宁都县小布镇钩刀咀生态清洁小流域工程设计研究

张利超，刘 艳，喻荣岗，李高峰，符广东，宋月君，刘 昭，涂安国，徐爱珍

(1.江西省水土保持科学研究院/江西省土壤侵蚀与防治重点实验室，江西 南昌 330029；2.江西农业大学 国土资源与环境学院/江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室，江西 南昌 330045；3.宁都县水土保持局，江西 宁都 342800)

小流域既是地理结构单元，也是生态经济单元与资源开发利用管理单元。因此，开展以小流域为单元的农业资源综合开发利用是促进当地经济社会可持续发展的有效途径[1-2]。生态清洁小流域作为传统小流域综合治理的新发展，是小流域综合治理的深化与提升。随着国家生态文明战略的提出，作为小流域生态建设重要组成部分的生态清洁小流域建设方兴未艾[3-4]。生态清洁小流域建设与传统小流域综合治理在思路、理念、目标、措施等各方面都有不同[5]。相对于传统小流域综合治理，生态清洁小流域建设具有建设内容更加丰富、防治措施更加完善、防治成果更加集成的特点[6]。因此，相对于传统小流域综合治理，对生态清洁小流域规划设计的要求标准将更高。如果规划设计不符合实际或者难以实施，生态清洁小流域建设将难以取得预期的成效。按照水利部党组“补短板、强监管”水利改革发展总基调要求，围绕新时代水土保持工作总的思路和目标，当前和今后一个时期内，“治理补短板”是重点要抓好的四个方面的工作之一[7-8]。因此，在今后开展生态清洁小流域建设过程中，做好规划设计并真正实地实施是一个需要着重注意的“治理补短板”问题。

江西是我国水土流失较为严重的省份之一，虽然多年的水土保持工作取得了巨大成效，但水土保持生态建设工作依然任重道远[9-12]。以已连续开展了30多年水土流失综合治理工作的国家级水土流失重点治理县宁都县为例，根据第一次全国水利普查江西省水土保持专项普查成果，以及《第一次全国水利普查水土保持情况公报》《江西省第一次水利普查公报》《江西省水土保持公报(2013)》，宁都县水土流失面积与严重程度在赣南地区高居首位，在江西省也属于前列[10,13-14]。从2013 年8 月起，党中央、国务院确定水利部对口支援宁都县，水利部从组织领导、规划编制、项目建设、水利改革、人才培养等多方面加快推进，宁都县水土保持工作取得了明显进步与显著成效。宁都县正在积极推进水生态文明建设，努力探索小流域综合治理新模式与新方法，扎实推进生态清洁小流域建设[13-14]。

宁都县钩刀咀(同勾刀咀)生态清洁小流域自创建以来，把小流域综合治理与水生态文明建设结合起来，以科技创新为支撑，按照“科技推广、观光休闲、产业发展、科普教育”为一体的理念，以“整体设计、分步实施、多业并举、滚动发展”的思路，在综合治理水土流失的同时，抓住水利部对口支援宁都县的机遇，根据《国家水土保持生态文明清洁小流域建设工程评定标准》的要求，立足赣南，展望全国，高起点定位、高标准建设、高质量实施，尤其是按照水土保持“治理补短板”的要求，突破并创新技术服务方式，扎实有效地开展了水土保持技术承包与驻点服务及工程设计，补前期规划方案之短板，科学布置各项水保措施，不断提高水土保持科技水平，走出了一条科技兴水保的路子。目前，生态清洁小流域建设已获得显著的生态效益、经济效益和社会效益，得到了各级主管部门和社会各界的高度评价和充分肯定[13-14]。

1 小流域区位及概况

钩刀咀小流域位于江西省赣州市宁都县西北部的小布镇境内，距县城60 km，交通便利，昌韶高速穿境而过，所处的小布镇是宁都县也是赣州市最早的边陲建制乡之一。钩刀咀小流域土地总面积48.78 km2，属山地丘陵地貌，整体地势北高南低，中间有狭长山间河谷盆地，周边山地环绕。流域土壤成土母质以花岗岩类风化物为主，土壤类型主要有红壤和水稻土。该小流域在水土保持区划中属赣南山地土壤保持区[9]，土壤侵蚀类型为水力侵蚀，侵蚀形态以面蚀为主。外业调查结果显示，该流域水土流失面积 13.38 km2，占土地总面积的 27.43%，流域平均土壤侵蚀模数约1 000 t/(km2·a)，年土壤侵蚀量约4.89万t，水土流失以轻度为主。截至2016年底，流域内总人口为6 385人，其中农村人口5 697人，贫困人口739人。小流域农业生产以种植业为主，主要为粮食作物，经济作物主要有花生、大豆、西瓜等，经济林主要有茶、油茶等[13-14]。

小流域地处鄱阳湖水系赣江源头保护区，具有气候温和、光照充足、雨量充沛、四季分明、无霜期长等特点，属亚热带湿润季风气候区。多年平均降水量为1 566.7 mm，多年平均径流深 1 032 mm，降水年内分配不均， 4—6月降水量约占全年降水量的 49.8%，且多以暴雨形式出现，10 年一遇 24 h最大降雨量 214.3 mm，年最大降水量为 2 438.9 mm，主汛期降水量789 mm。区域内溪流纵横，地形地貌有利于地表水汇集，地表水资源较为丰富，但8—11 月常高温少雨，伏旱、秋旱较为严重。

2 小流域存在问题

2.1 生态环境问题

钩刀咀小流域是宁都县小布镇饮用水水源地，局部植被覆盖不佳，少部分区域尚有疏林地、荒山荒坡，需进一步加强生态自我修复。

2.2 清洁生产问题

(1)大部分农田分布在河道两岸，且部分农田田埂存在水毁、垮塌现象，而小流域内年化肥、农药施用量较高，易造成面源污染，影响水体水质。

(2)经果林建设标准不高。项目区以发展油茶、茶种植为主，但园区雨水集蓄排系统和植生工程缺乏、生产道路不平整，影响小流域生态环境，不利于园区油茶、茶产量与品质提高。

2.3 人居环境问题

(1)宜水发展不够。村内以水为中心轴线开展建设，硬化面积过多，致使村内渗水、滞水、蓄水、排水能力较弱；沟(河)道人工痕迹明显，缺少鱼游生物栖息的生态场所和村民亲水嬉戏的亲水设施。

(2)污水直排问题。村内排污口分散，雨污合流直接排入支河道，在简单的植物措施处理后排入主河道，影响下游水质。

(3)水文化挖掘不足。虽开展了以水为主题的系列展板宣传，但不够系统，未能起到很好的科普宣传效果。

3 前期规划方案存在问题与项目由来

前期的规划方案只停留于效果图，深度不够，规划方案内容多数未能实地实施，为了避免再次出现规划方案与实际不符、脱节等问题，真正推进该小流域的生态建设与“国家水土保持生态文明清洁小流域建设工程”的创建，按照水利部关于水土保持“治理补短板”的要求，突破传统，创新服务方式，开展了钩刀咀生态清洁小流域技术承包与驻点服务及工程设计，实现了设计与施工全阶段有效的技术支撑服务。其中，水保技术承包与驻点服务项目以外业施工技术为主，《宁都县小布镇钩刀咀生态清洁小流域工程设计》以内业施工图工程设计为主，通过边设计、边施工、边总结、边修正、再实施等全系列技术支撑，努力将小布镇钩刀咀生态清洁小流域打造成为“国家水土保持生态文明清洁小流域建设工程”。这一系列工作均得到了建设单位的高度评价和充分肯定。

4 典型工程设计

针对前述小流域存在的问题，按照“山水林田湖草”系统治理理念，根据全省水保生态建设事业长远发展的重要基础性支撑研究成果——《江西省水土保持区划及防治布局研究》[9]，以小流域内已实施的科研课题研究成果为支撑，重点应用理水控污新技术(将水肥一体化节水减肥灌溉技术、坡面水系调控与农林面源污染水土保持防控技术和农村生活污水生态处理技术等关键技术进行集成，构建基于流域综合治理的“源头调控—途径阻截—终端修复”理水控污全过程控制技术体系)、生态清洁小流域生态服务价值量化评价方法、经果林下多功能植物筛选及应用技术、水土保持重点工程图斑信息精准快速化识别技术、乡村河道近自然治理与水生态修复技术等关键技术，对小流域各专项生态清洁工程进行有效设计。

4.1 水土保持科普廊道

4.1.1 现状及存在问题

(1)场地为斜坡，采用植被和浆砌石进行边坡防护，现有植被包括樱花、垂柳与狗牙根草皮，土壤冲刷致养分流失严重，植被长势不良且层次较单一，较难形成稳定的滨岸植被生态带。

(2)此段位置比较重要，是参观游览的主要河段，护岸景观景色单一，不能满足观赏要求。

(3)裁弯取直的浆砌石护岸过于生硬，观赏效果欠佳；中下游河段水质受生活污水影响，水质变差。

4.1.2 工程设计

(1)林草工程是小流域治理中极为重要的措施，是一项根本措施[15]，故沿河岸种植具有优良水土保持特性的乡土植物，形成乔灌草立体配置，有效保持水土，使枯水季至丰水季均有景可看。

(2)注重观花、观果水土保持植物的应用，多类型搭配，形成护岸水土保持植物科普廊道。

(3)设置根箱、植物科普牌、景墙、水土保持知识科普牌等景观展示设施，进行水土保持知识科普。

(4)在河道边建设水生植物浮岛，提升乡村河道近自然化治理与水生态修复技术水平，以利于有效改善水质。

4.2 心湖水景公园

4.2.1 现状及存在问题

此地块一侧临路，三面被民居包围，呈口袋状；地势低洼，长期积水致野草丛生，现状用地为荒草地，目前有部分居民在地块上进行蔬菜种植。存在以下问题亟待解决：

(1)荒草丛生的现象严重影响乡镇面貌。

(2)地势低洼，长期蓄积雨水，土质不良。

(3)此处属于居民密集区，周边缺少较大规模的污水收集池。

(4)除河道周边外，居住区域缺少可供娱乐休闲的公园用地。

4.2.2 工程设计

(1)结合该地块的性质和区位，全面考虑居民的实际需求，将其改造成“心湖”水景公园，即兼具污水收集净化功能的生态水景公园。

(2)公园内设置景观亭、小广场、游步道和绿化美化景观设施等，为居民提供一处多功能休闲空间。

(3)生活污水先进行设备净化，达到排放标准再入湖。

4.3 生态护岸

遵从水生态文明理念，在充分考虑安全稳定的前提下，主要考虑生态护坡模式。小布河上游小布岩茶茶厂旁边一段河堤安全稳定，主要考虑生态护坡及景观效果。因此，其工程设计采取了以下模式：

(1)抛石固基+香根草草带护坡。先对河道坡脚进行抛石处理，目的是护脚固基。抛石的宽度和厚度根据现场实际情况处理；在中上坡面种植香根草植物篱带(两排草带间距约 40 cm)，以降低风浪爬高，并起到水土保持和覆绿的效果。香根草属于禾本科多年生草本植物，其抗逆性强、适应性广、速生快长、生物量大、根系发达，同时还是很好的水陆两栖植物。

(2)松木桩固基+香根草草带护坡。将直径为200～250 mm的松木桩底部削成锥形，进行防腐处理，打入土后，再开挖边缘土方。根据施工现场的情况，松木桩高度与直径应协调，并保证木桩的平直度、稳定度，以及景观效果。

(3)生态袋护坡。生态袋是用聚丙烯或者聚酯纤维为原料制成的双面熨烫针刺无纺布加工而成的，具有抗紫外线、抗老化、无毒、不助燃、裂口不延伸等特点，保质期长，并且适合植物生长。生态袋堤防护坡技术是在生态袋中装土，用扎带等方式捆扎好，通过有序地放置或用连接扣连接等方式，形成生态挡土墙，一方面通过在袋体上或袋体中种植植物，满足堤防绿化、美化环境的需要，另一方面可以起到边坡防护的效果。

(4)抗冲植草毯护坡。抗冲毯除了具有提高岸坡的稳定性、防治水土流失等工程措施所具有的功能，还具有成本小、工程量小、环境景观协调性好、适应性强等优点。毯中提前准备好混合草籽，使草籽和复合纤维织物成一体化，在草籽发芽成活前对一时的涨水具有一定程度的耐流性。复合纤维织物是从坡顶到坡脚连续的结构，两端被固定，对流水的抵抗性强。

4.4 门塘连通

4.4.1 现状及存在问题

(1)门塘周边村庄居民产生的生活污水及附近茶园的面源污染物，在降雨冲刷下汇集于门塘中，导致门塘水质变差。

(2)现有门塘多为独立的水域，水体自净能力较差，污水难以得到有效净化，影响人居环境。

(3)门塘周边杂草丛生，滋生蚊虫，景观效果差。

4.4.2 工程设计

(1)根据现场实际情况进行门塘清淤，清理深度30 cm左右。

(2)将门塘水系进行连通。根据现场常水位线采取钢筋混凝土管进行水系连通，出水口布设自然跌水，同时对出现渗漏的塘壁进行防渗处理。

(3)适当种植能净化水质且兼具观赏价值的水生植物，如美人蕉、再力花、黄菖蒲等，净化污水，增加景观休闲空间；设置科普宣传牌等，打造水保科普示范点。

4.5 茶园提升改造

4.5.1 现状及存在问题

茶园位于小布镇东北区域，可达性较好，有水泥路直通茶园，但是距离高标准生态游览型茶园还存在以下问题有待解决：

(1)茶园内部路面植被覆盖率较低，容易造成水土流失。

(2)茶园内只有土路，游客很难进入茶园进行采摘、体验。

(3)茶园内缺少相应的景观设施和吸引游客驻足的景点。

(4)裸露边坡未采取相应治理措施。

4.5.2 提升改造措施设计

(1)在茶园设计一条观光游览步行路线，铺设木栈道方便游人观赏体验。

(2)完善基础设施，如标示牌、科普牌、座椅、垃圾箱、灯柱等。

(3)在局部景观较好的位置设置景观节点，如观景平台、景观亭等。

(4)对裸露边坡布设植物措施，并在茶园布设生态草沟、草路。

4.6 油茶林高效改造

4.6.1 现状及存在问题

油茶林基地位于小流域上游的小布镇陂下村垦殖场，总面积约147 hm2，属低丘地形，海拔350～400 m，土壤为红壤，土层深厚，有机质含量较高，pH值 5～6。该区域水土保持措施以单一的土质台地为主，缺乏综合的坡面水系工程，保水、保土和保肥效果较差。

4.6.2 改造措施设计

(1)为蓄养水源、保持水土、高标准建园，采用“山顶带帽，山脚穿靴”(占总面积 1/3 左右)治理模式，并在坡面上开挖内斜式水平条带，按3.0 m×2.5 m株行距种植油茶。

(2)选取离水源较近、水源获取较易的一座山头作为坡面水系调控+水肥一体化节水减肥灌溉技术示范推广区。

(3)在示范区通过布设合适的水土保持工程措施(前埂后沟、梯壁植草、截排沟渠、蓄水池等)对坡面径流进行截留、分流、聚散、存储，形成径流收集—叠加储存—高效利用的理水系统[16]。

(4)在调查土壤墒情、土壤肥力状况及油茶需肥特点的基础上，采用滴灌施肥方式，形成坡面水系调控+水肥一体化节水减肥灌溉技术体系，从源头上控制水土流失及面源污染。

(5)设置对照区，对比研究该技术体系与传统施肥、管理模式在施肥量、水土流失、面源污染产生等方面的差异。

5 结 语

《宁都县小布镇钩刀咀生态清洁小流域工程设计》成果是该小流域创建“国家水土保持生态文明清洁小流域建设工程”真正实地实施的建设单位唯一高度评价、认可的最主要、最重要和最关键的技术支撑成果。在工程设计过程中，立足于《江西省水土保持区划及防治布局研究》等全省性重要科技支撑成果，采取技术承包与驻点服务的科技支撑创新模式，并结合无人机与现代地理信息系统等新技术，及时提交了与时代结合紧密、理念先进、措施设计合理、实效性强的《宁都县小布镇钩刀咀生态清洁小流域工程设计》成果，为小流域生态清洁建设做好了项目顶层设计。同时，结合新时代水土保持工作要求与小流域内已实施的多项国家级、省部级和地市级科研课题，将一大批先进实用的技术应用于工程设计中，包括：理水控污新技术、红壤坡地果园雨水资源聚散调控与净污关键技术、生态清洁小流域生态服务价值量化评价方法、农地净水洁土关键技术、高效开发型水土流失治理技术、特色林果产业开发水土流失治理关键技术、生态与生产功能协同高效的水土流失综合治理技术、坡面整治与雨水集蓄利用技术、坡面水系调控+水肥一体化节水减肥灌溉技术、经果林下多功能植物筛选及应用技术、水土保持重点工程图斑信息精准快速识别技术、乡村河道近自然治理与水生态修复关键技术、生态草沟技术、新优水土保持植物选育栽培技术、水土流失面源污染阻截技术等。通过科研课题的开展及其成果的引进与应用，建立了水土保持科技与生产实践相结合的机制，使很多水土保持实用技术应用到生态清洁小流域建设中，显著地提高了生态清洁小流域的技术水平与治理成效。