理论教育 北方土石山区水土流失综合治理效果研究

北方土石山区水土流失综合治理效果研究

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:基于此,北京市生态环境建设已经进入“水资源宏观调控与保护的水土流失综合治理范式”阶段。目前,北京市山区水土流失治理正在从单纯保土保水阶段转向人与自然环境和谐发展的时期。北京市生态清洁小流域建设全面实施4年以来取得了很好的示范效果,为发达地区水土流失综合治理提供一条新的思路。

北方土石山区水土流失综合治理效果研究

1.水土流失综合治理范式的结构

通过前面章节对北京市水土流失治理体系的变迁的分析可知 (图4-1),每个历史时期面临的问题不同,所采用的治理模式也就不同,每一种治理模式都是针对主要问题而实施的。其实,北京市水土流失治理的演变过程正是对该地区社会经济发展轨迹的侧面反映。如前所述,北京市在新时期,水资源状况正面临异常挑战,相应的生态环境建设所要解决的首要问题也发生变化。因此,当前北京市水土流失综合治理的体系正是应对本市所面临的突出环境问题而提出的,且它的成功经验对全国类似区域具有很好的借鉴作用。目前,北京市水土流失综合治理的核心问题是水资源保护和生态环境的良好发展,途径主要是通过山区土地利用结构的调整,不断增加植被覆盖,加大远山区域的森林保护力度,控制地表径流和泥沙,大大减轻面源污染的强度,以期不断改善北京市的生态环境,维护水源水质安全,促进该区社会经济与自然环境的和谐发展。基于此,北京市生态环境建设已经进入“水资源宏观调控与保护的水土流失综合治理范式”阶段。

目前,北京市山区水土流失治理正在从单纯保土保水阶段转向人与自然环境和谐发展的时期。在山区水土流失综合治理具体实施过程中,仍然是以小流域为基本治理单元,并给小流域综合治理注入了新的治理理念,即提出并实施了以水资源保护、生态环境良性循环为目标的清洁小流域建设的 “三道防线”体系。全市山区共有547条小流域,根据小流域内地形条件、水资源状况以及人类活动的特点,以村为中心,以水资源保护为重点,以流域内水资源、土地资源、生物资源承载力为基础,从山顶到河谷进一步把流域划分生态修复区、生态治理区和生态保护区。每个分区内因地制宜布设各种水土保持措施,实现山、水、林、田、路、村、洞统一规划,拦、蓄、灌、排、节、废污综合治理,农林牧副游科学开发,对径流和泥沙层层拦蓄,形成有效防治水土流失和环境污染的“三道防线”体系(杨进怀等,2007)。北京市生态清洁小流域建设全面实施4年以来取得了很好的示范效果,为发达地区水土流失综合治理提供一条新的思路。

北京市水土保持的“三道防线”治理模式,具有两层含义。在宏观尺度或大的治理范围内,根据地貌地形特征、生态功能、区域发展定位以及人类活动等特点,把治理区划分为“生态修复区、生态治理区和生态保护区”三个治理一级区,形成广义的“三道防线”;具体在实施过程中则在一级分区内以小流域为治理单元,根据地形坡度、生态特征、人口集中等情况,把小流域划细分为具体治理的“生态修复区、生态治理区和生态保护区”三个亚区,在各个亚分区内分别布置合理的水土保持治理措施。图4-12是小流域水土流失综合治理 “三道防线”的布置结构示意图,它反映了“三道防线”从远山至坡脚不同治理单元的基本位置和措施结构配置。

(1)生态修复区是构筑水土流失综合治理的第一道防线。范围是远山、中山、人烟稀少地区,或是小流域的山顶或坡面上部区域,坡度一般大于25°。特点是山高坡度,土层浅薄,不利于农业耕作,易发生泥沙流、滑坡自然灾害。主要措施实行全面封禁,禁止人为开垦、盲目割灌和放牧等生产活动;实施生态移民,适度开展生态旅游,合理利用自然资源,减少人为活动和干扰;充分依靠大自然的力量进行生态修复,发挥植被特别是灌草植被的生态功能,实现自然保水保土。

图4-12 北京市水土保持 “三道防线”结构示意图 (赵烨等,2007)

(2)生态治理区是构筑水土流失综合治理的第二道防线。该区是水土流失的主要来源区,也是水土流失重点防治和治理区,范围是人口相对密集的浅山、山麓、坡脚等区域,或小流域的坡中、坡下和坡脚地区,坡度一般在5°~25°。特点是浅山丘陵,主要为农业生产区域,开发建设活动频繁,村镇居民及旅游活动集中,农业面源污染和生产生活污水、垃圾污染较集中,土壤侵蚀和人为水土流失严重。主要措施是调整农业种植结构,控制化肥农药施用,发展生态农业,观光农业、休闲农业,减少面源污染;整修梯田、采用农业保护性耕作,砌筑树盘、营造水保林、护坡措施以及沟道措施等控制坡面侵蚀;规范开发建设活动,减少人为水土流失;建设小型水利水保设施(护村坝、小水池、小水窖、小型污水处理及垃圾处理设施等),因地制宜地加强农村污水、垃圾治理,实现清洁流域,根据小流域的地貌形态、坡度、土壤厚度及土地利用现状,在不同坡面位置选择适宜的水土保持措施和土地利用类型 (表4-10)。

表4-10 生态治理区不同坡位土地利用及水土保持措施布局

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注 数据引自:北京市构筑水源保护三道防线建设生态清洁小流域技术体系研究报告

(3)生态保护区是构筑水土流失综合治理的第三道防线。范围是流域下游河道、沟道两侧及湖库周边区域,坡度一般小于5°。主要措施是修建防护坝,保育植被,恢复湿地,清理河道垃圾、障碍物,恢复景观生态,有效发挥灌木和水生植物的水质净化功能,维护河道及湖库周边生态平衡,控制侵蚀,改善水质,美化环境。

根据上述水土流失综合治理具体实施过程的“三道防线”体系的含义及划分标准,依据坡度、人类活动和距离水源地的远近对北京市山区小流域进行生态治理保护区、生态治理区和生态保护区划分[1]。生态修复区一般是小流域内山高坡陡、人烟稀少地区及泥石流易发区,一般为坡上部,坡度一般大于25°;生态保护区主要指水库、湖泊、河流以及小流域沟道一定范围内的周边地区,坡度一般在5°以下;生态治理区一般指小流域内农业种植区及人类活动频繁地区,一般为坡中、下部,坡度一般小于25°,位于 “生态保护区”与“生态修复区”之间。最终根据北京市1∶10000数字地形图,对北京市山区小流域进行了“三道防线”三区划分,并确定生态修复区总面积为5122.95km2,生态治理区总面积为4252.72km2,生态保护区共计面积为1042.75km2。同时,把北京山区划分为547条小流域并与北京山区水土流失防治类型区进行GIS空间叠加分析,依据不同治理类型所占比例,进一步把北京山区小流域划分为6种治理模式,即 “生态保护类型1和生态保护类型2、生态治理类型1和生态治理类型2、生态修复类型1和生态修复类型2”。其中属于生态保护类型的小流域116条,属于生态治理类型的小流域159条,属于生态修复类型的小流域272条 (表4-11)。

表4-11 北京市山区小流域不同治理类型分布情况

注 密云水库流域水土流失综合防治体系及工程示范。(www.daowen.com)

恢复植被覆盖是水土流失治理工作的基础,通过调整土地利用结构、增加植被覆盖可以有效地控制径流量和水土流失量。因此通过第一道防线区内的生态恢复,植被覆盖度的提高,第二道、第三道防线区内土地利用结构的调整,以及生物措施和工程措施的层层作用,在降雨条件下可以有效拦截径流,控制土壤流失,从而有效地控制本区域的面源污染,净化水质,实现水土资源的高效利用。

经治理的小流域水土流失治理程度达80%以上,流域内林草面积占宜林宜草面积的80%以上,流域内年平均土壤侵蚀量低于200t/km2;流域内农耕地及果园90%以上采取了水土保持措施;村庄生活污水和生活垃圾无害化处理率达到80%以上,村庄防洪达标率100%。

根据对小流域的水质水量监测结果分析,生态清洁小流域比对比小流域TN可消减34.5%,TP消减20.8%,CODMn减少19.5%。生态清洁小流域沟道出水水质均达到地表水Ⅲ类或者Ⅱ类水质标准。水土流失综合治理程度达到90%以上,林草覆盖率增加10%~20%。小流域内平均土壤侵蚀量下降500t/(km2·a)。小流域内生活污水和生产废水处理率达到80%以上。固体废弃物做到了集中堆放,定期清理。小流域内80%以上的农地实现了节水灌溉。

2.北京市区域水土流失生态功能

北京市东北部、北部和西部群山叠置,为绵延起伏的崇山峻岭,是北京市中东部广阔平原的天然生态屏障和重要的水资源涵养区。水资源是农业、工业和城乡居民生活的重要保障,而大规模地开垦坡地造成森林覆盖率下降和生态环境的恶化是水源地破坏的主要影响因素,且裸土环境下土壤侵蚀也将显著增强(刘彦随等,2006)。大量研究表明,环境退化与区域土地利用及土地规划密切相关,依据生态状况本底值,合理调整土地利用结构可以起到明显改善生态环境的效果;例如在土地利用方式中,农田是对水土流失敏感的类型,特别是在山区,农耕地的多少直接影响着水土流失的强弱,而林地和草地则对水土流失有明显控制作用(赵护兵等,2006)。

山区生态环境的好坏直接影响着北京市核心区域的发展。因此,根据地貌特征,人类活动特点以及距离北京市核心城区的距离,合理配置土地利用结构,划分不同功能区,是保证北京市生态环境、社会经济良性发展的基础。根据上述对北京市水土流失综合治理三道防线的含义的论述,从区域尺度和小流域尺度上对北京市“三道防线”体系分别进行了划分,其中区域尺度意义上的分区主要服务于水土流失的整体规划和决策,而小流域尺度上的划分主要服务于水土流失综合治理的具体实施。表4-12是北京市各区县的地貌特征、位置及常住人口密度表。根据表中统计的基本境况,以及参考北京市不同城区功能规划,首先从区域尺度上对北京市三道防线带进行了宏观区划,在此基础上对各个区内的土地利用结构及主要生态和社会功能进行了优化和配置,进而在此基础上对北京市山区各个分区内的小流域进行了“三道防线”功能区的划分。

表4-12 北京市各区县地貌特点及人口密度

续表

图4-13 北京市生态区划及其土地利用结构

图4-13是不同生态功能区土地利用优化配置的格局图,图4-13结合表4-12可以看出,生态修复区主要包括北部、东北部和西部山区的密云县、怀柔区、延庆县、门头沟区和房山区5个远郊区,以及平谷区和昌平区的部分山区,此区人口密度在155~445人/km2之间,相对来说地广人稀,土地利用主要应以生态涵养林、水源涵养林为主,条件允许的地区可以适当发展经济林,在河谷的阶地和河漫滩地区可以发展农业生产。同时为了促进北京市山区经济和生态环境建设的和谐发展,在人口、村庄较集中的地区可以发展以生态观光与休闲健身为主的生态旅游业。生态治理区主要包括平谷区、昌平区、密云县、怀柔区、门头沟区和房山区的山脚区以及山前以下的平原区,人口密度在445~704人/km2之间,在山区与平原交界的区域应以林农混交为主,平原区以发展农业和副食等经济作物为主,并尽快治理村镇生活污水、工业废水保护下游水质。生态保护区主要包括北京城区、建筑用地集中区、山区水库库区周围地带以及顺义区、通州区和大兴区广大平原区,人口密度在704~22309人/km2之间,其中,顺义区、通州区和大兴区的人口密度在800人/km2 左右,海淀区、朝阳区、石景山区和丰台区人口密度在5284~6397人/km2之间,而核心城区 (东城区、西城区、崇文区和宣武区)的人口密度高达22309人/km2之间,此区人口稠密,土地利用除顺义区、通州区和大兴区的平原区为农业用地外,其他区域应根据具体情况以建设城市绿化带、提高城区森林植被覆盖度、整治城市河湖为主,并加强城市污水处理,为城区生态景观提供水源,保证城区生态环境的良好演变。

3.小结

依据北京市各个区县的基本功能区划、地形地貌特征、土地利用现状和人口密度等特点,以水资源保护、生态环境良性循环为中心,从宏观尺度上把北京市从远山深山到平原依次划分为生态修复区,生态治理区和生态保护区三个治理一级区。其中生态修复区主要包括北部、东北部和西部山区的密云县、怀柔区、延庆县、门头沟区和房山区5个远郊区,及平谷区、昌平区的部分山区,此区是北京市重要的水源涵养区;生态治理区主要包括平谷区、昌平区、密云县、怀柔区、门头沟区和房山区的山脚区以及山前以下的平原区;生态保护区主要包括北京市主城区、建筑用地集中区、山区水库库滨带周围地区,以及顺义区、通州区和大兴区的广大平原地区。

在水土流失综合治理具体实施中,在北京市各个生态主功能区内以小流域为基本治理单元,以25°坡度作为划分水土流失治理分区的临界坡度,进一步把小流域从山顶到坡脚分为生态修复区,生态治理区和生态保护区,在各个分区内根据地貌地质特征,采用最适宜的水保措施,对径流泥沙层层拦蓄、净化,从而有效地控制水土流失,改善了当地的生态环境,其中生态修复区位于小流域的山顶,坡度大于25°,生态保护区位于水库、河道等水域的周围,坡度一般在5°以下,主要以工程措施结合生物措施,实现对径流泥沙的拦蓄和净化作用,生态治理区位于生态恢复区和生态保护区之间,坡度在5°~25°之间,是山区人民主要的农作区,主要以调整土地利用结构,增加植被覆盖,并结合各种优化水土保持措施,实施水土流失的有效控制为主。

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