四九河生态清洁小流域修复及治理对策研究.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER312第 39 卷第 8 期0 引言四九河生态清洁小流域属于潭江流域，大部分区域地形平坦，雨水充沛，受台风及潮汐影响明显，水土流失现象较普遍，多以轻度为主，影响当地经济社会发展。局部岸坡存在淘刷甚至崩塌隐患，水质、水环境问题仍较为突出，村容村貌及人居环境有待进一步改善1-3。工程建设将治坡与治沟相结合，治理流域内水土流失，同时进行河道清洁、清淤、护岸、岸坡绿化，打造清洁河道，并结合群众生产生活需求，完善流域排水体系，改善群众取水条件，形成生态良好、生产发展、生活富裕的安全、生态、和谐的生态清洁小流域，实施该工程尤为必要和迫切4-7。1 项目区域概况1.1 自然条件四九河小流域位于开平市中部，距市区 9 km，流域范围以四九河干流为核心，兼顾上下游及周边人口及农田集中的支流范围，总流域面积 73.90 km2，共涉及约 3.2104人。四九河干流全长 11.39 km，集雨面积为 19.83 km2（不含大沙河水库主干渠以上集雨面积），比降 0.54。流域位于珠江三角洲恩开盆地内，主要为冲积台地，兼有少量低山丘陵，境内地势平坦、低洼、开阔，西侧以低山丘陵地貌为主，中部以农田鱼四九河生态清洁小流域修复及治理对策研究劳沈回（开平市镇海水库，广东 开平 529300）摘要：近年来，四九河流域存在较为严重的水土流失现象，开展生态修复和治理显得尤为重要。本次研究通过分区治理的方式对区域开展河道治理和水土流失修复工程，采用设计截排水沟等工程措施和植物措施相结合的方式，并进行人工湿地系统典型的设计。实践证明此次工程取得了良好的社会效益、生态效益和经济效益，更好地保障和推动流域内经济社会的可持续发展。关键词：水土流失；小流域修复；河道整治；治理对策中图分类号：TV861文献标识码：A文章编号：1006-3951(2023)08-0312-05DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2023.08.075Research on the Restoration and Control Countermeasures of Sijiuhe Ecological Clean Small WatershedLAO Shen-hui(Zhenhai Reservoir of Kaiping City,Kaiping 529300,China)Abstract:In recent years,there has been a serious phenomenon of soil erosion in the Sijiu River Basin,and it is particularly important to carry out ecological restoration and governance.In this study,river course control and water and soil loss restoration projects are carried out in the region by means of zonal control,engineering measures such as design of intercepting and drainage ditches are combined with vegetation measures,and typical design of Constructed wetland system is carried out.Practice has proven that this project has achieved good social,ecological,and economic benefits,better safeguarding and promoting the sustainable development of the economy and society within the basin.Key words:soil erosion;small watershed restoration;river regulation;control countermeasure收稿日期：2023-02-20作者简介：劳沈回（1985-），男，广东开平人，工程师，主要从事生态清洁治理工作。*劳沈回 四九河生态清洁小流域修复及治理对策研究313塘等为主，为平原盆地地貌，地势整体呈现北高南低，东西高中部低的趋势。流域范围内最高海拔约 223.8 m；最低海拔约 1.50 m。治理河段两岸植被较发育，主要为水葫芦、杂草、桉树林、果木、耕地、菜地等。开平属亚热带海洋性季风气候，常年温和湿润，雨量充沛，日照时间长，受台风、暴雨等自然灾害袭击较多。多年平均温度 22.3，最高温度 39.4，最低温度 1；地区雨量丰沛，但时空分布不均匀且年际变化大，汛期（5-9 月）降雨量占全年的 70.5%；夏季盛吹东南季风，冬季则以东北季风为主；区内主要自然灾害为洪涝灾害、台风等。1.2 地质构造根据相关项目地质勘察成果可知，治理河段河岸浅表为人工素填土，呈松散状，密实度较低；大多为天然岸坡，下部土层部分为粉质黏土，呈可塑状，部分为粉土。主要不良地质条件为淤泥，普遍分布于河床及周边，尤其是鱼塘段，深度约 2 5 m，工程力学性质较差，地基普遍存在变形稳定问题，容易产生大的沉降和不均匀沉降，对建筑物的抗滑稳定不利。1.3 水土流失现状项目所在地塘口镇地处珠江三角洲恩开盆地内，区内主要为冲积台地，兼有少量低山丘陵，经调查统计，流域内水土流失以轻度为主，侵蚀类型以水力侵蚀为主，强度及剧烈侵蚀主要为砍伐、局部滑塌等裸露山体、村庄基建及部分果园农业开垦等，轻度微度侵蚀主要存在于疏幼林地、桉树林种植、农田耕地等区域。流域河沟普遍存在泥沙淤积，水葫芦等植物侵占河道，影响环境及生态旅游产业的发展，急需整治。2 治理对策研究2.1 分区治理为全面针对性对小流域进行综合治理，此次将四九河小流域治理分为生态自然修复区、综合治理区、河道周边整治区共 3 个区。1）生态自然修复区。生态自然修复区主要位于流域中上游，现状植被覆盖总体较好，桉树林种植普遍，部分区域存在开垦园地、修路和退化林地，水土流失主要为面蚀，以轻度为主，水土流失强度较轻，危害较小，通过减少人畜破坏，辅以林草措施，生态可以得到自然修复。2）综合治理区。综合治理区主要位于裸露山体、流域中下部和村庄农田及水系周边，除部分植被良好区域水土流失相对轻微外，裸露山体及田间水土流失是内源污染及沟道淤积的主要来源之一；村庄垃圾集中收集防护不够完善，垃圾丢弃散落，形成面源污染；污水直排河道，造成水域污染；项目区周边取水、亲水条件较差，自然及人居环境有待提升。除植被良好区域采取封禁治理外，拟进行人工治理恢复生态环境和建设宜居环境。3）河道周边整治区。沟（河）道周边整治区位于人口及村庄密集的干、支流河段。局部沟道淤积严重、水葫芦等植物遍布，水体交换及自净能力较弱，水环境质量有待改善；部分沟道存在垃圾，污染环境，影响景观；沟道周边耕地、园地田间交通简陋、缺乏，群众亲水、取水及生产生活不便。该区需治理沟道长约 15.56 km，采取清淤疏浚、生态护岸、设亲水绿道、营造亲水生态景观节点、岸坡绿化美化等措施进行综合治理。2.2 河道整治治理重点是小流域范围内人口及村庄密集的干、支流河段，具体包括四九河干流段、卫星支流河口段、龙岗支流河口段，总长度为 15.56 km。2.2.1 施工导流标准根据工程的规模，按照 SL 303-2004水利水电工程施工组织设计规范、DL/T 5114-2000水利水电工程施工导流设计导则的规定，临时性挡水建筑物按最高级别确定为 5 级，根据工程的特点及工程施工进度安排，导流设计洪水标准采用枯水期（11 月4 月）5 年一遇洪水（P=20%）。2.2.2 施工期暴雨根据塘口镇暴雨、洪水特性及分布规律，并参考以往工程经验，结合施工安排并经对比分析，确定工程施工洪水分期为 11 月次年 4 月。参考附近已有设计成果，统计大沙河水库管理处雨量站历年施工期最大日降雨量资料，经计算得出施工期最大日降雨量均值及变差系数，最314云南水力发电2023 年第 8 期大 24 h 雨量采用以下公式计算：H24=1.1H。其他各控制时段（10 min、1 h、6 h、72 h）采用与 24 h 相同的比例折算求得。2.2.3 分期设计洪水成果由于治理河段缺乏施工期流量资料，集雨面积小于 10 km2的断面，施工洪水均利用广东省洪峰流量经验公式进行计算。为准确计算治理河段设计洪水，拟对四九河干流段分区、分段进行设计洪水分析计算。其中四九河干流段内汇入较大支流有泥海河升平支流与四九河连通河段、卫星支流、龙岗支流，拟以上述各主要支流汇入点为分段点进行分区分段计算。集水面积大于 10 km2的分区计算时，利用广东省综合单位线法和推理公式法计算施工期洪水，经过合理调整计算参数，协调比较计算，使得两种计算方法所计算的设计施工期最大洪峰流量成果值相差不超过 20%，部分有较大支流汇入或水库调蓄的治理河段按同设计洪水相同方式进行叠加洪水过程线分析比较，分期洪水结果见表 1。表 1 分期洪水成果表 m3/s河段控制断面断面计算流量流叠加流量采用流量四九河干流四九河河口断面54.21/54.21四九河广陵断面53.4743.2553.47卫星支流上游断面25.5026.5026.50龙岗支流上游断面10.24/10.24卫星支流河口断面15.84/15.84龙岗支流河口断面18.42/18.422.3 水土流失治理2.3.1 工程措施此次治理小流域位于珠江三角洲恩开盆地内，主要为冲积台地，兼有少量低山丘陵，流域内房屋及农田密集，低山丘陵总体植被茂盛，水土流失总体较轻微，但经现场调查、无人机航摄、查阅卫星图片可知，区内仍存在少量崩塌或砍伐后尚未恢复植被的裸露山体，水土流失较为明显，本次需重点治理。设计洪峰流量采用下式计算：Qp=C2H24pF0.84 （1）式中：Qp为设计洪水，m3/s；C2为随频率而异的系数，10 年一遇系数为 0.044；H24P为 24 h 设计暴雨，10 年一遇的 H24P 为 173.65 mm；F为集雨面积，km2。断面过洪流量采用明渠均匀流公式计算：Q=AR2/3I1/2/N （2）式中：N为沟渠糙率，取 0.025；A为沟渠断面面积 m2；R为水力半径，m；I为沟渠比降，取 3%。根据现场调查，截排水沟控制面积按最大裸露区面积 3 hm2汇水面积考虑，求得洪峰流量为 0.61 m3/s。截水沟典型设计图见图 1，设计频率下的最大洪峰流量计算见表 2。?图 1 截水沟典型设计图表 2 洪水分析计算表频率汇流面积/km2系数C2设计暴雨H24p/mm洪峰流量/（m3/s）10a0.050.044173.650.61根据计算结果，本工程修建截水沟 562 m。2.3.2 植物措施为防治裸露山体造成的水土流失，在砍伐等造成的裸露山体区域植“乔灌草”水保林，布设原则如下。1）适地适树，因地制宜，以获得稳定持续的林分环境，改善立地质量为目标。2）选择乡土树种，或经多年栽培，适应性较强的引进树种，提高造林成活率。3）营建复层林相，“乔灌草”相结合，充分利用营养钵，建立稳定的生态体系。4）充分发挥各种立地条件的土地生产力，以劳沈回 四九河生态清洁小流域修复及治理对策研究315获得最大的水土保持效益。2.3.3 人工湿地系统典型设计考虑选定的南和自然村及大鹏自然村人口分布、地形条件、污水可接入性以及用地等实际情况，湿地设计以 500 人污水排放控制。1）生活污水量。根据农村生活用水量卫生标准 和目前的用水条件，生活用水量按 80 L/d人计，产污系数 0.8，污水量为 64 L/d人。2）污水收集。污水收集采用管道收集，排水主管拟采用 DN 300PE 双壁波纹管，排水入户管每户接 10 m110 PVC 管。污水管道依据地形坡度铺设，坡度不小于 0.3%。在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔 40 m 设置检查井。3）格栅池。格栅池停留时间按 1 h 计算，格栅池最小容积为：2.67 m3。4）厌氧调节池。为确保厌氧发酵充分，厌氧调节池设计的水力停留按 3 h 计算，其最小容积为8 m3。5）厌氧水解池。为确保厌氧水解充分，厌氧水解池设计的水力停留按 4 h 计算，设计的水力停留时间按 7h 计算。其最小容积为 10.67 m3。6）人工湿地。为了节约用地，人工湿地采用复合垂直下行流人工湿地，在填料床表层栽种耐水、且根系发达的植物，污水经格栅池、调节池、厌氧水解池预处理后进入湿地床，以潜流方式流过滤料，污水中有机质被碎石滤料和植物根系拦截吸附过滤，被微生物与植物根营养吸收、分解，使污水获得净化。湿地的表面积设计按最大日流量水力负荷进行计算，根据人工湿地污水处理技术导则，采用设计负荷 L 0.32 m3/m2d，人工湿地床有效面积（F）计算如下：（3）3 效益分析及估算3.1 社会效益通过实施河道整治工程，采取一定的防治措施，提高防洪标准，可以有效避免或减轻造成的损失，保障人民生命财产的安全，可以改善农业生产条件，更好地保障和推动流域内经济社会的可持续发展。通过实施水土流失治理及生态保护措施，山、水、田、林、路综合治理，流域内水土流失得到有效治理；人居环境得到整治，可以有效改善流域的生态环境状况，改善农业生产条件，有利于促进流域经济社会的持续稳定发展。通过项目实施，调整流域内土地利用结构和农业生产结构，使人口、资源、环境与经济进入良性循环，促进流域人口、资源、环境和经济社会健康、和谐、可持续发展。3.2 生态效益通过水土流失治理工程实施及生态环境保护措施试点建设，构筑小流域较为完善的生态环境防护体系，基本控制水土流失，减轻环境污染，有助于充分发挥林草植被等水土保持设施控制和降解面源污染的作用。通过对河道和人居环境的综合整治，防治污水和垃圾直接入河，控制和减少污染物的排放，改善环境状况，保护水质，显著改善项目区生态环境和人居环境，而且对项目区及周边区域的生态文明建设具有显著的带动和促进作用；同时，由于水土流失情况得到根本遏制，有效改善项目区土壤物理化学性质，有利于植被恢复和野生动物繁殖。3.3 经济效益按照塘口镇及周边 2019 年人均产值计算，工程保护范围内产值约 21 973.18104元。考虑该流域内人口与工农业分布较为分散，工程建设多年平均防洪减灾率取 1%。经计算，该工程建设可实现多年平均防洪减灾效益 219.73104元。项目建截排水2.17 km，营造水土保持4.10 hm2，植草 4.10 hm2，封禁治理面积 2 539 hm2。保水指标：造林200 m3/hm2，种草400 m3/hm2，谷坊1 250 m3/座，截排水沟3.5 m3/km，封禁1 800 m3/hm2。保土指标：造林 60 m3/hm2，种草 80 m3/hm2，谷坊 280 m3/座，截排水沟 0.9 m3/km，封禁 9.8 m3/hm2。保水价格按照 0.05 元/m3折算，保土价格按照 1 元/m3折算，本项目的水土保持效益为 25.41104元。项目实施改善了生态环境，对整个流域的气316云南水力发电2023 年第 8 期候、土壤、农业生产等都具有重要的防护与调节作用，有利于进一步促进项目区经济社会发展，最终将生态环境资源转换为经济效益。估列年环保效益约 52.97104元。综上，该工程总效益为 298.11104元。4 结束语1）本次研究以四九河生态清洁小流域为例，通过分区治理的方式，对该区域开展河道治理和水土流失治理，采用工程措施和植物措施相结合的方式，并进行人工湿地系统典型设计。2）通过综合手段的治理，该工程取得良好的社会效益、生态效益和经济效益，初步计算工程总效益为 298.11104元。参考文献：1夏敦宁，葛波，陈莉莎，等.基于生态修复理念的取土场水土流失分析与治理对策研究J.中国水土保持，2021,（4）:34-36.2徐兆艳.城市河道生态治理及环境修复对策研究J.工程建设与设计，2022,（11）:140-142.3王博爽.宜昌市矿山生态环境修复治理对策与思考J.资源环境与工程，2020，34（3）:378-381.4宋易南，侯德义，赵勇胜，等.京津冀化工场地地下水污染修复治理对策研究J.环境科学研究，2020，33（6）:1345-1356.5张新利.浅谈扶风县水保生态修复治理项目区水土保持存在问题及对策J.陕西水利，2022,（1）:134-135.6王百川.中小河流的水生态修复对策研究J.黑龙江水利科技，2020，48（12）:195-197.7刘铸民.生态修复工程管理现状与存在问题、治理措施研究及对策建议J.低碳世界，2022，12（4）:196-198.