龙湾水库周边及上游生态清洁小流域治理措施体系

台秉洋

(辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳110006)

近些年来，我国生态文明建设思想不断丰富和完善，生态清洁小流域建设思路也不断发展。毕小刚[1]、祁生林[2]、杨进怀[3]等较早地进行了北京市生态清洁小流域的研究，全国其他地区也相继开展生态清洁小流域相关研究[4- 7]，辽宁生态清洁小流域治理研究也同步开展[8- 9]。我国幅员辽阔，不同地区自然条件、社会经济条件不同，生态清洁小流域治理措施也应因地制宜，相互借鉴。文章对辽宁黑山县龙湾水库周边及上游进行生态清洁小流域措施设计，以小流域为单元，以水源保护为中心，构建了封育保护、水土流失综合治理、面源污染防治、人居环境整治等措施相结合的生态清洁小流域治理措施体系，为类似地区提供借鉴。

1 基本情况

龙湾水库位于绕阳河水系东沙河西支(朝阳寺河)中下游，坝址坐落于辽宁省黑山县太和镇，属中型水库，最大库容为7019万m3。龙湾水库是辽宁省重点输水工程调蓄水库，也是黑山县的重要水源地。水库周边及入库口上游河道两岸耕地面积大，植被覆盖率低，水土流失问题严重，且常年耕作土壤中的氮、磷、钾等流失进入水库后，增加水体富营养化，影响水质安全。为了改善库区周边生态环境，保护水源，改善水质，对龙湾水库周边及上游采取生态清洁小流域治理措施。

黑山县属北温带季风气候，平均气温为8.2℃，极端最高气温为37.5℃，极端最低气温为零下27.6℃，年平均降水量为564.2mm，降水多集中在6—9月，占全年降水的70%～80%，年平均风速4.1m/s，最大风速为28m/s，无霜期为161d，最大冻土深度为144cm。工程区属于低山丘陵地貌，山间河谷两侧及沟口广泛分布第四系坡积洪积扇，岩性为砂砾石，砂土、间夹砂土、亚砂土，厚度一般3～15m，土壤为耕型沙壤土和砂土。朝阳寺河全长65km，流域面积357km2，河道比降1‰。流域多年平均径流深为63mm，多年平均径流量为2022.3万m3。

选取龙湾水库周边区域，以及入库口上游朝阳寺河两侧水土流失面积较大、人口相对集中或侵蚀强度较大的小流域进行生态清洁小流域治理，共涉及小流域14个，治理面积为276.24km2。小流域基本情况见表1。

2 治理措施体系

生态清洁小流域治理以小流域为单元，以水源保护为中心，以控制水土流失和面源污染为重点，山、水、林、田、村综合治理[10]。形成封育保护、水土流失综合治理、面源污染防治、人居环境整治等措施相结合的治理措施体系。

朝阳寺河在朝阳寺村以上至源头流域内山高坡陡，人为扰动少，主要采取封育保护措施；在朝阳

表1 小流域基本情况表 单位：km2

寺村以下主要为农业种植区，人类活动频繁，主要采取水土流失综合治理、面源污染防治、人居环境整治等措施进行治理。

生态清洁小流域治理措施体系如图1所示。

3 治理措施

3.1 封育保护措施

朝阳寺河在朝阳寺村以上至源头流域内山高坡陡，自然植被较好，远离村庄，人为扰动少，采取封育保护措施，设置围栏和封禁警示牌设施，防止人、畜破坏，加强林草植被保护。封禁警示牌设置于出入口、路旁等人为活动较频繁的区域；围栏布设在人畜活动频繁的区域，一般设置于林边、山脚等位置。警示牌采用钢制结构，围栏采用钢筋混凝土柱与刺线相结合的铁丝围栏。

3.2 水土流失综合治理措施

水土保持综合治理措施包括梯田、保土耕作、水保林。水土保持综合治理措施因地制宜，因害设防，宜农则农，宜林则林，结合当地水土保持规划等相关规划进行布置。

3.2.1梯田

梯田修筑应按照“近村、近水、就缓、就低”的原则，就地取材、随山就势，选择在25°以下，土层较厚的坡耕地上进行[11]。结合当地实际情况，梯田采用水平土坎梯田。梯田设计标准采用10年一遇6h最大降雨量，一般能够减少径流90%，减少泥沙95%以上。水平梯田沿等高线修筑，陡坡区田面宽度宜为4～10m，缓坡区田面宽度宜为10～20m；田坎高度小于2.5m，田坎坡度要适当，既保证坚实稳固，又不多占地；田埂高度0.15m，顶宽0.3m。梯田修筑完成后，在田埂上栽植紫穗槐，能够起到很好的固埂作用。要做好梯田的维护管理工作，在汛前、雨后及时检查，发现有水毁现象要

图1 生态清洁小流域治理措施体系图

及时修整，防止损坏面扩大。

水平梯田设计断面尺寸如图2所示。

图2 水平梯田设计图

3.2.2保土耕作

项目区部分耕地土层较薄，土质疏松，会产生比较严重的水土流失，同时修梯田的难度较大，这部分耕地若得不到有效治理，水土流失逐年加剧，将严重影响农业生产。因此采取保土耕作的方法进行治理，拦蓄降水径流，增加土壤入渗，减轻土壤侵蚀，提高农作物产量。

保土耕作采取改垄措施。改垄措施主要针对3°～8°的顺坡地，增加土壤入渗，涵养水分，提高土壤抗蚀能力，减轻径流冲刷。改垄是沿等高线将顺水垄改为水平垄，先经过耕翻，再进行横坡耕作，为便于耕作应该采取“大弯就势，小弯取直”的原则作垄。垄距按不同作物的生长需要适当确定，一般垄距为50～70cm，同时进行深耕松土，耕土深度一般为25～30cm，并且增施有机肥，促进土壤团粒结构的形成，提高田间持水能力和土壤抗蚀性。

3.2.3水土保持林

对植被稀疏、水土流失较严重的荒山荒坡营造水土保持林，有效控制水土流失，涵养水源，改善生态环境。水土保持林树种选择当地适宜树种，采用乔灌带状混交造林，乔木选择油松，灌木选择紫穗槐，株行距均为1.5m×2m，2行一带，带间距2m，种植点按行距沿坡地等高线排列。根据当地立地条件以及树种的生物学特性，油松、紫穗槐的初植密度为3333株/hm2。水土保持林种植点配置如图3所示。

造林树种要选择品种优良、根系发达、生长发育良好、植株健壮的苗木，满足《主要造林树种苗木质量分级》GB6000规定的I级苗木要求。苗木规格要求见表2。

图3 水土保持林种植点配置图

表2 水土保持林苗木规格要求表

造林选择在春季进行。造林前一年的秋季进行整地，油松整地方式采用鱼鳞坑整地，呈“品”字形排列，鱼鳞坑长径0.6m，短径0.4m，坑深0.3m；紫穗槐整地方式为穴状整地，直径0.3m，松土0.3m深。整地过程中尽可能的保存造林地上的原有植被。鱼鳞坑整地设计如图4所示。

图4 鱼鳞坑整地设计图

每年冬天对当年新造幼林的成活率进行调查。成活率70%以上且分布均匀的幼林地不需补植；成活率在30%～70%的幼林地，进行补植；成活率不到40%的幼林地，要重新造林。

3.3 面源污染防治

项目区农业种植面积大，面源污染主要来源于残留在土壤中的农药和化肥，土粒是这些污染物的载体，随径流输送到小流域河道中，污染水质，造成水库水质富营养化。水库、湖泊富营养化问题与流域生态环境恶化密切相关，对水资源科学利用形成潜在威胁[12]。面源污染防治以保护流域内水体不被富营养化，以控制化肥、农药种类及用量为重点。考虑到当地的社会经济条件，提出面源污染防治要求。

首先，鼓励农民使用农家肥、有机肥，发展有机农业。农家肥、有机肥对改良土壤、提高肥力、改善作物根际微生物群、减轻农业面源污染等方面具有积极作用。政府部门要加强宣传，进行技术推广，引导农民充分利用禽畜粪便、秸秆、植物绿肥等资源，增施有机肥，逐步走上科学施肥的路子。

其次，各类化肥、农药的使用种类及数量应符合《农药管理条例》(国务院令[2017]第677号)和《关于加强土壤污染防治工作的意见》(环发[2008]48号)的有关规定，同时农药必须严格按照农药的使用范围和方法使用，注意人畜安全。

再者，提倡生物防治病虫害。生物防治就是利用一种生物对付另外一种生物的方法，它利用了生物物种间的相互关系，以一种或一类生物抑制另一种或另一类生物，它的最大优点是不污染环境，是农药等非生物防治病虫害方法所不能比的。生物防治的方法有很多，例如，利用天敌防治有害生物，选育具有抗性的作物品种防治病虫害，采取耕作，防治改变农业环境，减少有害生物的发生，利用不育昆虫防治措施，使害虫失去繁殖能力等。

3.4 人均环境整治措施

3.4.1农村生活污水处理措施

朝阳寺河沿岸农村生活污水来源主要是村民生活用水，污水排入河道内，严重影响了下游水质。在朝阳寺河两岸人口集中的村屯建设污水处理设施，进行污水集中收集，统一处理。

(1)工艺选择

为了减少工程运行费用，减轻农民负担，采用运行费用低廉的工艺进行处理，采用人工湿地污水处理技术。污水处理设施根据地形、周围环境以及进水、出水位置进行合理布设，形成集成一体化整体布置。污水处理站可利用河滩荒地、废弃鱼塘等进行布置。

(2)工艺流程及说明

人工湿地污水处理工艺包括隔栅、沉淀池、厌氧生物滤池、潜流型人工湿地等4个处理单元。

外部污水管网集中收集的污水，经隔栅、沉淀池及厌氧生物滤池预处理后，进入潜流型人工湿地，处理后的污水达标后排放或利用。

污水前处理单元包括隔栅、沉淀池、厌氧生物滤池。隔栅是一种最简单的过滤设备，用于去除污水中粗大的悬浮物；沉淀池是分类污水中悬浮物的一种主要处理构筑物，它可以将可沉降颗粒与污水分离；厌氧生物滤池是装有填料的厌氧生物反应器，在滤料表面有以生物膜形态生长的微生物群体，在过滤的过程中与滤料接触的悬浮颗粒，附着在滤料表面不再脱离。污水前处理单元主要是去除污水中颗粒悬浮污染物，均化、调节进水水质和水量，同时为污水处理系统提供安全的进水，保证处理系统的稳定运行，降低后续人工湿地的负荷，有效提高出水水质。

经过预处理的污水进入人工湿地。人工湿地填满生物介质填料，利用有机质、砾石、砂及矿物质等人工介质分层填充，表面栽植芦苇和香蒲等水生植物，形成独特的生态系统。运行稳定后，填料和植物根系及附着生长的微生物形成复杂的根脉生态系统，通过物理沉降、过滤，化学沉淀、吸附和分解，微生物讲解代谢，植物的吸收过程进行去除。

工艺流程图如图5所示。

图5 人工湿地污水处理技术工艺流程图

3.4.2禽畜养殖废水处理措施

朝阳寺河两岸有多户农村禽畜养殖户，有的养殖户禽畜粪便直接排入河道，有的因粪便在存储过程中随雨水进入河流，禽畜粪便中含有大量细菌，不经处理排向外界环境中，污染水体和土壤，因此，需要加强粪污治理力度，建立长效管控机制，持续推动禽粪综合治理，消除污染隐患源[13]。

禽畜养殖废水不与农村生活污水统一收集和处理，同时由于农村养殖户大多数为分散的，要采取单独处理措施。针对其农村禽畜养殖废水污染途径，降低废水处理运行费用，减轻养殖户负担，采用化粪池污水处理技术。每户养殖户设置1处化粪池。

化粪池采用地埋式玻璃钢化粪池，它是利用沉淀和厌氧发酵原理去除生活污水中悬浮性有机物的处理设备。高效波纹玻璃钢化粪器内部设有隔板，隔板上的孔上下错位，不易形成短流，并将整下罐体分成三部分：一级厌氧室、二级厌氧室和澄清室，一级、二级厌氧室底部相通，内部加有“MDS专用特型填料”。这样的分隔减少了污水与污泥的接触时间，使酸性发酵和碱性发酵两个过程互不干扰，同时填料的存在增加了污水污泥与厌氧菌的接触表面积，大大提高了反应效率。化粪池的污泥要定期清掏，防止污泥堵塞洞口，造成化粪池堵塞。清掏的污泥用作农田有机肥料。化粪池出水用于农田浇灌。

3.4.3垃圾处理措施

垃圾处理措施主要针对农村村屯产生的生活垃圾。农村产生的生活垃圾在雨水的冲刷下容易带入河流，影响河流及下游水库的水质。因此，在项目区主要村屯设置垃圾处理设施，将农村生活垃圾集中后统一处理。

针对各小流域内垃圾处理的现状问题，在流域内增加垃圾收集设施，采用垃圾桶配合垃圾收集箱的形式，取代露天垃圾堆放的方式，并采取全封闭的运输车辆送到指定垃圾填埋场集中处理，做到村收集、镇运输、县处理，减少垃圾对环境的污染。村庄内垃圾箱配备标准为每30人配1支容量为120L垃圾桶，垃圾桶布设在便于居民弃物和垃圾车收集清运的公共用地及道路两侧设置，与周边建筑物间隔原则上不少于5m，并于住户间距最远不超过70m。村内设垃圾收集站1座，并配设1辆垃圾运输车，负责将垃圾收集站的生活垃圾运输至垃圾处理场。

3.4.4村庄绿化美化

村庄绿化美化主要从两方面进行，一是清理垃圾，治理村庄“脏乱差”；二是栽植植被，绿化美化村庄。通过整治提高村内绿化水平，改善村庄生态环境，提升农村居民生活质量。

对村屯内道路两侧、场院等地的五堆“柴、土、粪、垃圾、建筑弃渣”进行清理整治，平整道路、清洁场院。大力开展村庄道路、庭院、宅旁、空闲地绿化和公共绿地建设。选择乡土树种草种，通过乔、灌、花、草合理配置，绿化美化村庄。

项目区村庄主要绿化树种选择梓树、垂柳、油松、京桃、紫叶李、黄杨、丁香、锦带、榆叶梅等。

4 结语

龙湾水库是辽宁省重点输水工程调蓄水库，也是黑山县重要的饮用水水源地，本文提出的生态清洁小流域治理措施体系，对加强龙湾水库水源地保护，确保城乡居民饮用水安全，提供了技术支撑，具有指导意义。本文治理措施体系中，封育保护、水土流失综合治理及人居环境整治等治理措施具有可操作性，但对面源污染防治仅提出了要求，未开展具体措施设计，农村面源污染防治需要社会、政府、农户以及多方面的共同努力，如何推进现代生态农业建设，如何建立健全农村环保政策，是下阶段面源污染防治研究与实践的重点工作。