城市水源地水质保护与生态修复综合治理初探 以毕节市倒天河水库流域生态清洁小流域为例
2020-05-19

摘要:水源地生态清洁小流域综合治理工程对水源地的水质净化有重要意义。本文以毕节市倒天河水库流域生态清洁小流域为例,系统分析了造成水质污染的主要原因,实施点线面综合治理,通过布设工程、植物等措施,有效拦蓄、吸收降解径流过程中携带的污染物。以保护水库水源为主要目标,将倒天河小流域划分为面源污染防控区、村镇生活污染治理区、水岸生态保护区、山地林相改造区,因地制宜、因害设防布设防治措施,构成水源保护的四道屏障。

 

关键词:生态清洁小流域;水源保护;林相改造;生态修复 

 

生态建设是贵州省毕节市试验区三大主题之一,环境保护、生态建设是广大人民群众关心关切的重大民生问题。毕节市坚持生态修复、资源保护和产业发展同步推进,以构建生态体系、产业体系、生态文化体系为重点,筑牢“两江”上游重要生态安全屏障。倒天河水库位于贵州省毕节市城北七星关区。倒天河水库清洁小流域的建设与毕节的生态建设关系密切,是保护和治理水源地,实现区域可持续发展的重要举措[1]。以小流域为单元,针对非点源污染发生的实际状况,坚持预防为主,防治结合的方针,在治理布局上,合理配置措施,通过布设工程、植物等措施,有效拦蓄、吸收降解径流过程中携带的污染物,因地制宜地处理好径流的栏、蓄、排、灌之间的关系,从而实现对非点源污染源的有效控制。

 

 

1流域概况

倒天河水源地生态清洁小流域距离市中心约4.5km,距离七星关区中心约3.8km。倒天河水库位于六冲河一级支流白甫河上游,属长江水系。水库坝址以上集雨面积120km2,坝址以上主河道长20.6km,河道平均坡降9.3‰。倒天河水库承担着毕节市区饮用水及市内几乎所有的工业用水。该库区东南岸地形坡度陡而西北岸较缓,同时石灰岩广布,岩溶作用强。倒天河水库饮用水源保护区具体划分为:一级水源保护区6.02km2 二级水源保护区17.08km2;准水源保护区96.90km2。倒天河水库流域位于喀斯特地区,地下水源丰富,地表水匮乏,可饮用水源少之又少,因此水源保护尤为重要。作为水库水源的小流域,在农业现代化、经济快速发展及人们对水源保护的意识薄弱等因素影响下,生活污水随意排放,造成水库集水区域水体的稀释自净能力下降,水源涵养功能、生态环境功能退化,水污染、面源污染严重。

 

2现状生态环境调查与分析

2.1现状村镇分布及土地利用现状

倒天河水库一级保护区、二级保护区、准保护区共涉及何官屯镇、水箐镇、大新桥街道办事处11个村,90个村民组,共5951户,25843人。为保护水源,已对倒天河水库周边进行了拆迁,已拆迁户数3157户。倒天河水库集中式饮用水源地保护区内农田面积共17407.20亩,全部为旱田。其中一级水源地内有农田616.2亩,二级水源地为5544亩,准水源保护区为11247亩。

倒天河水库小流域内村庄较为集中、耕地面积大、农事活动频繁,施用大量化肥农药,周边居民排放大量生活污水和固体废弃物,水源区受到严重的面源污染。目前,倒天河水库集中式饮用水源地保护区农村生活源内共排放COD 188.65t/a,氨氮22.64t/a。农田共产生COD 174.07t/a,氨氮34.81t/a

 

2.2现状水土流失分析

①耕地周边截、排水不健全,雨水、灌溉用水携带泥沙进入径流。②现状拆迁后的地表裸露,拆除后的建筑垃圾堆放不合理未及时清运,可能散入水体,造成水土流失,进一步污染水源。③流域内山高坡陡,部分坡面及坡耕地受雨水冲刷后形成小冲沟,泥沙冲入河道,造成河道及水库淤积。

 

2.3现状水质分析

通过现场调研,历史资料收集及对相关研究数据进行综合分析,可得出以下结论:倒天河水库饮用水水源地水质污染有明显的季节变化和空间差异[2];丰水期污染较枯水期严重[2];乡村集中区域污染较耕地严重,耕地区域污染较林地严重;主要污染物为大肠菌群及氮、磷;所有污染来源中,农业污染所占比重最大,其次是生活污染;倒天河水环境影响的主要因子有:生活污水排放量、流域集水区人口数量、流域耕地占总土地面积的比重、水土流失程度、农药化肥施用量、地形地貌自然条件[3]

 

2.4现状林相分析

毕节地区山高坡陡,峰峦重叠,沟壑纵横,河谷深切,土地破碎。土壤类型为红壤,土壤较为贫瘠,属石漠化地区。山体植被以次生林为主,局部为人工林。现状林木生长茂密,冠幅相连,中下层植物因生长受限,长势不良。山体植被群落结构单一,层次较少,树种单调,生物多样性程度低,中层植物和地被缺乏,整体林相缺乏季相和色相变化,水源涵养效果较差。

 

3倒天河小流域综合治理的建设思路

倒天河水库一级水源保护地目前存在大量的问题,如水源污染、局部林相较差、拆迁地黄土裸露等问题,需要恢复一级水源保护区周边的生态系统,将场地内不良的情况进行生态修复与保护,使其周边变成“水源的过滤器”。二级水源地存在的问题更为严重,如坡耕地面积大、村镇生活污水排放混乱、人工渠水质差等问题,需要退耕还果、梳理污水排放实现雨污分流、改人工渠为自然河道等办法来从源头上解决水源污染问题。

生态清洁小流域“三道防线”常规做法为将小流域划分为生态修复区、生态治理区和生态保护区。本项目根据项目区具体情况,将“三道防线”进一步精确化为“四道屏障”:将生态修复区对应为山地林相改造区;生态治理区对应为村镇生活污染治理区和面源污染防控区;生态保护区对应为水岸生态保护区(图1-2)。

以保护倒天河水库水源为主要目标,根据地形地势及村庄分部情况,因地制宜、因害设防,将山地林相改造区细分为:封育保护、退耕还林及林相改造;村镇生活污染治理区细分为:垃圾集中处理及生活污水处理;面源污染防控区细分为:耕地排水系统梳理、植被过滤带、多水塘系统及湿地建设;水岸生态保护区细分为:主沟河漫滩治理和支沟硬质渠改造。

 

4生态清洁小流域建设技术措施

针对面源污染防控、村镇生活污染治理、水岸生态保护、山地林相改造四大区域内水源污染情况,结合生态清洁小流域建设目标,对不同的功能区采取不同的生态防护措施。按分区布局、分区治理的原则,提出如下技术措施。

 

4.1村镇生活污染治理

对于居住相对集中,常住人口较多的村宜建设污水管网和集中污水处理设施,污水通过处理达标后排放[4]。流域内村庄相对较多,建议对生活污水收集处理:农用化粪池改厕;小型污水处理站;结合人工湿地及多水塘系统进行污水集中处理。垃圾集中收集处理:会烂垃圾堆肥处理;回收利用集中处理;组建固定的垃圾池集中处理。

由于流域内涉及的村镇较多,本项目选取了位于一级水源保护区与二级水源保护区交界处的徐花屯为清洁小流域为典型示范村。徐花屯面积为45hm2,人口相对集中,村庄生活污水排放混乱,垃圾收集系统不完善,且有两条水渠在该村穿过后流入水库,若不治理,对水库水源存在威胁。

针对徐花屯的具体情况,分别梳理村内生活污水排放和地面雨水排放,实现雨污分流,收集通过多层植被过滤,进一步净化水源。①生活污水经各户化粪池处理后,排到污水管网内接入小型污水处理站处理达标后排入人工湿地。②村庄周边的耕地、林地及村庄地表水经生态排水沟渠收集后排入河道,后流入湿地,最终进入水库。③将村庄内流经的水渠改造为自然河道,河道两岸栽植净水植被防护带。④在周边农田内每隔30m设置一条植被防护带,阻隔面源污染。⑤并将玉米地改造为茶田间作种植模式。⑥在村内设置水塘,水塘内种植沉水植物:苦草、黑藻和漂浮植物:浮萍、水浮莲。⑦在村庄下游靠近一级水源保护区处设置表面流人工湿地,模仿自然湿地特征,营造多种湿地生境,为各类动植物提供栖息、觅食、生长、繁育的空间。构建沉水植物群落、挺水植物群落和浮水植物,建立系统完整的湿地植物群落,实现对水生态环境的修复(图3-4)。

 

4.2林相改造工程

生态修复防线是“三道防线”中的第一道防线,植物措施对控制水土流失、净化水质有至关重要的作用[5]。林相改造的范围为一级水源保护区及二级水源保护区的现状山林地。 为保证改造效果,应遵循以下改造原则:适地适树;师法自然,突出水源涵养功能;与环境相得益彰,增强景观效果。

针对林相主要问题提出以下改造分区:次生林地补植区、人工林改造区、林下地被恢复区、沟谷林区、石质岩土植被恢复区、山脊防火林带、村落花林区。

为确保通过林相改造达到促进生物多样性、生态高效、群落结构稳定并可持续发展的水源涵养林,改造树种的选择组合配置科学与否是改造成败的关键:①以乡土树种为主,多树种组合;②高大乔木、中小乔木、灌木、地被合理搭配;③水源涵养功能与景观功能结合;④慢生树种与速生树种兼顾;⑤以阔叶树种为主搭配针叶树种;⑥招蜂引蝶、鸟饲植物运用。主要选用的树种有:南酸枣、滇柏、化香、高山栎、香樟、广玉兰、香花槐、刺槐、构树、桑树、木荷、火力楠、台湾相思、桂花、广玉兰、香花槐、杜鹃、山茶、月季等。

 

4.3退耕还林工程

根据流域内现状,将退耕还林区分为两种情况:一级水源保护区内部分耕地未退耕,耕地裸露。一级水源保护区部分耕地退耕后栽植了果树。存在的主要问题为:一级水源保护区内,现状裸露的耕地易受雨水冲刷,水流携带大量泥沙进入水源,对水源造成污染。一级水源保护区栽植了果树,现状果树林相单一,水源涵养效果较差,如对其施肥,会造成进一步的污染。将两类不同区域根据距离水源远近进一步划分为:近水区域选择落叶较少或常绿树种水源涵养效果较好的植物,减少落叶落入水中污染水源如:水杉、柳杉;沟谷区域:在山坡中下部,栽植竹林,如水竹、刚竹、方竹、慈竹。远水区域:乔灌搭配,近远期结合,可选择广玉兰、香花槐、刺槐、构树、桑树、香樟、火棘、刺梨、蔷薇、红叶石楠。造林模式为长势较差的果树直接移除后补植涵养水源树种;长势较好的果树分批移除,补植涵养水源树种。

 

4.4水岸生态保护工程

入库主河道倒天河平均水深约0.5m,平均河宽约25m,坝址以上主河道长20.6km,枯水期和丰水期流量差别较大。现状河道两岸贴近村镇及耕地,两侧无河岸防护带,本项目对河道采取生态护岸,在河道两侧布置干区、半干区、湿区、浅水区多条植被防护带。支沟现状为硬质渠,本项目将其消除河岸硬质渠化形态,模拟天然河流,改造成生态驳岸方式。保持岸线两侧水陆之间物质交换功能,营造丰富生物栖息空间,并起泄洪防涝作用。将适用于水生长的植物种植于岸边,利用植物根茎固堤。

 

5结论与建议

通过倒天河水库生态清洁小流域综合治理,将场地内不良的情况进行生态修复与保护,使其周边变成“水源的过滤器”。提升倒天河水源水质,以山水为脉,提高水源涵养能力,形成连贯的“绿廊”和“蓝脉”,实现“水源可涵养、水质可达标、生态可保障,人居环境美化”四大目标。

 

 

参考文献:

[1]毕小刚,杨进怀,李永贵,.北京市建设生态清洁小流域的思路与实践[J].中国水土保持,2005,(1):18-20.

[2]莫世江,张鹏飞,丁卫红.毕节倒天河水库水质分析[J].贵州教育学院学报(自然科学),2006,(4):71-73.

[3]莫世江,刘勇,张鹏飞,.岩溶区集中式饮用水源地水质评价与保护-以毕节市倒天河水库和利民水库为例[J].云南地理环境研究,2006,(9):24-27.

[4]段淑怀.生态清洁小流域建设技术体系[J].第十届海峡两岸环境资源与生态保育学术研讨会论文集,2010,(9):193-197.

[5]穆希华,朱国平,于占成.生态清洁小流域建设中植物措施的作用及建议[J].中国水土保持,2007,(9):19-20.