川西林盘院落的地表径流低影响措施设计研究

伍丽萍，杨青娟，兰 茜

(西南交通大学建筑与设计学院，成都 611756)

前 言

蜀郡太守李冰统筹修建的川蜀都江堰水利工程，滋养了巴蜀大地，岷江之水被导入平原的广大农田基底，让川西平原有了密如蛛网的排灌体系。“川西林盘”往往与灌渠比邻而建，是农村院落与周边高大乔木、竹林、河流及外围耕地等自然环境有机融合，是典型的农村居住环境形态[1]。

然而随着城市化的快速发展，乡村生态环境污染问题日趋严峻，水资源短缺、水环境污染和雨水内涝日益成为世界性的危机和问题。由于受到人类活动的长期影响，成都平原等地下水水质不断恶化[2]。川西林盘院落地表径流的随意排放对地下水水质以及灌溉渠系水质造成了严重的影响。川西林盘地区独特的分散式村落布局，使得村落地表径流污染虽总量不大，但分布非常分散，处理相对困难，加上一般家庭处理意识不强，因此对地表径流的处理和利用没有得到妥善解决，对周边水体及都江堰灌区灌溉水系的污染日渐加重，不仅影响林盘水文环境质量、破坏乡村生态环境，还对食品安全、公众健康、经济发展等带来一系列危害。因此，对川西林盘院落的地表径流特点、类型、来源、处理现状等问题进行研究，并给出相关优化建议，对保护林盘地区地表径流的非点源污染并对灌渠的保护有着重要意义。

1 林盘空间特征

1.1 林盘空间要素特征

千百年来，川西林盘遵循着自然生长法则，随田而居、与林为伴、以水相依，在其特有社会环境下形成了独具特色的物质空间与居民活动特点。在其他文献对林盘定义的基础上，可以将川西林盘定义优化为：由田园、林木、水系、宅院等形态要素融合形成的田间‘盘状’聚居点，是集生态、生产、生活、景观、文化于一体的川西平原典型的人居环境乡村聚落[3-4]。

林盘主要有四个空间要素：田园、林木、水系、宅院。田园即是农田和果园，是林盘的核心生产资源。林木是林盘构成的标志与载体，是村民根据生活和生产劳作的需求，在宅旁栽植的植物群落。水系无疑是川西林盘形态特征形成的重要构成之一，在很大程度上促进了林盘的产生与发展。众所周知的都江堰灌溉水系正是川西林盘赖以生存的命脉，它保障着灌区内农户的生产和生活用水。宅院是林盘构成的主体也是核心要素，决定着林盘的规模与兴衰。宅院由建筑和院坝构成。建筑规模和布局较灵活自由，其平面布局形式有“一”字形、“L”型、三合院和四合院四种基本形式，以及衍生的各种形式。院坝是农户生产生活的必要场地，所有建筑都与院坝相连组成农家宅院。

1.2 院落空间构成及尺度

林盘作为川西的一种人居聚落，其空间分布的最大特色是规模小而分散。林盘层级式展开的平面空间形态由内向外依次为院坝—建筑—林地—田地(图1)。(图1右图来源：方志戒《林盘文化国义》；右图来源：谷歌地图。)院坝处于建筑、院墙、篱笆等围绕之下，是院落空间的中心所在；院落的外围是菜地、果树和林木等；外层是茂密的树林与竹木，将院落紧紧围绕其中，成为其安居的绿色屏障；林盘外围是开阔的田地，是村民就近耕作的场所。

图1 林盘聚落空间模式示意图Fig.1 Schematic diagram of spatial mode of Linpan settlement

林盘在形成过程中，受各种因素影响，呈现出乡土气息浓厚的空间形态。可从规模大小、居住组合方式、平面形态、绿化树种等多角度来划分林盘类型。一般来说，林盘依据聚居农户数量的不同，表现为林盘占地规模的大小和聚居人口数量的不同。成都市有关现状林盘的调查分类将林盘分为小型、中型和大型林盘[3]，通常居住 10 户以下的林盘称为小型林盘(图2)，其中也包括居住 1～2 户的散户；居住 10～40 户的林盘称为中型林盘(图3)；居住 40 户以上的称为大型林盘(图4)。其中以占地几千平米的小型林盘分布最多[3]。(图2～图4来源：根据调研卫星地图以及参考文献改绘)

图2 小型林盘——水渠在林盘四周或从院前流过Fig.2 Small Linpan - the canal flows in front of the courtyard dam around the Linpan

图3 中型林盘——林盘通常位于水渠两侧的林带旁边Fig.3 Medium Linpan - Linpan is usually located along strips of forest on either side of channels

图4 大型林盘——林盘通常位于水渠两侧的林带旁边Fig.4 Large Linpan - Linpan is usually located on either side of rivers

1.3 林盘院落与水渠的关系

林盘水系主要包括灌渠、溪沟、堰塘、池沼、水井和排水沟等。经过林盘的灌渠以斗渠、农渠和毛渠为主，渠宽从二、三米到几十厘米不等，几乎每一座林盘都与灌渠或溪沟有着紧密的联系。林盘与各类渠系关系如下：干渠河堤高大、河面宽，河水涨落季节变化较大，林盘通常不与它们直接相邻。支渠和斗渠(图5)河面较宽，两岸有高大的防护林，林盘就藏身于两岸林带旁，渠内一年四季流水汤汤，既是林盘的背景景观，又是绝佳的天然屏障[4]。农渠和毛渠(图6)分布最多，流水缓缓，萦绕于林盘四周或穿行于宅院之间，十分宜人。不同规模的林盘与水系的关系见表1。

表1 不同林盘类型的院落与水系的关系Tab.1 Relationship between courtyard and water system of different Linpan types

图5 林盘边的支渠和斗渠Fig.5 Branch and canals beside the Linpan

图6 环绕林盘的农渠、毛渠、溪沟Fig.6 Agricultural canals, gross canals and streams surrounding Linpan

林盘农户常将灌渠萦绕于宅院前后，在渠上修筑小桥，建踏步等。流经林盘的溪沟，在取水用水之处留有豁口，一般有高大的乔木或竹丛为之掩映，林下是汲水的踏步和洗淘的台面。有的农户还将院旁的渠道拓宽，形成小水塘；有的还挖渠引流，将水引进自家院坝后再回流至灌渠，巧妙利用。灌渠与河道之水除了灌溉、洗淘和养殖外，在很长的历史时期，还被用作饮用水。直到上世纪 70 年代，都江堰灌区“上五县”不少林盘村民还在饮用河渠水，只是后来由于水质污染，才改为饮用地下水或自来水[5]。

2 林盘院落地表径流来源及处理现状

近年来，乡村的物质条件上升，生活水平逐渐上涨，但生态环境质量却有所下降。日常生活区域中产生的垃圾没有得到科学合理的处置，对乡村环境造成了直接的影响。唐闻力、付成果、邓敏等研究了我国乡村环境污染现状、污染来源、处理现状及治理对策，提到了农村生活垃圾是乡村污染的主要原因之一，具有堆放点分散、成分复杂、处理体系无序等特点[6～8]；张玲玲等研究了海绵型院落式民居雨水利用，分析不同结构特点的院落式民居雨水收集的可利用量，提出了适合典型院落式民居中应用的雨水利用改造方案[9]；张小玲研究了农家庭院初期径流污染控制技术，通过发掘新型基质以强化人工湿地及雨水滞留池精华能力[10]；魏孜等监测了10场降雨事件下北京典型庭院屋面和庭院径流的水质，发现屋面径流水质较好，符合生活杂用水标准，初期冲刷效应明显，庭院雨水水质相对较差，无法满足生活杂用水水质标准[11]。

本文研究的林盘院落地表径流主要是院坝内的地表径流。虽然目前我国在乡村也正在积极推进生态建设，逐渐建立小型生活污水的处理站，将厕所污水、厨房污水、洗涤污水等进行集中处理，近年来林盘地区新建的农村集中居住点也均配建污水处理设施，但总体来说，由于农村地区环保设施数量少，覆盖范围小，林盘内的地表径流都是就地露天排放，垃圾清运率低[12]， 洗衣洗菜等部分生活污水容易进入院坝地表径流，产生非点源污染，对水渠水质和周边环境污染较严重(图7)。因此林盘院落地表径流污染来源主要是部分生活污水的排放。根据文献研究及现场调研结果显示，进入地表径流的生活污水主要包括村民生活过程中洗淘衣物、洗淘农业产品、冲刷畜禽粪便、冲刷生活垃圾堆放残留物、以及冲刷农业残留污染等产生的污水。其径流污染的初期冲刷效应较明显，无有毒有害物质，主要为TP、TN、COD、SS等物质，氮磷浓度较高，还含有一些醋酸、碘、钠等化学物质[8，10]。

图7 林盘内水渠污染现状Fig.7 Pollution status of canals in Linpan

3 林盘院落地表径流低影响处理措施

针对林盘内农村院落地表径流水量差异大、污染源相对分散、可生化性好、无有毒有害物质、氮磷浓度较高等特点，可采用分散处理模式，利用生态处理措施对污水进行生态净化。遵循因地制宜、利用为先、就地就近的原则，先通过低影响处理措施处理，再进入排污管到达中小型污水处理设备或进行自然处理等形式。具体措施包括：林盘院落空间设置雨水花园，邻接绿地设置植草沟，利用农户周边鱼塘、农田，构建人工湿地，使污染物进一步降解后再进入自然水体。这种生态措施具有投资运行成本低、景观效果好等优点。本文依据不同规模林盘中院落与水渠的空间关系提出对地表径流的低影响处理措施。

3.1 小型林盘

小型林盘聚居户数一般在10户以下，分散于田间、丘陵中或位于乡村支路旁或农渠旁，水渠通常萦绕于林盘四周或穿行于宅院之间。此类林盘住户较为分散，可以对单户设置处理措施。住户院落与水渠临近，降雨产生地表径流时几乎直接排入水渠，但可以用来布置措施的空间并不多，因此可以采用对土地占用不高、成本易控制的低影响处理措施，植草沟、雨水花园、生物滞留池等(图8)。

图8 小型林盘的措施示意图Fig.8 Schematic diagram of small Linpan measures

对宅前有绿地的院落，可以在绿地中设置生态植草沟。生态植草沟是一种生态的地表排水方式，一般为依绿地建设的浅沟，沟内种植植物，通过下渗、植物过滤等原理净化和削减雨水径流。院落地表径流在排放前先通过生态植草沟输送，可以截留径流污染物，滞留雨水，削减径流量。生态植草沟不需占用专门土地，可以提高土地利用率，并且造价低，可与乡村中的排污管联合运行，可节约管道建设维护费用，条件适合时也可代替管网，同时还可以增加绿地景观效果。

对宅前无绿地，院坝直接与水渠相邻的，可以在院坝中设置雨水花园。雨水花园是利用浅洼地形的一种生物滞蓄设施，浅洼内种植适当植物，通过吸附、渗透和过滤等原理对地表径流进行控制利用，具有良好景观效果。林盘宅院的建筑除了住房以外，通常还包括一些生产性建筑，如养鸡房、养猪房等。雨水花园可设置在这类家禽养殖屋舍前。生活中盥洗产生的污水、院坝地表径流或冲圈水等可先排入雨水花园。经过这类处理设施的生活污水得到初期过滤，净化后除去了大部分氮磷等物质，再进入下一个处理措施。

3.2 大、中型林盘

大、中型林盘聚居户数在10户以上，住户相对集中，所以在此合并考虑。此类林盘通常整个聚落周围分布有渠系，且位于林带旁边，有足够的绿地，因此此类林盘的院落地表径流可采取雨水花园、小型人工湿地等多个措施组合净化的方式(图9)。单户院落内设置雨水花园或生物滞留池，林盘内再寻找一处位置合适、面积足够的绿地设置人工湿地，院落内的雨水花园先行降解污染物后，再排入生态沟渠或雨水管网，进入人工湿地进一步去除剩余有机物和实现氮磷等营养物质的转化，去除SS、N、P、COD等污染物。经过组合措施的净化，可以降低区域洪涝风险，净化雨水径流，减小径流直接进入水渠或土壤的污染，同时减小径流对下游设施的负荷冲击。净化后的污水可回用灌溉，也可以补充地下水。因人工湿地相对于雨水花园、植草沟等占地面积较大，因此可以三五户甚至整个林盘聚落共用一个人工湿地，可以结合实际的自然条件与污水处理需求选择合适的人工湿地类型。

图9 大、中型林盘的措施示意图Fig.9 Schematic diagram of medium and large Linpan measures

大中型林盘中的住户虽不像分散住户紧邻水渠，但有的农户会将水系引流进自家的宅院前后，形成毛渠或农渠，因此在雨水径流量较大时，可根据住户情况选择将措施处理后的尾水溢流进入水渠，或收集储存用于农户房前屋后的菜地或绿地灌溉。

4 结论与建议

川西林盘是特色鲜明的地域性乡村聚落，水系是川西林盘灵魂所在。近年来，人们不断开展了对川西林盘的研究和保护，对水系的保护和林盘乡村污染治理也逐渐开展，但污染问题仍然严峻而紧迫。当地居民的生活习惯和污染防止意识对解决相关问题非常重要，但由于村民信息相对闭塞，多数村民并没有积极参与环境保护的主动性，村民生活习惯和建设地表径流净化措施的积极性短期内往往难以改善。因此在不断推动林盘低影响处理措施建设的同时，积极培养村民的环保意识，开展可持续雨洪管理公众教育，也是应采取的必要措施。

综上，根据大、中、小型林盘的规模及其与水系的空间关系，总结林盘院落地表径流污染的来源及处理现状，本研究对不同规模的林盘院落分别提出了相适应的低影响处理措施：小型林盘可以在院坝或宅前绿地中设置雨水花园或生态植草沟：大、中型林盘可以采取雨水花园、人工湿地等多个措施的组合净化，以减少地表径流污染对林盘造成的影响，为川西林盘院落地表径流的处理和都江堰灌溉水渠水质优化提供积极的建设策略和参考。同时相应措施建设，结合环保知识宣传，制定相关措施运用维护的乡规村约，让每个农民都能意识到自己的责任和义务，主动参与到日常的污染处理中，对从根本上改变农村生活污染严重、处理难的问题具有积极的现实意义。