农田水利建设对水土保持与生态环境的影响及对策

孟 杰

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司惠州分公司，广东 惠州 516003)



农田水利建设对水土保持与生态环境的影响及对策

孟 杰

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司惠州分公司，广东 惠州 516003)

针对农田水利工程的特点，分析了目前农田水利工程建设对水土保持与生态环境的不利影响，并从宣传引导、规划设计、施工管理、评价考核等方面，提出了具体的防治对策，有利于实现我国农村经济持续、健康、稳定的发展。

农田水利工程，水土保持，生态环境，防治对策

0 引言

实施农田水利基本建设，可以大幅提高农田灌溉水利用系数，节约水资源，提高农业综合生产能力和土地产出率，对合理利用土地资源和保障粮食安全具有重要意义。以广东省为例，根据水利部发布的 2015年全国农田灌溉水有效利用系数测算成果，广东省农田灌溉水有效利用系数为0.481，低于全国平均水平0.536，广东省不同规模类型灌区农田灌溉水有效利用系数分别为：大型灌区为0.457、中型灌区0.468、小型灌区0.495，而从全国平均水平来看，大型灌区为0.486、中型灌区0.502、小型灌区0.531。《广东省农田水利万宗工程建设方案》提出到2020年基本实现大型灌区渠系水利用系数提高到0.55以上，中型灌区提高到0.65以上，小型灌区提高到0.75以上的目标，可见提高全省农田灌溉水有效利用率的任务还十分艰巨。现状土质沟渠一直面临渗漏严重、杂草丛生、淤塞严重、渠壁崩塌、冲刷强烈、耐用性差、维修成本高等困扰，当前农田水利工程中大量的防渗衬砌渠道虽然一定程度上解决了土质沟渠不利影响，但其对农田生态系统物质与能量循环产生的不利影响日益突显，如造成水土流失、减少地下水补给、生态廊道中断、降低生物多样、景观协调性差、水体自净功能减弱、加剧农业面源污染等现象。随着环境水利和生态水利的发展，有关农田水利工程实施中对水土保持和生态环境的影响逐渐引起了人们的重视[1,2]。

1 农田水利工程特点

当前农田水利建设主要包括灌溉与排水工程及渠系建筑物的新建和改造以及田间道路工程的修建，且一般以灌溉排水工程为主，投资约占总施工费的70%～90%，田间道路约占10%～30%。灌溉排水工程以满足田间灌排斗渠、农渠为主，输水干支渠相对较少。工程建设因受地理位置、地形地貌、土壤植被、气候水文、工程地质、社会经济水平等多种因素影响，项目建设分布面积大，涉及利益主体多，协调难度大，工程以线性工程为主，施工管理与技术要求高，工程材料用量大，运距远，大多需要修建临时施工道路才能保证运输。土方开挖、回填量大，以某项目整治一万亩农田来讲，涉及土方开挖达3.7万m3，土方回填2.1万m3。此外，因受农田耕种影响，工程受季节性影响大，施工期往往集中在农闲时节，且需避开雨季施工，施工进度控制难度大。

2 对水土保持的影响

1)灌排渠道基础开挖形成裸露边坡，对地表的扰动破坏了原有土质沟渠内部和岸坡上的植被，田间道路修建对地表占压，植被破坏，使原地表及植被的水土保持功能减弱或丧失。新开挖的高陡边坡，稳定性差，易诱发滑坡、崩塌等现象发生。开挖形成的松散土壤，堆放在渠道两侧，若不采取临时覆盖和拦挡防护措施，在遇强降雨时，极易造成水土流失。2)渠道防渗衬砌后进行土方回填，局部形成的回填边坡，因稳定性较差，短时间内植被困难，容易产生面蚀、沟蚀、滑塌等现象。3)弃土弃渣多，一方面原有土质沟渠开挖淤泥流砂、开挖一般土方除部分用于沟渠回填以及田梗修筑外，需外运弃置；另一方面，来自拆除原有破损渠道或设施的废渣。如果渣堆表面未平整，渣场四周没有采取有效的拦挡、截流等措施时，松散的渣土极易随暴雨径流而冲刷流失。4)施工中进行基础开挖、表土层剥离堆置、土方转运临时堆放、砂石材料堆置，形成裸露地表和坡面，未采取临时防护措施而产生水土流失。5)料场表层剥离的无用料，堆置期间易受地表径流侵蚀，开挖边坡越陡，稳定性越差，开采迹地扰动后为裸露地表，易受坡面径流侵蚀，料场开采存在边坡稳定问题，如不采取防护措施，将造成水土流失。6)施工生产生活区在厂区平整过程中，原有地表植被损坏，其水土保持功能丧失，形成裸露地表和坡面，部分硬化场地阻碍雨水入渗，增加了地表径流，施工期场地人为活动干扰频繁，如不采取有效措施，将产生水土流失。7)农田水利工程施工需布置较多临时施工道路，路面结构多为砂砾石或素土路面，受人为活动及车辆机械频繁碾压，地表常处于裸露状态，容易造成雨水冲刷。8)工程运行中，因大面积渠道防渗衬砌，渠道糙率降低，输水损失减少，但水流流速加大，在坡降较大的情况下，容易对下游未衬砌段以及下游沟岸、河道河岸产生冲刷侵蚀。防渗渠道和防渗路面增加了产流，降低了地下水位，无法涵养水源。防渗衬砌渠道仅仅是使渗入地下水量减少，难以实现真正节水，相反，渠道防渗处理后使降雨产生的地表径流汇入渠道后，因入渗减少，地表水很快流失，而在非灌溉季节，渠道水难以利用，造成水资源浪费，加剧了区域水资源的时空分布不均。

3 对生态环境的影响

3.1 对生物的影响

沟渠的防渗衬砌及田间道路修建使原有农田生态系统整体性遭到破坏，对田间动物通道形成了障碍，改变了原来田间动物栖息、繁殖环境和条件，将对农田生态系统产生诸多不利影响[3]。目前，农田水利工程渠道防渗衬砌多采用砖砌、混凝土现浇或预制板衬砌，砖砌渠道见光面进行水泥砂浆批荡，渠壁陡直、表面光滑，渠道深度一般介于0.40 m～1.2 m之间，渠道长道大，田间动物(如蛇、青蛙等)掉入渠道后难以逃脱。渠道防渗衬砌后，由于糙率降低，水流速度大，对渠道水温调节功能和缓冲功能减弱，阻碍了原土质沟渠与农田土壤和水体的交换，使得鱼虾等水生动物生存环境受到极大改变和影响。田间道路以及两侧沟渠的修建阻碍了不同田块田间动物通行和活动。

渠道衬砌，使原土质渠道内及两侧沟岸的植被减少或丧失，从而降低了生物多样性，不利于农田生态系统的稳定。

3.2 对水环境的影响

长期以来，过度依赖化肥来提高农作物产量，使得农田生态系统中水体环境的氮、磷负荷增加，畜禽养殖粪便未经处理直接作为有机肥施用，也会加重农田土壤和水环境中激素、重金属污染。研究表明，土质渠道对污染物的净化和截留效果明显高于衬砌渠道，渠道水体污染物的自净功能化主要通过底泥吸附、植物吸收、微生物降解等物理、化学及生物过程[1]。原土质沟渠中生长的植物和底泥无疑对水体中氮、磷等污染物具有重要的拦截和去除功能，一方面植物本身生长会吸收一部分氮磷，另一方面，植物根茎存在有利于土壤颗粒和养分的沉积，植物根系泌氧有利于底泥微生物作用而有助于氮磷分解，达到水体自净的目的[4]。衬砌渠道不利于渠道水生植物生长、水流速度快，渠底底泥存留量少或没有，不利于微生物生长繁殖，渠道水体自净功能减弱，从而加剧了下游河流、湖泊等水体污染。

4 防治对策措施

4.1 加强宣传引导，完善相关工作机制

农田水利建设是一项复杂的系统工程，应坚持对田、水、路、林、村进行综合整治，坚持经济效益、社会效益和生态效益并重，不得破坏当地生态环境及景观功能。建立生态环境保护评价指标体系，项目开展前对项目建设可能造成的水土流失和生态环境影响进行预测、评估、制订相关防范措施，把水土保持和环境保护措施投资纳入项目总投资，并与主体工程同时设计、同时施工、同时竣工验收。在项目实施中，加强对施工单位监督和管理，规范施工行为，落实相关防治措施。竣工阶段加强对生态环境保护措施验收和评估，把水土保持和环境保护措施落实情况作为一项重要的验收内容。建立并完善生态补偿机制，实行“谁危害、谁治理、谁补偿”的原则，设立专项资金，专款专用，促进传统农田水利建设与环境生态水利发展。

4.2 优化工程规划设计

在规划设计中要做好充分调研，在有限的投资下，最大限度发挥投资效益，工程设计不仅要考虑工程使用及安全需要，还要考虑生态及环保要求，要融入“生态设计”理念，要开展生态化工程设计，以达到既满足主体工程功能需要，又保护生态环境的目标[5,6]。在满足灌溉与排水需要的前提下，适当控制沟渠密度和田间基础设施占地率，减少渠道衬砌带来的不利影响。单体设计中要综合考虑使用功能、结构安全、生态环境、景观功能等几方面的因素，做到统筹兼顾[7]。

在沟渠衬砌防渗方面，要因地制宜，不应以减少输入损失为全部硬化，应保留适量土质沟渠，原则上设计水位线以下采取防渗衬砌，以上应采取生态护坡，充分发挥其生态、地下水补给等综合功能，因地制宜地建设生态型沟道[8]。一般情况下，主要灌溉渠道进行防渗衬砌，而排水沟可以采取干砌石、无砂混凝土，砖砌不批荡，在排洪沟末端扩大水面，增加湿地范围，使其对水体氮磷等污染物进行有效拦截、通过水面蒸发调节局部小气候，同时增加地下水补给，有利于涵养水源。尽量避免大量使用混凝土、浆砌砖、浆砌石衬砌，设置生态孔洞、生态廊道，设计动物逃脱斜坡和台阶，减缓水流速度，为田间动物和渠岸坡植物生长创造有利条件，保护生物多样性，增加渠道水体自净能力，避免水环境恶化。田间道路宽度不宜过大，路面结构不用混凝土路面，尽量采用砂石路面，道路结构层为：石屑路面+泥结碎石路基+素土路基。在道路两侧进行绿化美化，并设计生物通道，为道路两侧田块田间动物活动创造条件。

4.3 加强施工管理和监督

在施工过程中因占压地表、破坏地表植被、扰动土壤、形成不稳定边坡容易造成水土流失，施工过程存在局部的噪声、废水、废气等污染情况。因此，加强施工过程管理，制定环境保护措施，对减缓项目建设对水土保持与生态影响有重要意义。注重对表土进行剥离和临时防护，对开挖、回填土方进行合理调配，尽量做到挖填平衡，减少对地表的扰动，减少水土流失。合理布置取料场、弃渣场，并在场区周边采取拦挡、截排水、遮盖、边坡防护等措施，完工后进行平整和覆土绿化。加强对临时施工便道的防护，防止越界干扰，施工结束后及时恢复原土地用途。做到工完场清，对施工生产生活区进行场地平整、土地复垦，绿化美化，防止水土流失。施工生活及生产废水必须经过处理达标后才能排放，减少对项目区水体的污染。

4.4 加强项目后评价和考核

农田水利建设对水土保持与生态环境的不利影响不仅表现在施工期和运行初期，而是整个生命周期，只有运用科学、系统的分析评价方法，才能正确评价项目的环境损益情况。通过实施项目后评价，可对项目投资效益进行全面评估，对总结项目建设经验、教训，指导后续项目建设具有重要现实意义。通过对农田水利环境损益分析和评价，可以找到工程建设对环境影响的最薄弱环节，从而采取针对性的措施进行防治。

5 结语

通过完善农田水利基础设施建设，可以提高水资源利用率，增强农业综合生产能力，加快我国农业现代化步伐。随着农田水利建设的大力开展，其对水土保持生态环境的影响已经引起了越来越多学者的关注，但从理论研究到工程应用实践还有许多问题亟待解决，寻找一种安全适用、经济可行、公众接受度高、生态环境效益高、景观效果好的建设方案是当前农村水利工作面临的一个重要课题，只有将农田水利建设与农村生态文明建设相结合，才能够实现我国农村经济持续、健康、稳定的发展，才能全面推进社会主义现代化建设。

[1] 赵冹绯,郭肖颖,崔 珺,等.渠道化农田水利工程对农业生态环境的影响研究[J].中国农学通报,2016,32(5):57-66.

[2] 贺祺彥.浅议农田水利工程与农业生态环境的协调发展[J].湖南水利水电,2012(4):12-13.

[3] 刘晓南,黄 燕,程 炯.高标准基本农田建设工程生态设计研究[J].应用基础与工程科学学报,2016,24(1):1-11.

[4] 杨林章,周小平,王建国,等.用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果[J].生态学杂志,2005,24(11):1371-1374.

[5] 叶艳妹,吴次芳,俞 婧.农地整理中灌排沟渠生态化设计[J].农业工程学报,2011,27(10):148-153.

[6] 陈友国,王 涛.农田沟渠常见生态护砌形式及特点初探[J].水利建设与管理,2015(4):48-50.

[7] 陈百明,谷晓坤,张正峰，等.土地生态化整治与景观设计[J].中国土地科学,2011,25(6):10-14.

[8] 袁先江.农田水生态问题与治理对策探析[J].水利规划与设计,2015(5):16-18.

Impact of farmland water-conservation construction upon water-soil conservation and ecological environment and countermeasures

Meng Jie

(ShenzhenGuanghuiyuanWaterConservancyExplorationSurvey&DesignCo.,Ltd,HuizhouBranch,Huizhou516003,China)

In light of farmland water-conservation engineering features, the paper analyzes negative impact of current farmland water-conservation engineering construction upon water-soil conservation and ecological environment, and puts forward specific preventive countermeasures from aspects of broadcasting leading, planning design, construction management and evaluation examination, which will be good for realize sustainable, healthy and stable rural economic development.

farmland water-conservation engineering, water-soil conservation, ecological environment, preventive countermeasure

1009-6825(2017)07-0199-03

2016-12-25

孟 杰(1985- )，男，工程师

TV212

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