龍灣水庫周邊及上游生態清潔小流域治理措施體系

臺秉洋

(遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽110006)

近些年來，我國生態文明建設思想不斷豐富和完善，生態清潔小流域建設思路也不斷發展。畢小剛[1]、祁生林[2]、楊進懷[3]等較早地進行了北京市生態清潔小流域的研究，全國其他地區也相繼開展生態清潔小流域相關研究[4- 7]，遼寧生態清潔小流域治理研究也同步開展[8- 9]。我國幅員遼闊，不同地區自然條件、社會經濟條件不同，生態清潔小流域治理措施也應因地制宜，相互借鑒。文章對遼寧黑山縣龍灣水庫周邊及上游進行生態清潔小流域措施設計，以小流域為單元，以水源保護為中心，構建了封育保護、水土流失綜合治理、面源污染防治、人居環境整治等措施相結合的生態清潔小流域治理措施體系，為類似地區提供借鑒。

1 基本情況

龍灣水庫位于繞陽河水系東沙河西支(朝陽寺河)中下游，壩址坐落于遼寧省黑山縣太和鎮，屬中型水庫，最大庫容為7019萬m3。龍灣水庫是遼寧省重點輸水工程調蓄水庫，也是黑山縣的重要水源地。水庫周邊及入庫口上游河道兩岸耕地面積大，植被覆蓋率低，水土流失問題嚴重，且常年耕作土壤中的氮、磷、鉀等流失進入水庫后，增加水體富營養化，影響水質安全。為了改善庫區周邊生態環境，保護水源，改善水質，對龍灣水庫周邊及上游采取生態清潔小流域治理措施。

黑山縣屬北溫帶季風氣候，平均氣溫為8.2℃，極端最高氣溫為37.5℃，極端最低氣溫為零下27.6℃，年平均降水量為564.2mm，降水多集中在6—9月，占全年降水的70%～80%，年平均風速4.1m/s，最大風速為28m/s，無霜期為161d，最大凍土深度為144cm。工程區屬于低山丘陵地貌，山間河谷兩側及溝口廣泛分布第四系坡積洪積扇，巖性為砂礫石，砂土、間夾砂土、亞砂土，厚度一般3～15m，土壤為耕型沙壤土和砂土。朝陽寺河全長65km，流域面積357km2，河道比降1‰。流域多年平均徑流深為63mm，多年平均徑流量為2022.3萬m3。

選取龍灣水庫周邊區域，以及入庫口上游朝陽寺河兩側水土流失面積較大、人口相對集中或侵蝕強度較大的小流域進行生態清潔小流域治理，共涉及小流域14個，治理面積為276.24km2。小流域基本情況見表1。

2 治理措施體系

生態清潔小流域治理以小流域為單元，以水源保護為中心，以控制水土流失和面源污染為重點，山、水、林、田、村綜合治理[10]。形成封育保護、水土流失綜合治理、面源污染防治、人居環境整治等措施相結合的治理措施體系。

朝陽寺河在朝陽寺村以上至源頭流域內山高坡陡，人為擾動少，主要采取封育保護措施；在朝陽

表1 小流域基本情況表 單位：km2

寺村以下主要為農業種植區，人類活動頻繁，主要采取水土流失綜合治理、面源污染防治、人居環境整治等措施進行治理。

生態清潔小流域治理措施體系如圖1所示。

3 治理措施

3.1 封育保護措施

朝陽寺河在朝陽寺村以上至源頭流域內山高坡陡，自然植被較好，遠離村莊，人為擾動少，采取封育保護措施，設置圍欄和封禁警示牌設施，防止人、畜破壞，加強林草植被保護。封禁警示牌設置于出入口、路旁等人為活動較頻繁的區域；圍欄布設在人畜活動頻繁的區域，一般設置于林邊、山腳等位置。警示牌采用鋼制結構，圍欄采用鋼筋混凝土柱與刺線相結合的鐵絲圍欄。

3.2 水土流失綜合治理措施

水土保持綜合治理措施包括梯田、保土耕作、水保林。水土保持綜合治理措施因地制宜，因害設防，宜農則農，宜林則林，結合當地水土保持規劃等相關規劃進行布置。

3.2.1梯田

梯田修筑應按照“近村、近水、就緩、就低”的原則，就地取材、隨山就勢，選擇在25°以下，土層較厚的坡耕地上進行[11]。結合當地實際情況，梯田采用水平土坎梯田。梯田設計標準采用10年一遇6h最大降雨量，一般能夠減少徑流90%，減少泥沙95%以上。水平梯田沿等高線修筑，陡坡區田面寬度宜為4～10m，緩坡區田面寬度宜為10～20m；田坎高度小于2.5m，田坎坡度要適當，既保證堅實穩固，又不多占地；田埂高度0.15m，頂寬0.3m。梯田修筑完成后，在田埂上栽植紫穗槐，能夠起到很好的固埂作用。要做好梯田的維護管理工作，在汛前、雨后及時檢查，發現有水毀現象要

圖1 生態清潔小流域治理措施體系圖

及時修整，防止損壞面擴大。

水平梯田設計斷面尺寸如圖2所示。

圖2 水平梯田設計圖

3.2.2保土耕作

項目區部分耕地土層較薄，土質疏松，會產生比較嚴重的水土流失，同時修梯田的難度較大，這部分耕地若得不到有效治理，水土流失逐年加劇，將嚴重影響農業生產。因此采取保土耕作的方法進行治理，攔蓄降水徑流，增加土壤入滲，減輕土壤侵蝕，提高農作物產量。

保土耕作采取改壟措施。改壟措施主要針對3°～8°的順坡地，增加土壤入滲，涵養水分，提高土壤抗蝕能力，減輕徑流沖刷。改壟是沿等高線將順水壟改為水平壟，先經過耕翻，再進行橫坡耕作，為便于耕作應該采取“大彎就勢，小彎取直”的原則作壟。壟距按不同作物的生長需要適當確定，一般壟距為50～70cm，同時進行深耕松土，耕土深度一般為25～30cm，并且增施有機肥，促進土壤團粒結構的形成，提高田間持水能力和土壤抗蝕性。

3.2.3水土保持林

對植被稀疏、水土流失較嚴重的荒山荒坡營造水土保持林，有效控制水土流失，涵養水源，改善生態環境。水土保持林樹種選擇當地適宜樹種，采用喬灌帶狀混交造林，喬木選擇油松，灌木選擇紫穗槐，株行距均為1.5m×2m，2行一帶，帶間距2m，種植點按行距沿坡地等高線排列。根據當地立地條件以及樹種的生物學特性，油松、紫穗槐的初植密度為3333株/hm2。水土保持林種植點配置如圖3所示。

造林樹種要選擇品種優良、根系發達、生長發育良好、植株健壯的苗木，滿足《主要造林樹種苗木質量分級》GB6000規定的I級苗木要求。苗木規格要求見表2。

圖3 水土保持林種植點配置圖

表2 水土保持林苗木規格要求表

造林選擇在春季進行。造林前一年的秋季進行整地，油松整地方式采用魚鱗坑整地，呈“品”字形排列，魚鱗坑長徑0.6m，短徑0.4m，坑深0.3m；紫穗槐整地方式為穴狀整地，直徑0.3m，松土0.3m深。整地過程中盡可能的保存造林地上的原有植被。魚鱗坑整地設計如圖4所示。

圖4 魚鱗坑整地設計圖

每年冬天對當年新造幼林的成活率進行調查。成活率70%以上且分布均勻的幼林地不需補植；成活率在30%～70%的幼林地，進行補植；成活率不到40%的幼林地，要重新造林。

3.3 面源污染防治

項目區農業種植面積大，面源污染主要來源于殘留在土壤中的農藥和化肥，土粒是這些污染物的載體，隨徑流輸送到小流域河道中，污染水質，造成水庫水質富營養化。水庫、湖泊富營養化問題與流域生態環境惡化密切相關，對水資源科學利用形成潛在威脅[12]。面源污染防治以保護流域內水體不被富營養化，以控制化肥、農藥種類及用量為重點。考慮到當地的社會經濟條件，提出面源污染防治要求。

首先，鼓勵農民使用農家肥、有機肥，發展有機農業。農家肥、有機肥對改良土壤、提高肥力、改善作物根際微生物群、減輕農業面源污染等方面具有積極作用。政府部門要加強宣傳，進行技術推廣，引導農民充分利用禽畜糞便、秸稈、植物綠肥等資源，增施有機肥，逐步走上科學施肥的路子。

其次，各類化肥、農藥的使用種類及數量應符合《農藥管理條例》(國務院令[2017]第677號)和《關于加強土壤污染防治工作的意見》(環發[2008]48號)的有關規定，同時農藥必須嚴格按照農藥的使用范圍和方法使用，注意人畜安全。

再者，提倡生物防治病蟲害。生物防治就是利用一種生物對付另外一種生物的方法，它利用了生物物種間的相互關系，以一種或一類生物抑制另一種或另一類生物，它的最大優點是不污染環境，是農藥等非生物防治病蟲害方法所不能比的。生物防治的方法有很多，例如，利用天敵防治有害生物，選育具有抗性的作物品種防治病蟲害，采取耕作，防治改變農業環境，減少有害生物的發生，利用不育昆蟲防治措施，使害蟲失去繁殖能力等。

3.4 人均環境整治措施

3.4.1農村生活污水處理措施

朝陽寺河沿岸農村生活污水來源主要是村民生活用水，污水排入河道內，嚴重影響了下游水質。在朝陽寺河兩岸人口集中的村屯建設污水處理設施，進行污水集中收集，統一處理。

(1)工藝選擇

為了減少工程運行費用，減輕農民負擔，采用運行費用低廉的工藝進行處理，采用人工濕地污水處理技術。污水處理設施根據地形、周圍環境以及進水、出水位置進行合理布設，形成集成一體化整體布置。污水處理站可利用河灘荒地、廢棄魚塘等進行布置。

(2)工藝流程及說明

人工濕地污水處理工藝包括隔柵、沉淀池、厭氧生物濾池、潛流型人工濕地等4個處理單元。

外部污水管網集中收集的污水，經隔柵、沉淀池及厭氧生物濾池預處理后，進入潛流型人工濕地，處理后的污水達標后排放或利用。

污水前處理單元包括隔柵、沉淀池、厭氧生物濾池。隔柵是一種最簡單的過濾設備，用于去除污水中粗大的懸浮物；沉淀池是分類污水中懸浮物的一種主要處理構筑物，它可以將可沉降顆粒與污水分離；厭氧生物濾池是裝有填料的厭氧生物反應器，在濾料表面有以生物膜形態生長的微生物群體，在過濾的過程中與濾料接觸的懸浮顆粒，附著在濾料表面不再脫離。污水前處理單元主要是去除污水中顆粒懸浮污染物，均化、調節進水水質和水量，同時為污水處理系統提供安全的進水，保證處理系統的穩定運行，降低后續人工濕地的負荷，有效提高出水水質。

經過預處理的污水進入人工濕地。人工濕地填滿生物介質填料，利用有機質、礫石、砂及礦物質等人工介質分層填充，表面栽植蘆葦和香蒲等水生植物，形成獨特的生態系統。運行穩定后，填料和植物根系及附著生長的微生物形成復雜的根脈生態系統，通過物理沉降、過濾，化學沉淀、吸附和分解，微生物講解代謝，植物的吸收過程進行去除。

工藝流程圖如圖5所示。

圖5 人工濕地污水處理技術工藝流程圖

3.4.2禽畜養殖廢水處理措施

朝陽寺河兩岸有多戶農村禽畜養殖戶，有的養殖戶禽畜糞便直接排入河道，有的因糞便在存儲過程中隨雨水進入河流，禽畜糞便中含有大量細菌，不經處理排向外界環境中，污染水體和土壤，因此，需要加強糞污治理力度，建立長效管控機制，持續推動禽糞綜合治理，消除污染隱患源[13]。

禽畜養殖廢水不與農村生活污水統一收集和處理，同時由于農村養殖戶大多數為分散的，要采取單獨處理措施。針對其農村禽畜養殖廢水污染途徑，降低廢水處理運行費用，減輕養殖戶負擔，采用化糞池污水處理技術。每戶養殖戶設置1處化糞池。

化糞池采用地埋式玻璃鋼化糞池，它是利用沉淀和厭氧發酵原理去除生活污水中懸浮性有機物的處理設備。高效波紋玻璃鋼化糞器內部設有隔板，隔板上的孔上下錯位，不易形成短流，并將整下罐體分成三部分：一級厭氧室、二級厭氧室和澄清室，一級、二級厭氧室底部相通，內部加有“MDS專用特型填料”。這樣的分隔減少了污水與污泥的接觸時間，使酸性發酵和堿性發酵兩個過程互不干擾，同時填料的存在增加了污水污泥與厭氧菌的接觸表面積，大大提高了反應效率?；S池的污泥要定期清掏，防止污泥堵塞洞口，造成化糞池堵塞。清掏的污泥用作農田有機肥料?；S池出水用于農田澆灌。

3.4.3垃圾處理措施

垃圾處理措施主要針對農村村屯產生的生活垃圾。農村產生的生活垃圾在雨水的沖刷下容易帶入河流，影響河流及下游水庫的水質。因此，在項目區主要村屯設置垃圾處理設施，將農村生活垃圾集中后統一處理。

針對各小流域內垃圾處理的現狀問題，在流域內增加垃圾收集設施，采用垃圾桶配合垃圾收集箱的形式，取代露天垃圾堆放的方式，并采取全封閉的運輸車輛送到指定垃圾填埋場集中處理，做到村收集、鎮運輸、縣處理，減少垃圾對環境的污染。村莊內垃圾箱配備標準為每30人配1支容量為120L垃圾桶，垃圾桶布設在便于居民棄物和垃圾車收集清運的公共用地及道路兩側設置，與周邊建筑物間隔原則上不少于5m，并于住戶間距最遠不超過70m。村內設垃圾收集站1座，并配設1輛垃圾運輸車，負責將垃圾收集站的生活垃圾運輸至垃圾處理場。

3.4.4村莊綠化美化

村莊綠化美化主要從兩方面進行，一是清理垃圾，治理村莊“臟亂差”；二是栽植植被，綠化美化村莊。通過整治提高村內綠化水平，改善村莊生態環境，提升農村居民生活質量。

對村屯內道路兩側、場院等地的五堆“柴、土、糞、垃圾、建筑棄渣”進行清理整治，平整道路、清潔場院。大力開展村莊道路、庭院、宅旁、空閑地綠化和公共綠地建設。選擇鄉土樹種草種，通過喬、灌、花、草合理配置，綠化美化村莊。

項目區村莊主要綠化樹種選擇梓樹、垂柳、油松、京桃、紫葉李、黃楊、丁香、錦帶、榆葉梅等。

4 結語

龍灣水庫是遼寧省重點輸水工程調蓄水庫，也是黑山縣重要的飲用水水源地，本文提出的生態清潔小流域治理措施體系，對加強龍灣水庫水源地保護，確保城鄉居民飲用水安全，提供了技術支撐，具有指導意義。本文治理措施體系中，封育保護、水土流失綜合治理及人居環境整治等治理措施具有可操作性，但對面源污染防治僅提出了要求，未開展具體措施設計，農村面源污染防治需要社會、政府、農戶以及多方面的共同努力，如何推進現代生態農業建設，如何建立健全農村環保政策，是下階段面源污染防治研究與實踐的重點工作。