水库坝址区生态修复与水土保持研究

赵通阳 牛贺道 王鹏 丁玉 陈智敏

摘要：为提升水库坝址区生态环境质量，工程实践中往往进行水土保持和生态修复工作。以河南省出山店水库为例，从水库坝址区生态修复和水土保持治理措施着手，探究生态修复是否可以替代水土保持。通过分析水库坝址区生态修复和水土保持的相同点和差异性，认为可以用生态修复措施逐步替代水土保持措施。在主体工程实施期，生态修复措施侧重于防治水土流失;在主体工程完工后，侧重于引导坝址区生态系统的重构，逐步提升区域的生态环境质量和生态系统的稳定性。

关键词：水库坝址区：生态环境：水土保持：生态修复：出山店水库

中图分类号：TV62;TV882.1

文献标志码：A

doi：10.3969/j .issn.1000- 1379.2020.01. 014

水库枢纽工程区生态环境安全对于环库区水质安全、生态安全及环境安全具有重要意义[1]。在水库工程建设过程中，不但会造成区域水土流失，而且库区原有的生态平衡将被打破，从而对生态环境造成新的胁迫[2]。工程实践中常采取拦挡、排水、苫盖、乔灌草种植等水土保持措施来防治区域水土流失，提升水库坝址区的生态环境。近年来，随着我国生态文明建设的不断推进，逐步强化生态系统的保护与修复，水库工程建设面临着新形势和新要求。水土保持能否承担起水库坝址区生态系统重建的重任，提升生态系统的稳定性？针对这一问题，以河南省出山店水库为例，从水库坝址区生态修复和水土保持治理措施着手，探究生态修复是否可以替代水土保持，或者二者融合发展。

1 出山店水库概况

1.1 基本情况

河南省出山店水库工程为新建项目，位于河南省信阳市，坝址在京广铁路以西14 km的出山店村附近，淮河干流上游，距信阳市约15 km。出山店水库是一座以防洪为主，结合供水、灌溉兼顾发电等综合利用的大（1）型水库，总库容12.51亿m3，水电站装机容量2 900 kW，建成后可为信阳市提供城市生活和工业用水8 000万m3/a，设计灌溉面积3.37万hm2.年平均发电量757萬kW.h。

出山店水库主体工程占地6 542.13 hm2，工程初步设计概算水土保持工程投资2115万元，环境保护工程投资3 169万元。主体工程总工期48个月，目前大坝土坝段坝体填筑和混凝土坝段主体浇筑已完成.2019年5月水库已下闸蓄水。

1.2 坝址区水土保持方案及变更

参照《河南省出山店水库工程水土保持方案报告书》（简称《水土保持方案报告书》），根据坝址区各水土流失防治分区的特点、危害程度和防治目标，因地制宜地进行了水土保持措施总体布局和设计。

（1）在主体工程区，土坝段及副坝段设置混凝土预制块护坡、坝坡坡脚浆砌石排水沟;混凝土坝段下游河道两岸进行边坡防护;工程管理区范围内直播种草、栽植各类乔木。

（2）在工程永久办公生活区，建筑物施工期间开挖排水土沟;运行期场区四周及区内设置混凝土排水沟，空闲裸露地铺设草皮，栽植乔木、绿篱。

（3）在施工生产生活区，四周及场内开挖排水土沟，空闲裸露地直播种草、栽植绿篱。

（4）在弃渣场区，表土集中堆放，并在其坡脚四周码放装土编织袋拦挡，表面直播种草防护。

（5）在取土场区，地势较高一侧修筑挡水土埂;取土结束后坡面直播种草防护;取土前剥离表土运至弃渣场区。

在工程实施过程中，与《水土保持方案报告书》相比较，实际土石方开挖填筑总量增加31.17%，表土剥离量减少41.19%。主体工程建设提高了土石方开挖利用率，工程实际弃渣量减少18.44%。根据《水利部生产建设项目水土保持方案变更管理规定（试行）》，需要对出山店水库水土保持方案进行变更。

在2019年4月水利部批复的《河南省出山店水库工程水土保持方案变更报告书》中，不但没有弱化原《水土保持方案报告书》中水土保持防治措施体系的功能，而且为贯彻生态文明建设思想，满足《关于出山店水库坝址区生态修复工程总体规划意见》（豫水计[2019]2号）提出的将工程建设管理、水土保持与修复坝址区生态相结合，建设生态、美丽的出山店水库工程的要求，增加了坝址区植被恢复与相关措施的面积，并提高了设计标准。

1.3 坝址区生态修复措施

出山店水库工程建设对坝址区生态环境影响的主要胁迫因子有水文条件变化、土壤条件变化及工程建设对生境和生物多样性的影响。生态修复时，结合坝址区地形地貌和功能需求，针对具体胁迫因子，采取不同的生态修复措施，尽快恢复坝址区生态系统至新的平衡状态，缓解、减轻水库建设对生态系统造成的影响。

（1）基于水文条件改变进行的生态修复。大坝拦河挡水以及其基础灌浆、截渗墙等防渗漏措施必然改变区域的水文条件和地下水补给方式，另外大坝挡水改变了天然河流的水文情势，大坝下游河床变成陆地，过流断面面积、河道流量、河道水位及含沙量均发生了变化。泄流位置的改变，导致泄洪区域水文的不均匀和不均衡[2]。针对水文条件的变化，在不影响大坝主体工程安全的前提下，结合出山店水库坝址区的坑洼、弃土堆等地貌，重新布置坝后水系，对水体进行近自然形态修复，并适当恢复深潭、浅滩、生态岸缘等近自然水体边界，恢复水体与周边边界的连续性和物质能量交换。出山店水库坝址区水系总体呈溪流状，由北向南依次串联映山泉、金沙湖、聚贤湖。沿水流方向布置溢流堰7座，末端设置出口跌水一座，坝址区水系总长3.033 km.水面面积10.46 hm2。另外，坝址区较陡边坡采用挂网喷播绿化防护，调蓄地表径流。

（2）基于水库坝址区土壤条件变化的生态修复。出山店水库建设过程中，对坝址区土壤的影响主要表现在大坝坝基和泄水建筑物的清基、开挖、土方转运，弃土、水泥、石灰、砖块等建筑材料的残留，这些不仅改变了原有的地貌形态，而且改变了土壤的特性，破坏了场地的生态肌理，甚至污染了水库坝址区的土壤。

针对水库坝址区的土壤情况，调查场区现状表层土质的组成和类型，了解项目区土壤条件，并取样对其pH值、含盐量、有机质等指标进行测定分析，结果见表1。

土壤改良修复是一个长期过程，长远目标是通过土壤改良促进土壤生态良性循环，提高土壤自我修复和自我培肥能力。根据土壤测定结果，就地取材，在原土中添加当地“淮河沙”（淮河沙又名“黄金沙”，粒径大，透水透气性强），解决土壤黏度大、易板结的问题，同时添加12 - 20 cm充分腐熟的有机介质，增加土壤养分和透气性。乔木种植时，加大种植坑的尺寸，增加换填土量，局部水泥、渣土等含量较高的土壤，直接挖除换填。同时结合不同植物种类、不同区域地形特点，采用蚯蚓、微生物、菌根进行生物改良，这种改良虽然见效慢，但效果持久，可促进土壤生态的良性循环[3]。

（3）基于水库坝址区生境和生物多样性进行的生态修复。出山店水库兴建过程中，损坏了坝址区原有的地表植被，造成区域植被面积减小，改变了原有陆生生物的生活环境，兽类、两栖类、爬行类、鸟类及昆虫等的觅食地面积及栖息地面积相对减小，同时改变了这些生物的活动区域。水库蓄水后，由于坝址区水文条件改变，因此水生植物生长环境将发生变化，部分水生植物需要适应新环境，甚至很难存活。另外，出山店水库兴建截断江河，改变了鱼类的组成要素，河道中洄游性鱼类很难依照以往的生活习惯生活，对洄游性较强鱼类的影响大[4]。

以本土物种为主构建稳定群落进行生物修复，根据不同场地特点分区种植陆生植物和水生植物，给动物、鸟类等提供多样化的觅食、栖息环境。在水库坝址区构建不同的林地空间，如疏林、密林、草地、水生植物空间;为不同喜好的飞禽、游禽、涉禽等提供游憩和筑巢空间;通过深潭、浅滩内水生植物的布置，为不同鱼类提供活动空间。种植植物时采用自然式种植方式，常绿植物与落叶植物按比例搭配。管理营地区以秋景植物为主，骨干树种选用山楂、石榴、杏树、苹果等，搭配植物选用雪松、银杏、淡竹、山樱花、紫薇等，主要地被选用狗牙根、细叶麦冬、葱兰、红花酢浆草等;坝后湿地区主要树种选用垂柳、旱柳、金枝柳、水杉、池杉、杜鹃等，搭配植物选用泡桐、木芙蓉、黄荆、酸枣、连翘等，主要地被选用野菊、波斯菊、白三叶、细叶麦冬等，水生植物选用芦苇、千屈菜、花叶芦竹、美人蕉、荷花、睡莲等，营造多样化的水生生境。同时，通过在水库北坝头设置鱼类增殖站，每年向坝址区投放当地品种的鱼苗，丰富坝址区水生生物。

2 生态修复与水土保持比较

2.1 相同点

（1）生态修复与水土保持都能防治水土流失，具有较好的生态效益。出山店水库坝址区生态修复措施中的栽种本土苗木地被、陡边坡挂网喷播绿化防护、坝址区水系设置生态岸缘等，水土保持措施中的浆砌石排水沟、混凝土排水沟、排水土沟、直播种草、栽植各类乔木、栽植绿篱等，均能有效防治水土流失，减少水库建设对周围环境的破坏，具有较为显著的生态效益。

（2）生态修复与水土保持都需要与周围环境相协调。出山店水库坝址区生态修复时，考虑大坝的安全性，不对其造成任何安全影响，和坝址区的泄洪设施、临时导流设施、防汛道路、观测监测设施等布置相协调，并与坝址区的自然环境、发展定位等相一致。水土保持同样不妨碍枢纽的工程布置，并有助于提升枢纽布置的科学性和协调性，减少工程建设带来的负面影响。

（3）生态修复与水土保持都包含自然和社会两个层面。生态修复和水土保持的内涵均包括自然与社会两个方面的内容。水土保持工程防治水土流失、涵养水源、发挥水土资源的生态效益和社会效益，支撑生产活动和社会公益事业，发展生产。生态修复的内涵也包括自然修复与社会修复两个方面，生态修复不仅关注生态系统是否能恢复重建，而且关注生态修复后，新“生态”对社会经济发展是否具有实际社会效益或价值[5]。生态修复与水土保持都是手段，发展生产，社会进步才是最终目的。

2.2 差异性

（1）概念不同。水土保持是防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，减轻洪水、干旱和风沙灾害，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好的生态环境，支撑可持续发展的生产活动和社会公益事业[6]。从表象上看，水土流失就是水冲土跑，造成这种现象的根本原因是地表径流的冲击力大于土体的抵抗力，所以要达到水土保持，一方面要减少作为外营力的地表径流的冲击力，另一方面要增加土体的抵抗力，其基本原理主要有水土流失带性规律、水沙平衡原理等。

生态修复是指在生态学原理指导下，按照可持续发展战略思想，切实遵循自然生态经济规律，充分利用当地的水、土、光、热、生物等自然资源，依靠大自然的循环再生能力和人为干预快速恢复植被，控制水土流失，实现人与自然和谐相处[7]。生态修复的顺利实施，需要生态学、物理学、化学、植物学、微生物学、分子生物学、栽培学和环境工程等多学科参与，生态修复严格遵循循环再生原理、和谐共存原理、整体优化原理和区域分异等生态学原理。

（2）治理原则不同。坝址区水土保持工程遵循的原则有因地制宜、分区防治;技术可行、经济合理‘引;与主体工程相衔接，主体工程中已有的措施，不再布设;与周围环境相协调，减少主体工程的负面影响。生态修复工程除遵循上述水土保持原则外，更加注重保护优先，自我调节，生态学与系统学、自然恢复与人为措施相结合，生物多样性等原则。

（3）措施不同。实质上，水土保持的主要目的包括两个方面，一方面是防止土被水冲走流失;另一方面是固土，对坡面土体加固而不易被水冲走。前者主要通过设置拦挡、排水、苫盖等措施来解决，后者主要通过乔灌草种植措施来实现。出山店水库坝址区水土保持措施有坝址区各防治分区表土的剥离、拦挡、苫盖，工程管理区陡边坡的挂网喷播防护，场区内的排水沟、绿化种植等。

生态修复的主要目的也包括两个方面，一方面是生物，包括水生动物和水生植物;另一方面是生境，尽量塑造生境的多样性，仿周边原位的生态系统。所以生态修复措施主要包括动物修复、植物修复、物理与化学修复。出山店水库坝址区的生态修复措施有塑造坝后水系、水形态的修复、土壤修复、生境塑造和生物多樣性修复等。

（4）治理目标不同。水土保持的目标是预防和治理水土流失，涵养水源。不仅在于控制和减轻水的破坏力，而且还要进一步迫使水的力学、物理、化学性质作用到生物循环中去，不断提高土壤肥力和土地的生产力。

生态修复的目标是重建生态系统，并维持生态系统的多样性和稳定性，生态修复的目标是更深层次的，达到范围更广、更微观的功能恢复与新的平衡。生态修复工程突破了水土保持工程保水、保土和保肥（主要指氮、磷、钾）的目标，把对构成生态系统的若干重要元素的治理扩大到对生态系统的全面保护、修复和重建，是针对整个生态系统的。

（5）效果评价指标不同。水土保持实施效果评价指标有水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防护率、表土保护率、林草植被恢复率、林草覆盖率6项[8]。生态修复实施效果评价指标主要包括水文情势、河流地貌形态、水体物理化学和生物群落多样性等生态要素指标[9]，生态修复效果评价的指标更加全面。

（6）投入不同。出山店水库工程坝址区水土保持概算总投资1 125万元，其中工程措施225.81万元，植物措施409.32万元，施工临时工程23.84万元。出山店水库工程坝址区生态修复工程总投资9 897.62万元，其中坝址区生态修复6 557.95万元。从投入对比可以看出，水土保持的投入较小，它是针对水土流失区域的直接投入行为，而生态修复的投入较大，投入是持续性的，范围更广。

3 结语

水土保持以预防水土流失、涵养水源为基本目标，难以满足新时代水生态文明建设的需要，具有一定局限性。生态修复顺应自然规律，更加注重大自然的力量，能充分发挥生态环境的自我修复能力[10]，不仅治理范围广，而且生态效果好。在水库坝址区进行生态修复，不仅可以有效防治水土流失，而且可以从根本上解决水库坝址区生态环境恶化的问题。

为响应当前生态文明建设的时代要求，水库坝址区生态修复是水土保持工程建设的深化和发展，也是生态文明建设在水利工程中的具体体现，可以用生态修复措施逐步替代水土保持措施。在主体工程实施期，生态修复措施侧重于防治水土流失;在主体工程完工后，工程建设对环境基本没有干扰，此时的生态修复措施要更加注重对坝址区生境的营造，引导生态系统重构，逐步提升区域生态环境质量和生态系统稳定性。

参考文献：

[1]赵鑫，石佛寺水库生态修复若干问题及对策[J].水利规划与设计，2015（11）：22.

[2]王鹏，陈智敏，翟东辉，等，河南省出山店水库坝址区生态修复总体规划[R].郑州：河南省水利勘测设计研究有限公司.2019：16.

[3] 黄俊达，叶子易，辰山植物园土壤改良修复关键技术实践[J].风景园林工程，2017（12）：125.

[4]覃贵，水库工程对水生生物的影响及评价方法[J].黑龙江水利科技，2018（2）：29-30.

[5]吴鹏，论生态修复的基本内涵及其制度完善[J].东北大学学报（社会科学版），2016，18（6）：630-631.

[6] 中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，水土保持术语：GB/T 20465-2006[S].北京：中国标准出版社.2006：1-2.

[7] 左长清.实施生态修复几个问题的探讨[J].水土保持研究，2002，9（4）：4-5，7.

[8] 中华人民共和国住房和城乡建设部，国家市场监督管理总局，生产建设项目水土流失防治标准：GB/T 50434-2018 [S].北京：中国计划出版社，2018：2-8.

[9]董哲仁，河流生态修复[M].北京：中国水利水电出版社，2013：218-221.

[10] 周春火，刘士余，生态修复对防治水土流失的作用探讨[J].安徽农业科学，2006，34（ 18）：4716-4717.

（责任編辑 吕艳梅）