段义字,王可壮,何 倩,韩 芬,刘进德
(甘肃省平凉市水土保持科学研究所,甘肃 平凉 744000)
小流域综合治理是水土保持生态建设的重要组成部分。传统的小流域综合治理注重改善山区生产生活条件,以生态效益为先导,通过合理利用水土资源,实现生态经济和社会效益协调发展。随着黄河流域生态保护与高质量发展理念在水土保持生态建设中的融入和实践[1- 3],平凉市小流域综合治理和水土资源高效利用以及措施配置要从系统和全局的角度,应用水土保持学、生态经济学、景观生态学和系统工程等原理,统筹流域山水林田湖草塬系统的关联性,将措施配置与水土保持科技深度融合,构建有花、有果、有绿、有科研试验基地的水土保持生态科技示范流域,增加社会公众对水土保持生态环境建设的再认识,为当地生态振兴、产业振兴和经济高质量发展奠定基础,进而推动全市小流域水土保持生态建设纵深发展。
浚谷小流域是纸坊沟中游右岸一级支沟。纸坊沟流域位于泾河上游右岸的平凉市中心城区南部,为泾河干流一级支沟,沟口距城区2.5km,面积19.4km2。流域沟口右岸山坡已建设坡面径流观测小区7处,主沟道径流泥沙观测站1处、气象园1处,雨量站5处,左岸平台地建设科研试验苗木培育温室1处,水利灌溉试验基地1处,坝地生态农业示范园12hm2。流域行政区划涉及崆峒区柳湖镇、崆峒镇和峡门乡8个行政村,属半干旱大陆性季风气候;地貌类型自上游至下游依次为土石山区、黄土丘陵沟壑区和黄土高原残塬沟壑区。土壤主要有黑垆土、草甸土、红粘土、黄绵土。多年平均日照时数2424.8h,多年平均气温8.6℃,≥10℃活动积温2800℃,多年平均降水量548.7mm,主汛期(7—9月份)降水量占全年降水总量的59.03%,多年平均蒸发量1512.1mm,无霜期171d,最大冻土深度100cm。
浚谷小流域面积101hm2,其中水土流失面积56.58hm2,距平凉中心城区5km,属黄土高原残塬沟壑区,1条支沟长0.5km,主沟道长1.37km,比降11.17%,沟道较为宽阔,沟滩地面积1.55hm2,沟沿线以上为水平梯田,面积30.65hm2,沟坡为疏林草地或天然草地,面积24.43hm2,流域治理程度达到87.7%。
目前,浚谷小流域已建成小型排水渠825m、石谷坊1座、土谷坊1座、柳谷坊3处、通村砂化路1.85km;沟道疏林地间伐补植、土地整治等2.24hm2;建设沟口排洪渠101m及各类小型过路桥涵和跌水12处,加固沟口土箭涵洞1座,修建宽浅式“S”型景观水渠255m,疏林地植草生态便道368m,利用沟滩地整修废弃土堆置三级圆形花台1处。栽植油松、白皮松、紫叶李、月季、小叶黄杨、紫叶矮樱、牡丹、国槐、构树等乡土及景观乔灌树木29924株,种植食叶草、诸葛菜、黑心菊等观赏性草类植物0.26hm2;建设高效水土保持灌草栽培科研试验小区24个,坡面及滩地径流观测小区4处,流域径流泥沙观测点2处。
基于新发展理念,充分利用浚谷小流域水土资源环境条件和区位优势,依托水土保持科研试验基地,应用水土保持学、园林学和景观生态学原理,结合平凉市“山水林田湖草塬”系统治理规划思路,在流域现有治理成果的基础上,探索水土保持科研由水土流失定点定位动态监测与山水林田湖草塬系统治理成效定量评价相结合、水土保持生态效应研究与乡村生态振兴措施优化配置相结合以及专项水土流失防治措施配置成效试验研究与生态保护和高质量发展多层次、多区位、多领域研究相结合之路[2],丰富和完善水土保持科技服务平凉市泾河葫芦河流域生态保护和经济高质量发展内涵,建设集“生态清洁示范、高效灌草栽培、科研试验基地、水保科技应用、旅游休闲观光”于一体的城郊型水土保持生态科技示范小流域[4- 5]。
按照流域地形地貌特征,沟沿线以上水平梯田建设生态果园、绿色蔬菜采摘园和主栽农作物高产栽培园,整修田间及生产路,为后期利用道路汇流开展引洪漫地、发展节水灌溉农业奠定基础,构建坡面梯田生态农业示范区;沟坡疏林地和其他草地采用鱼鳞坑、水平阶整地,补植油松等常绿乔木树种,提高流域林草覆盖率和生态景观,建设沟坡生态修复示范区;主沟道上游适地布设石谷坊,支沟布设土谷坊、柳谷坊群,山脚布设排水渠系,调控沟道上游来水,建设沟道小型蓄排水工程示范区;沟滩疏林空地栽植景观花草,建设“S”型浅滩式景观水渠和连台式小桥涵及跌水,辅以林间生态踏步便道,构建沟滩生态旅游观光示范区。
以主沟道和支沟互通互联排洪渠系、疏林地“S”形浅滩式景观水渠为骨架,连接上游谷坊及下游小型桥涵和跌水,形成谷坊蓄浑排清、疏林地生态景观水渠环绕、沟滩地观赏性灌草划区栽植美化、空地景观树点缀的沟滩地园林化平面布局。主沟道和左岸支沟交汇小土峁建设观景台,并采用踏步、盖板涵和植草踏步便道将土谷坊、石谷坊和径流监测小区微型景观点连接起来;中游沟滩地以拍筑土质植草便道分隔为七处台地,分区栽植耐水花草和科研试验灌草。在此基础上,对沟口左岸失稳土箭加固并砌筑景观涵洞;支沟右岸坡面及滩地建设径流监测小区,支沟和主沟道沟口分别建设巴歇尔量水槽;利用沟道滩地土地整治和垃圾清理废土建设三级圆形土台,分级栽植紫叶矮樱、木槿、小叶黄杨景观小灌木及牡丹、月季等花卉植物,空地以不同花色小灌木栽植造字,整体形成“有花、有水、有绿、有景、有科研试验基地”的水保科技、旅游观光小流域。
自20世纪50年代以来,纸坊沟流域被选定为全市唯一的水土保持科研试验基地,先后在沟口持续开展以降水、蒸发和坡面径流泥沙、主沟道水沙动态为主要内容的水土保持监测工作,积累了丰富的监测数据资料。但在流域中游支毛沟无较为完善的水土保持监测站点,本次结合流域治理,在浚谷小流域左岸支沟沟坡和沟滩空地分别建设径流观测小区2处,在主沟道沟口和中游左岸支沟沟口设置2处巴歇尔量水槽,动态监测小流域水沙变化特点和水土保持措施水沙调控效能[6- 7],监测站点纳入平凉市水土流失监测网络系统中,为今后持续开展流域治理成效和专题水土保持科研提供硬件设施,使流域生态治理效能评估更加合理化、科学化。
按照因地制宜、主题突出的原则以及梁坡、沟坡、沟道三级地形地貌特点,梁坡水平梯田推广地膜覆盖、间作套种、绿色蔬菜栽培等技术,整修乡村及田间生产道路,为后续引路洪漫地、小型蓄水设施建设,发展节水灌溉农业提供条件,建设坡面梯田生态种植区,为城市居民周末休闲度假、生态采摘、劳动学习提供体验场所,并在现有梯田果园的基础上,逐步扩大果树栽培品种和面积,推广纸坊沟坝地葡萄、苹果、桃等果树栽培管理经验,提高水平梯田产出效益;沟坡采用水平阶、鱼鳞坑整地栽植常绿景观乔灌木,与现状散生的刺槐、杨树、柳树、杏树等落叶阔叶林进行点状或片状混交,构建沟坡生态修复区;沟道上游修建浆砌石谷坊和土谷坊,完善排水消能设施,上游沟道比降较大地段建设柳谷坊群,在主沟道和支沟左岸修建土质排水渠,将上游沟道来水有序导入沟口纸坊沟主沟道,在土质排水渠与疏林地“S”型浅滩式景观水渠相接处设置分水口,分流沟道长流水进入滩地景观水渠,形成“曲径通幽、花桥流水、林间清流”的旅游观光环境,建设沟道小型蓄排水工程区;中下游沟道建设“S”型浅滩式景观水渠,并分级布设不同结构形式的小桥涵、跌水9处,水渠一侧随地形建设人行生态步道368m,沟口以废弃土石堆积夯填直径5~19m的三级圆形土台1处,划片分区栽植紫叶矮樱、小叶黄杨、卫茅等小灌木,并以小灌木组合造字,形成沟滩生态旅游观光休闲区。
在开展流域生态治理的同时,充分利用纸坊沟流域已有科研设施,创新措施布局和生态建设理念,将科研设施、科研基地建设与流域景观建设相结合,引种栽培欧李、食叶草、构树、刺五加、楤木等高效水土保持林草,建设课题试验小区24处,进行不同地形部位、不同地类林草生长情况、土壤水分变化动态等试验研究;根据地形条件和《水土保持监测技术》[8]要求,在支沟沟坡设置2处30°标准径流观测小区,种植食叶草、紫花苜蓿进行对比试验观测,在临近的沟滩地设置2处5°标准径流小区,开展水土流失情况对比观测试验,为后续流域水土保持率核定、小流域碳汇能力建设、流域治理水沙调控成效评价提供依据,同时,分析探索水土保持生态科技、旅游休闲观光型小流域建设模式和途径。
基于水土保持生态系统治理理念和措施有序布局,借鉴平凉市周边地区旅游观光型流域建设经验[9],充分发挥水土保持专业技术优势,将试验示范基地建设与流域治理措施配置、水土流失特性研究结合起来,融水保科研、基地建设、流域治理、观光旅游为一体。目前,已有省、市水利水保以及科技部门先后参观、学习和交流。中国甘肃网、甘肃农民报、每日甘肃网以及平凉融媒体等以视频、通讯等方式开展宣传报道,取得了良好的社会效应,扩大了公民对水土保持在生态治理与保护中的作用再认识,使流域治理和措施布局在建设中不断完善,逐步向打造水土保持生态科技精品小流域方向迈进。在后续社会宣传推介过程中,联合县市水利水保部门和党校,将流域建设实效、水土保持科技服务流域乡村生态振兴和产业振兴的指导作用纳入市县级党校生态保护与高质量发展主题党课学习内容,同时列入市域青少年爱护环境、水土保持科普教育基地,进一步增强全社会对新发展理念下的小流域生态保护与高质量发展的理解和认识。
由于浚谷小流域土地权属为当地村民集体所有,如果各项设施管理不到位,容易遭受破坏,导致水土保持监测资料中断、景观设施难以持续发挥效益,造成国家投资受损和不良社会影响,尤其流域沟口右岸山坡为村民聚居区,生活垃圾无序堆放会造成新的人为环境污染,流域生态科技性、旅游观光性存在弱化风险,因此,应加强与乡村组织机构联系,将流域水土保持设施管理纳入当地村规民约,大力宣传流域生态建设与保护的重要意义。
浚谷小流域地处纸坊沟中游,距离平凉中心城区5km,具有良好的城郊型生态科技流域建设区位优势,应借鉴纸坊沟坝地生态农业发展经验,在水平梯田建设生态示范果园,推广主栽农作物丰产栽培技术,挖掘梯田水土资源潜力,为城区市民休闲旅游提供生态绿色食品,逐渐扩大示范面积,并将其纳入纸坊沟坝地高效生态农业科技示范园建设范围;在生产道路适地建设涝池、蓄水池等,利用地形高差自流灌溉生态农业示范园,发展水平梯田节水灌溉农业;推广引洪漫地技术,将道路汇流逐级导入附近水平梯田中,减少路面和坡面汇流造成新的水土流失;在沟道雨洪资源利用方面,充分利用沟滩地布局和沟道地形高差及其长流水,持续建设和完善流域旅游景观设施,逐步建成更为完善的城郊型生态旅游景区。
纸坊沟流域是20世纪50年代以来持续建设的具有典型代表性的水土保持科研基地,在国家水土保持生态建设的各个时期,因势利导、顺应形势发展,先后开展了“纸坊沟流域坝系建设及效益研究”“纸坊沟流域水土流失特点及水沙特性研究”等省市级科研课题,取得了多项省市级科研成果。随着新时期黄河流域生态保护与高质量发展理念的深化应用,水土保持科研和技术推广应与乡村生态振兴、产业振兴结合起来。因此,要加强水土保持科研专项资金支持,根据“绿水青山就是金山银山”理念和流域碳汇能力建设途径、流域水沙调控效应等方面开展创新性专题研究,完善水土保持监测设施,示范推广水土保持新技术、新工艺、新材料,诸如抗疏力坡面防护技术、欧李和刺五加规范化模式化栽培技术、食叶草固土减蚀与增产技术等,逐步建成新发展理念下的科研试验基地与旅游休闲观光相结合的水土保持科技小流域。
纸坊沟流域地形地貌涵盖黄土高原沟壑区、黄土丘陵沟壑区和土石山区,流域上游分水岭为六盘山系太统山脉的一部分,风景秀丽,环境优雅,是流域重要的生态修复示范区,依托浚谷小流域水土保持生态建设成果开展公民水土保持科普教育,既能增强市民亲近自然、理解水土保持、认知生态保护与高质量发展的含义,而且有利于深化人们对生态自然修复和人工生态环境建设的认识,从而更加爱护环境,理解“绿水青山就是金山银山”的含义。
浚谷水保科技与旅游观光型小流域建设是充分利用流域城郊区位条件,发挥科研单位水土保持专业技术集聚优势,创新治理思路,把水土保持科研基地建设、水土保持科技集成推广应用、生态旅游观光融为一体,是平凉市黄河流域生态保护和高质量发展进程中的积极尝试。目前,建设任务已全面完成并投入使用,在未来3~5年内将成为纸坊沟流域集水土保持科研、治理技术成果展示与科普教育、坝地生态农业建设与生态清洁示范、高效水土保持植物展示与旅游观光为一体的城郊型生态科技示范流域[10- 11]。