山区河流石葵河生态治理探索与实践

何杰

（云南省文山州丘北县水务局，云南文山 663200）

0 前言

山区河流又称为山地河流。其定义和分类方法较多，专家学者比较认可的定义为河床由泥沙和粗颗粒组成，坡降在5‰～5%之间，水深与低质平均粒径比在10 以下的河流[1]。云南地处高原地貌，山区河流众多[2-3]，山区河流水文特征主要有：河道坡降系数大，汇流时间短，径流系数大，加上气候和降雨影响，因此洪水陡涨陡落是山区河流标志性的水文特点，有雨就成洪。对云南山区河流而言，季节性降雨对河流影响比较大，流量出现季节性变化规律，水流状态十分紊乱，有纵流、回流、跌水、水泡、水跃、漩涡、剪刀水、横流等流态出现。泥沙特征主要有河流河床多由原生基岩、卵石、漂粒组成。卵石河床一般出现在水流强弱适中区域，河床发生冲刷之处呈鱼鳞状排列，水流较弱河床发生淤积之处呈松散堆积状态。形态特征主要有：河流位于地壳抬升地区，河床总体的演变趋势以下切为主，因此河谷横断面一般呈V 型或U 型。河流总体走向受地形因素影响较大，弯曲系数同时也受到相应的影响。河床纵剖面一般比较陡峭，形态极不规则，浅滩深潭上下交错，常出现台阶形地貌。山区河流地形地貌、水文、泥沙、形态特征比较复杂，从而大大提升河道生态治理难度。

由于防洪基础设施不足、规划滞后、河道管理缺位、洪涝灾害严重等问题的凸显，山区河道生态整治工程探索与实践迫在眉睫。各级领导部门对此类课题也十分关心，自2008 年中央1 号文件明确要求起，在全国开展重点地区中小河流治理规划编制工作。截至2020 年底，云南省累计投入资金43.32 亿元，对900多条河道进行生态治理，完成河道治理长度1062.2km[4]。农田灌溉水有效利用系数有望提高至0.492，全省万元国内生产总值用水量将比2015 年下降29%。

目前，针对山区河道生态治理还没有成型的相关技术标准和参考依据，关于山区河道生态治理的研究较为散见，部分已经落实的工程项目也存在很多的不足，对山区河道生态整治工程进行探索与实践是很有现实意义的课题，同时，可为其他相似工程生态整治提供参考依据。

1 目前山区河流生态治理存在的问题

1.1 山区河流生态治理总体规划和前期工作不足

山区河流生态治理多为公益性水利工程项目，多数河流规划阶段基本情况不明，缺乏系统全面的分析[5]，特别是山区洪水暴涨暴落的水文特性以及同一条河流不同河段的地理环境基础资料缺乏，治理目标和任务不明确。随着经济社会发展和新农村建设加快，人口增加，社会财富日益聚集，都对防洪安全提出越来越高的要求，前期规划治理目标和任务已不能满足河流现实治理和管理的需要。

1.2 工程设计与实际情况联系不够紧密

山区河流的特点是源短流急、洪水暴涨暴落[6]，大部分河段都属于天然状态，部分工程项目防洪标准较低（3～5 年一遇），沿河道两岸农田多，为河谷槽区粮食作物主要生产基地，每年都不同程度遭受洪涝灾害，造成经济损失。一些山区河流流域内水土流失严重，加之不合理的拦河设障、向河道倾倒垃圾、违章建筑、乱搭乱建等侵占河道的现象日渐增多，淤积严重，多年又未实施清淤，致使河道萎缩严重，行洪能力逐步降低，没有过河交通桥等问题，对所在地方的防洪安全构成了严重威胁。

1.3 设计理念落后，未将生态理念融入工程设计

山区河道治理理念落后，河道占线长，河道断面变化大，设计中考虑不到位，有的设计方案没有进行实地踏勘[7]，方案利用相似工程模板套取，“三面光”设计样本比比皆是，没有将生态理念融入工程设计，施工材料和施工工艺选取不够合理。设计思路主要还是以渠系化的理念进行水位线和断面设计，综合防护措施有待进一步完善。

1.4 资金投入不足，技术力量薄弱

中小河流治理为公益性水利工程，缺乏投资效益和渠道，主要资金都为中央和省级投资，地方配套资金基本没有，有些地区属国家级贫困县，财力拮据，配套资金难以落实，后期管护经费和管护人员落实不到位。另外水利专业技术力量薄弱，高水平的水利技术队伍严重不足。

2 石葵河生态治理案例特点分析

2.1 项目规划

石葵河位于云南省文山州丘北县东北部，属珠江流域西江水系清水河上第二大支流，流域多年平均气温16.7℃，年平均降雨量1143.3mm，光照充足，日照时间为2046h，无霜期在300～353d[8]，有丰富的热气资源。主要土壤类型为石灰岩土、红壤、黄棕壤、棕土和水稻土，土壤中有机质含量2.13%～3.05%，PH 为5.5～7.6，土壤质地疏松，通气、透水性好。区内居住4.8 万余人，耕地3.2 亩，主要为壮族，作物为水稻、冬早蔬菜、甘蔗、柿子等为主，由于热气资源丰富，经济作物品质上佳[9]。对石葵河生态河道治理总体规划，本着充分考虑当地自然环境、农林产业、国土规划、交通条件等，既要满足行洪要求、达到保护人民群众生命财产安全的目的，又要以工程项目带动农林产业发展，突出当地壮族民族文化保护与热区农耕文化展示来促进乡村振兴，达到真正的项目脱贫、项目振兴的乡村发展目标。

2.2 工程设计

石葵河上游森林资源过渡砍伐、水土流失严重，导致河堤倒塌破损、河道泥沙淤积严重，难以满足行洪要求，水灾害频繁，经常冲毁淹没大片农田，甚至冲毁房屋和群众，每年都成为当地政府防汛抗洪重点区域。因此，自2014 年起对其进行分期分段进行河道生态治理。通过设计团队多次实地踏勘并广泛收集和听取当地群众意见，坚持“满足防洪要求的前提下让群众利益最大化”的设计理念，石葵河石别段治理工程，总治理长度为7.155km，单边治理总长度11.799km，改造取水口1 座，新建农用桥4 座，人行桥8 座，清水平台17 座，涵洞10 座。

根据水文资料推算水面线，以2 年一遇洪水位作为设计常水位，常水位以下常年浸泡和冲刷，为满足水体净化和相互置换要求，结合地质条件并充分考虑挖填平衡，在常水位以下边坡采用生态混凝土小块进行干砌。在常水位以上（10 年一遇洪水位）河堤采用分层碾压削坡处理，使河堤边坡保持在1:1.5，河道边坡采用框格混凝土进行护坡处理，并在框格内种植上一些当地的适生物种和观赏效果比较好的引进物种，既能达到快速绿化覆盖减少地表侵蚀和水土流失，又能加速工程扰动区植被生态修复。设计洪水位（10 年一遇洪水位）以上预留60cm 安全超高，对堤顶预留3m 的检修道路，碾压后进行硬化，这既能满足河道检修要求又能促进乡村道路交通建设[10]。

为方便当地群众的生产生活，河道整治后，河岸断面相对规范，当地群众不能像过去那样，蹚水过河，给群众交通和运输带来阻隔，所以在设计阶段考虑间隔一段距离，相间设计一些人行桥和农用桥，进一步连接所有交通路线，方便当地群众生产生活。为了解决河道沿线农田灌溉和排水需求，设计10 座涵洞，为方便当地群众饮放牲畜和取水，在设计时布设了17 座亲水平台，结合群众意见，因地制宜对山区河道生态治理进行合理设计，既能满足行洪要求，保障人民群众生命财产安全，又能通过工程项目带动当地基础设施建设和提高生产生活水平，这是山区河道生态治理的一个重要突破口[11]。

总体而言，这样的设计理念和方案对山区中小河流的生态治理是比较实事求是的，可为后期的山区河流生态河道治理提供借鉴和参考。

2.3 工程扰动区水土保持

根据项目区功能分区及水土流失特点，本项目分为河道工程区、施工临时道路区、弃渣场区和临时存土场4 个分区。水土流失防治责任范围分为项目建设区和直接影响区，防治责任范围总面积为16.29hm2，项目建设区防治责任范围面积为10.59hm2，直接影响区防治责任范围面积为5.34hm2。

生态水利建设显现成效。咸宁和鄂州被确定为全国水生态文明城市建设试点，两市试点实施方案已报水利部待批。大东湖生态水网构建和咸宁淦河、黄石磁湖水生态保护与修复工程示范建设积极推进。组织开展“一湖一勘”工作，基本摸清了全省 100亩（6.67 hm2）以上湖泊的数量、分布、变迁等有关情况，公布了第一批308个、第二批445个湖泊保护名录。

为了减少工程扰动对地表的影响和加强工程扰动区植被生态修复，本项目对工程扰动区通过场地整理和客土复垦、施用化学肥料、有机改良物和生物土壤改良、保水剂等技术对土壤进行改良，从而改善工程扰动区立地条件[12]，为植被恢复提供良好的土壤环境。除了改善立地条件，植被物种的选择也至关重要，首先，筛选先锋物，主要以乡土优势物种为主[13]；其次需要遵循因地制宜、适地适树、乔灌草相结合原则进行合理布局和种植；另外加强监测、养护与管理[14]，为了加强对本工程项目的监测，总共布置了6 个监测点，河道工程区布设2 个，弃渣场区布设1 个，施工临时道路区布设2 个，表土临时堆场区布设1 个。为确定植被恢复达到最终的目标，对于植被恢复潜力相对较弱区域，需要加大对该区域的投入和保障[15]。

本工程水土保持措施实施后，可以有效控制新增水土流失量，维护项目区生态环境，扰动土地整治率达到97%，造成水土流失面积的质量度达到98.71%，拦渣率为97.5%，水土保持土壤流失控制比为1，林草植被恢复系数为99.5%，林草覆盖率34.66%。

2.4 山区河道整治区生态修复后评价

2.4.1 植物种类

采用典型选样法[16]，2018—2020 年连续三年对石葵河样地进行实地取样调查。经过6 年的植被生态修复，研究区共收集到119 种植物，隶属 38 科 114 属。乔木主要有柳树（Salix）、枫杨（Pterocarya stenoptera C.DC.）、构树（Broussonetia papyrifera）；灌木主要有白背枫（Buddleja asiatica Lour.）、大青（Clerodendrum cyrtophyllum Turcz.）；草本占主导地位，禾本科有白茅（Imperata cylindrica（L.）Beauv.）、牛筋草（Eleusine indica（L.）Gaertn.）、狗牙根（Cynodondactylon（Linn.）Pers.）；菊科有鬼针草（Bidens pilosa L.）、小蓬草（Conyza Canadensis（L.）Cronq.）、银胶菊（Parthenium hysterophorusL）；豆科有白三叶草（Trifolium repens L）、草木犀（Melilotus officinalis（L.）Pall.）；桑科有地果（Ficus tikoua Bur.）；锦葵科有地桃花（Urena lobata Linn.）、蓼科有酸模叶蓼（Polygonum lapathifolium L.）、唇形科有薄荷（Mentha haplocalyx Briq.）等。

2.4.2 植物生长型

植物生长型即植物的形状类别，划分为乔木、灌木、草本、藤本 4 种（见表 1）。

表1 工程扰动区植被生长型统计

结果表明，植被生态修复草本植被占有绝对优势，占总物种数的70.59%。木本植物生态修复过程中地位突出，占总物种数的27.73%。前期以草本植被为主、灌草结合，占总物种数的86.56%，符合植被生态修复演替规律，与其他学者研究结论基本吻合。

2.4.3 植物群落物种组成

通过对工程扰动区样地的跟踪和定量取样调查，样地中共收集到119 种植物，隶属于38 科114 属，工程扰动区样地内植被恢复有明显规律，以常规三大科植物为主，共计52 种，占总物种数的43.69%。植物种类科属数量从大到小排列为菊科＞禾本科＞豆科，见图1。

图1 样地不同功能群植物分布

2.4.4 植被群落α 多样性分析

通过调查发现，随着恢复时间的延伸，丰富度指数呈现上升趋势，最大值为119。随着物种数量增多和植被盖度的上升，多样性指数也呈现出逐年上升趋势，扰动区Shannor-Wiener 指数出现在2020 年，最大值为2.108，优势度指数呈现出相反趋势，扰动区优势度指数最大值出现在2018 年，最大值为0.676，均匀度指数呈现出“先降低后升高”的趋势。随着恢复时间积累，植被物种数逐年增加，物种多样性指数也处于递增趋势，优势种指数出现递减规律，说明群落结构趋于复杂稳定趋势，单一物种对植被群落的影响将逐渐减小，群落结构将更加稳定，见图2。

图2 不同恢复年限植物群落多样性特征

3 山区河流生态治理有关问题应对措施

3.1 全面规划，综合治理

根据防洪保护对象的重要程度，按照相应规范标准，给洪水足够的通道，按照轻重缓急的原则逐步治理最终根治洪涝灾害。规划要针对河流治理开发现状及存在问题，按照统一规划，综合治理的原则，分段分类别，从经济、社会、生态环境等方面，提出山区河流治理的原则、任务、治理目标和规划方案，选定治理的总体方案及主要布局和实施程序。规划过程中，需要注意整体与局部，上下游，左右岸，各地区、各部门的关系，需要协调近期与远期的关系；干支流治理、主体工程与配套工程的关系；工程措施与非工程措施的关系；河流治理开发与生态环境保护之间的关系等。必须实事求是，强调对河流的基本情况的搜集、整理、分析，充分利用以往规划治理的成功经验，广泛听取各方面的意见和要求，分批次、分重点地进行有序、有效的规划治理。

3.2 因地制宜，注重实效

根据当地经济社会发展实际，不能只以河道流域面积和长度为优先排序，不能以渠系化的理念进行断面设计，要结合中小河流防洪存在的主要问题，处理好理分区分段的关系，制定切实可行的治理措施。从当地的防洪实际出发，找准需要治理河流的重点河段、关键环节与薄弱部位，采取经济、适用、有效的措施，优先解决最突出的问题，讲求治理效益。山区河道生态治理要结合以防冲不防淹的要求，做好水文分析，采用不同的断面和过流量。对洪灾比较严重、保护农田较多的河段进行重点治理，水文分析主要以历史洪水调查为主，完成河道拓宽和加固，配有取水坝、亲水平台以及解决当地没有交通过河桥的历史，具有比较突出的社会效益。

3.3 防洪生态，标本兼治

山区河流洪水具有突发性，陡涨陡落，完工的石葵河坝稿段治理工程中，在弯道大、流速高河段采用浆砌石护坡；在平缓河段采用生态混凝土和框格回填土护坡。对于山区河流，建议采用此布置方式。要把河道治理与生态文明建设、乡村振兴战略有机结合，把河道工程作为城镇、农村优美环境的重要组成部分来建设，要在新农村建设工程中注重生态问题，用科学的态度去实施生态河道建设，以生态、实用、亲水为主，工程以适当硬化和植物护坡相结合，真正达到人与自然和谐相处。

3.4 加强能力建设，打造高水平人才团队

以水利工程补短板、水利行业强监管为主基调，大力弘扬“献身、负责、求实”的水利行业精神，加水利建设管理队伍力量的能力建设，努力提高水利干部职工的政治、业务素质，培养和选拔一支思想过硬、作风顽强、技术精湛的水利干部职工队伍，以适应水利建设发展的需要。

3.5 广泛发动群众，开发投资渠道

各级各部门进一步加大宣传力度，提高群众的生态环保意识，调动广大群众的参与积极性，遵循“取之于民、用之于民”的原则，从石葵河实施来看，部分群众的临河土地占用较大，但当地群众还是比较支持的。另外，广开投资渠道，增加河道治理资金来源。

4 对策与建议

山区河流的生态治理治理，应根据当地经济社会发展实际和山区河流的防洪存在的突出问题，以发展生态文明建设为内在要求，制定切实可行的治理规划设计。坚持人与自然和谐发展，既有效防御洪水，安排好洪水出路，统筹处理好中小河流治理与城乡发展、河流生态环境保护、水资源开发利用的关系。从实际出发，以保护重点地区河流沿岸城镇和基础设施、灌区的防洪安全为目标，统筹衔接好山区河流治理与山洪灾害防治的关系，兼顾山区河流治理与河道管理，工程措施与非工程措施，防洪与排涝，近期与长远的关系。把山区河流生态治理与生态文明建设、乡村振兴战略有机结合，因地制宜，区分轻重缓急，分期分段开展治理，以实现“河畅、水清、岸绿、景美”目标。

针对山区河流生态治理工程项目存在的问题，结合实际工程对比与实践，需要提出针对性建议：

（1）要做到全面规划，综合治理，把河道治理与生态文明建设、乡村振兴战略、人文景观等相结合，提高规划设计水平，切实发挥山区河流生态治理防洪减灾和完善基础设施建设等目的。

（2）要广泛听取群众意见，因地制宜进行设计，让工程项目切实达到自身效益，为人民群众谋取福利。

（3）积极筹措资金，在积极争取上级政府资金投资的同时，切实加强地方基础设施建设资金投入，并积极搭建融资平台，多渠道筹措建设资金。

（4）积极做好当地群众工作，提高群众参与度，特别是做好建设用地协调，保证工程建设的顺利推进。

（5）要强化建设管理，进一步强化工程建设项目法人制，做好项目前期工作，切实强化全过程管理，提高运行管理维护能力，推动山区河流生态治理工程顺利实施和规划目标如期实现。