建設已獲得顯著的生態效益、經濟效益和社會效益，得到了各級主管部門和社會各界的高度評價和充分肯定[13-14]。

1 小流域區位及概況

鉤刀咀小流域位于江西省贛州市寧都縣西北部的小布鎮境內，距縣城60 km，交通便利，昌韶高速穿境而過，所處的小布鎮是寧都縣也是贛州市最早的邊陲建制鄉之一。鉤刀咀小流域土地總面積48.78 km2，屬山地丘陵地貌，整體地勢北高南低，中間有狹長山間河谷盆地，周邊山地環繞。流域土壤成土母質以花崗巖類風化物為主，土壤類型主要有紅壤和水稻土。該小流域在水土保持區劃中屬贛南山地土壤保持區[9]，土壤侵蝕類型為水力侵蝕，侵蝕形態以面蝕為主。外業調查結果顯示，該流域水土流失面積 13.38 km2，占土地總面積的 27.43%，流域平均土壤侵蝕模數約1 000 t/(km2·a)，年土壤侵蝕量約4.89萬t，水土流失以輕度為主。截至2016年底，流域內總人口為6 385人，其中農村人口5 697人，貧困人口739人。小流域農業生產以種植業為主，主要為糧食作物，經濟作物主要有花生、大豆、西瓜等，經濟林主要有茶、油茶等[13-14]。

小流域地處鄱陽湖水系贛江源頭保護區，具有氣候溫和、光照充足、雨量充沛、四季分明、無霜期長等特點，屬亞熱帶濕潤季風氣候區。多年平均降水量為1 566.7 mm，多年平均徑流深 1 032 mm，降水年內分配不均， 4—6月降水量約占全年降水量的 49.8%，且多以暴雨形式出現，10 年一遇 24 h最大降雨量 214.3 mm，年最大降水量為 2 438.9 mm，主汛期降水量789 mm。區域內溪流縱橫，地形地貌有利于地表水匯集，地表水資源較為豐富，但8—11 月常高溫少雨，伏旱、秋旱較為嚴重。

2 小流域存在問題

2.1 生態環境問題

鉤刀咀小流域是寧都縣小布鎮飲用水水源地，局部植被覆蓋不佳，少部分區域尚有疏林地、荒山荒坡，需進一步加強生態自我修復。

2.2 清潔生產問題

(1)大部分農田分布在河道兩岸，且部分農田田埂存在水毀、垮塌現象，而小流域內年化肥、農藥施用量較高，易造成面源污染，影響水體水質。

(2)經果林建設標準不高。項目區以發展油茶、茶種植為主，但園區雨水集蓄排系統和植生工程缺乏、生產道路不平整，影響小流域生態環境，不利于園區油茶、茶產量與品質提高。

2.3 人居環境問題

(1)宜水發展不夠。村內以水為中心軸線開展建設，硬化面積過多，致使村內滲水、滯水、蓄水、排水能力較弱；溝(河)道人工痕跡明顯，缺少魚游生物棲息的生態場所和村民親水嬉戲的親水設施。

(2)污水直排問題。村內排污口分散，雨污合流直接排入支河道，在簡單的植物措施處理后排入主河道，影響下游水質。

(3)水文化挖掘不足。雖開展了以水為主題的系列展板宣傳，但不夠系統，未能起到很好的科普宣傳效果。

3 前期規劃方案存在問題與項目由來

前期的規劃方案只停留于效果圖，深度不夠，規劃方案內容多數未能實地實施，為了避免再次出現規劃方案與實際不符、脫節等問題，真正推進該小流域的生態建設與“國家水土保持生態文明清潔小流域建設工程”的創建，按照水利部關于水土保持“治理補短板”的要求，突破傳統，創新服務方式，開展了鉤刀咀生態清潔小流域技術承包與駐點服務及工程設計，實現了設計與施工全階段有效的技術支撐服務。其中，水保技術承包與駐點服務項目以外業施工技術為主，《寧都縣小布鎮鉤刀咀生態清潔小流域工程設計》以內業施工圖工程設計為主，通過邊設計、邊施工、邊總結、邊修正、再實施等全系列技術支撐，努力將小布鎮鉤刀咀生態清潔小流域打造成為“國家水土保持生態文明清潔小流域建設工程”。這一系列工作均得到了建設單位的高度評價和充分肯定。

4 典型工程設計

針對前述小流域存在的問題，按照“山水林田湖草”系統治理理念，根據全省水保生態建設事業長遠發展的重要基礎性支撐研究成果——《江西省水土保持區劃及防治布局研究》[9]，以小流域內已實施的科研課題研究成果為支撐，重點應用理水控污新技術(將水肥一體化節水減肥灌溉技術、坡面水系調控與農林面源污染水土保持防控技術和農村生活污水生態處理技術等關鍵技術進行集成，構建基于流域綜合治理的“源頭調控—途徑阻截—終端修復”理水控污全過程控制技術體系)、生態清潔小流域生態服務價值量化評價方法、經果林下多功能植物篩選及應用技術、水土保持重點工程圖斑信息精準快速化識別技術、鄉村河道近自然治理與水生態修復技術等關鍵技術，對小流域各專項生態清潔工程進行有效設計。

4.1 水土保持科普廊道

4.1.1 現狀及存在問題

(1)場地為斜坡，采用植被和漿砌石進行邊坡防護，現有植被包括櫻花、垂柳與狗牙根草皮，土壤沖刷致養分流失嚴重，植被長勢不良且層次較單一，較難形成穩定的濱岸植被生態帶。

(2)此段位置比較重要，是參觀游覽的主要河段，護岸景觀景色單一，不能滿足觀賞要求。

(3)裁彎取直的漿砌石護岸過于生硬，觀賞效果欠佳；中下游河段水質受生活污水影響，水質變差。

4.1.2 工程設計

(1)林草工程是小流域治理中極為重要的措施，是一項根本措施[15]，故沿河岸種植具有優良水土保持特性的鄉土植物，形成喬灌草立體配置，有效保持水土，使枯水季至豐水季均有景可看。

(2)注重觀花、觀果水土保持植物的應用，多類型搭配，形成護岸水土保持植物科普廊道。

(3)設置根箱、植物科普牌、景墻、水土保持知識科普牌等景觀展示設施，進行水土保持知識科普。

(4)在河道邊建設水生植物浮島，提升鄉村河道近自然化治理與水生態修復技術水平，以利于有效改善水質。

4.2 心湖水景公園

4.2.1 現狀及存在問題

此地塊一側臨路，三面被民居包圍，呈口袋狀；地勢低洼，長期積水致野草叢生，現狀用地為荒草地，目前有部分居民在地塊上進行蔬菜種植。存在以下問題亟待解決：

(1)荒草叢生的現象嚴重影響鄉鎮面貌。

(2)地勢低洼，長期蓄積雨水，土質不良。

(3)此處屬于居民密集區，周邊缺少較大規模的污水收集池。

(4)除河道周邊外，居住區域缺少可供娛樂休閑的公園用地。

4.2.2 工程設計

(1)結合該地塊的性質和區位，全面考慮居民的實際需求，將其改造成“心湖”水景公園，即兼具污水收集凈化功能的生態水景公園。

(2)公園內設置景觀亭、小廣場、游步道和綠化美化景觀設施等，為居民提供一處多功能休閑空間。

(3)生活污水先進行設備凈化，達到排放標準再入湖。

4.3 生態護岸

遵從水生態文明理念，在充分考慮安全穩定的前提下，主要考慮生態護坡模式。小布河上游小布巖茶茶廠旁邊一段河堤安全穩定，主要考慮生態護坡及景觀效果。因此，其工程設計采取了以下模式：

(1)拋石固基+香根草草帶護坡。先對河道坡腳進行拋石處理，目的是護腳固基。拋石的寬度和厚度根據現場實際情況處理；在中上坡面種植香根草植物籬帶(兩排草帶間距約 40 cm)，以降低風浪爬高，并起到水土保持和覆綠的效果。香根草屬于禾本科多年生草本植物，其抗逆性強、適應性廣、速生快長、生物量大、根系發達，同時還是很好的水陸兩棲植物。

(2)松木樁固基+香根草草帶護坡。將直徑為200～250 mm的松木樁底部削成錐形，進行防腐處理，打入土后，再開挖邊緣土方。根據施工現場的情況，松木樁高度與直徑應協調，并保證木樁的平直度、穩定度，以及景觀效果。

(3)生態袋護坡。生態袋是用聚丙烯或者聚酯纖維為原料制成的雙面熨燙針刺無紡布加工而成的，具有抗紫外線、抗老化、無毒、不助燃、裂口不延伸等特點，保質期長，并且適合植物生長。生態袋堤防護坡技術是在生態袋中裝土，用扎帶等方式捆扎好，通過有序地放置或用連接扣連接等方式，形成生態擋土墻，一方面通過在袋體上或袋體中種植植物，滿足堤防綠化、美化環境的需要，另一方面可以起到邊坡防護的效果。

(4)抗沖植草毯護坡?？箾_毯除了具有提高岸坡的穩定性、防治水土流失等工程措施所具有的功能，還具有成本小、工程量小、環境景觀協調性好、適應性強等優點。毯中提前準備好混合草籽，使草籽和復合纖維織物成一體化，在草籽發芽成活前對一時的漲水具有一定程度的耐流性。復合纖維織物是從坡頂到坡腳連續的結構，兩端被固定，對流水的抵抗性強。

4.4 門塘連通

4.4.1 現狀及存在問題

(1)門塘周邊村莊居民產生的生活污水及附近茶園的面源污染物，在降雨沖刷下匯集于門塘中，導致門塘水質變差。

(2)現有門塘多為獨立的水域，水體自凈能力較差，污水難以得到有效凈化，影響人居環境。

(3)門塘周邊雜草叢生，滋生蚊蟲，景觀效果差。

4.4.2 工程設計

(1)根據現場實際情況進行門塘清淤，清理深度30 cm左右。

(2)將門塘水系進行連通。根據現場常水位線采取鋼筋混凝土管進行水系連通，出水口布設自然跌水，同時對出現滲漏的塘壁進行防滲處理。

(3)適當種植能凈化水質且兼具觀賞價值的水生植物，如美人蕉、再力花、黃菖蒲等，凈化污水，增加景觀休閑空間；設置科普宣傳牌等，打造水保科普示范點。

4.5 茶園提升改造

4.5.1 現狀及存在問題

茶園位于小布鎮東北區域，可達性較好，有水泥路直通茶園，但是距離高標準生態游覽型茶園還存在以下問題有待解決：

(1)茶園內部路面植被覆蓋率較低，容易造成水土流失。

(2)茶園內只有土路，游客很難進入茶園進行采摘、體驗。

(3)茶園內缺少相應的景觀設施和吸引游客駐足的景點。

(4)裸露邊坡未采取相應治理措施。

4.5.2 提升改造措施設計

(1)在茶園設計一條觀光游覽步行路線，鋪設木棧道方便游人觀賞體驗。

(2)完善基礎設施，如標示牌、科普牌、座椅、垃圾箱、燈柱等。

(3)在局部景觀較好的位置設置景觀節點，如觀景平臺、景觀亭等。

(4)對裸露邊坡布設植物措施，并在茶園布設生態草溝、草路。

4.6 油茶林高效改造

4.6.1 現狀及存在問題

油茶林基地位于小流域上游的小布鎮陂下村墾殖場，總面積約147 hm2，屬低丘地形，海拔350～400 m，土壤為紅壤，土層深厚，有機質含量較高，pH值 5～6。該區域水土保持措施以單一的土質臺地為主，缺乏綜合的坡面水系工程，保水、保土和保肥效果較差。

4.6.2 改造措施設計

(1)為蓄養水源、保持水土、高標準建園，采用“山頂帶帽，山腳穿靴”(占總面積 1/3 左右)治理模式，并在坡面上開挖內斜式水平條帶，按3.0 m×2.5 m株行距種植油茶。

(2)選取離水源較近、水源獲取較易的一座山頭作為坡面水系調控+水肥一體化節水減肥灌溉技術示范推廣區。

(3)在示范區通過布設合適的水土保持工程措施(前埂后溝、梯壁植草、截排溝渠、蓄水池等)對坡面徑流進行截留、分流、聚散、存儲，形成徑流收集—疊加儲存—高效利用的理水系統[16]。

(4)在調查土壤墑情、土壤肥力狀況及油茶需肥特點的基礎上，采用滴灌施肥方式，形成坡面水系調控+水肥一體化節水減肥灌溉技術體系，從源頭上控制水土流失及面源污染。

(5)設置對照區，對比研究該技術體系與傳統施肥、管理模式在施肥量、水土流失、面源污染產生等方面的差異。

5 結 語

《寧都縣小布鎮鉤刀咀生態清潔小流域工程設計》成果是該小流域創建“國家水土保持生態文明清潔小流域建設工程”真正實地實施的建設單位唯一高度評價、認可的最主要、最重要和最關鍵的技術支撐成果。在工程設計過程中，立足于《江西省水土保持區劃及防治布局研究》等全省性重要科技支撐成果，采取技術承包與駐點服務的科技支撐創新模式，并結合無人機與現代地理信息系統等新技術，及時提交了與時代結合緊密、理念先進、措施設計合理、實效性強的《寧都縣小布鎮鉤刀咀生態清潔小流域工程設計》成果，為小流域生態清潔建設做好了項目頂層設計。同時，結合新時代水土保持工作要求與小流域內已實施的多項國家級、省部級和地市級科研課題，將一大批先進實用的技術應用于工程設計中，包括：理水控污新技術、紅壤坡地果園雨水資源聚散調控與凈污關鍵技術、生態清潔小流域生態服務價值量化評價方法、農地凈水潔土關鍵技術、高效開發型水土流失治理技術、特色林果產業開發水土流失治理關鍵技術、生態與生產功能協同高效的水土流失綜合治理技術、坡面整治與雨水集蓄利用技術、坡面水系調控+水肥一體化節水減肥灌溉技術、經果林下多功能植物篩選及應用技術、水土保持重點工程圖斑信息精準快速識別技術、鄉村河道近自然治理與水生態修復關鍵技術、生態草溝技術、新優水土保持植物選育栽培技術、水土流失面源污染阻截技術等。通過科研課題的開展及其成果的引進與應用，建立了水土保持科技與生產實踐相結合的機制，使很多水土保持實用技術應用到生態清潔小流域建設中，顯著地提高了生態清潔小流域的技術水平與治理成效。