鄭淋峰,任春坪,羅 彬,黃 田,鄭勇軍

(1.四川省環(huán)境政策研究與規(guī)劃院，成都 610041；2.西南科技大學環(huán)境與資源學院，四川 綿陽 621010)

引 言

據(jù)住建部2016年統(tǒng)計，我國農(nóng)村僅22 %的生活污水得到處理，遠低于城市水平。農(nóng)村生活污水不同于城市，具有“分散廣，粗排放”特點，西南地區(qū)發(fā)展較為落后，同時具有地貌差異大，農(nóng)村生活污水問題更為突出[1]。2020年，為貫徹落實中央農(nóng)村工作領導小組辦公室等九部門印發(fā)的《關于推進農(nóng)村生活污水治理的指導意見》，四川省為進一步推動全省農(nóng)村生活污水治理，改善農(nóng)村人居環(huán)境，印發(fā)了《四川省農(nóng)村生活污水治理三年推進方案》，方案明確要求到2020、2021和2022年底，全省行政村生活污水有效治理率目標為50%、60%、65%。

目前，農(nóng)村污水治理技術和方式已有不少的研究成果，有自然處理、生物處理、以及多工藝組合處理技術[2]。董貝[3]等人在研究中發(fā)現(xiàn)，人工濕地對農(nóng)村污水處理中有機物的去除率高達66% ～ 99%。秦潔[4]等人研究土壤滲濾對農(nóng)村生活污水中的磷的去除率高達60%。農(nóng)村污水的治理技術較為成熟，已經(jīng)開展一系列整治工程[5]，如水源地整治、廁所革命、庭院綠化、基礎設施建設等，但治理效果依舊不理想[6]，其主要原因之一就是對治理規(guī)劃不成體系，出現(xiàn)各自為政、工作冗余、進度不合理、唯指標論等問題[7]。本文以自貢市沿灘區(qū)農(nóng)村污水治理規(guī)劃為例，結(jié)合地區(qū)實際情況，完成農(nóng)村生活污水治理目標，同時最大限度保護環(huán)境，協(xié)助流域生態(tài)改善。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

沿灘區(qū)位屬四川盆地南部，沱江一級支流釜溪河下游，地處自貢市南郊，介于北緯29°23′19″～29°67′53″、東經(jīng)104°40′42″～105°58′0″之間，東、南與富順縣交界，西與自流井區(qū)和宜賓縣毗鄰，北與大安區(qū)接壤，轄區(qū)面積468 km2。屬緩坡低丘、緩坡中丘地貌類型，其中，絕大部分地區(qū)屬淺丘地帶，無成型山脈，宜耕面積大。地形特點是西北高，東南低，溪溝多，山丘廣布，平壩狹小，受川東南平行裕皺余脈分隔，屬盆中丘陵區(qū)，地勢由西北向東南傾斜。境內(nèi)地貌類型以低、中丘為主，地表坡度以三、四級為主，境內(nèi)海拔250～450 m[8](見圖1)。

圖1 沿灘區(qū)概況圖Fig.1 Elevation map in Yantan Distirct

1.2 數(shù)據(jù)來源

本次研究使用的主要數(shù)據(jù)有：國土地類數(shù)據(jù)，來源于“第二次全國土地調(diào)查”數(shù)據(jù)(簡稱“二調(diào)”數(shù)據(jù))，主要用于獲取農(nóng)村居民點以及制作縣(區(qū))-鄉(xiāng)(鎮(zhèn))-村三個級別的配套行政邊界；農(nóng)村人口數(shù)據(jù)，來源于《統(tǒng)計年鑒》或其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)，主要用于估算各居民點戶數(shù)、人口；數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，簡稱DEM)，來源于遙感影像數(shù)據(jù)，主要用于檢驗聚居區(qū)劃定結(jié)果，其主要數(shù)據(jù)見表1。

表1 基礎數(shù)據(jù)Tab.1 Basic data sheet

將土地類型數(shù)據(jù)在Arcgis 10.1上提取得到配套的縣-鎮(zhèn)-村邊界數(shù)據(jù)，以及農(nóng)村居民點的分布數(shù)據(jù)，圖2是根據(jù)“二調(diào)”數(shù)據(jù)所處理后得到的初步成果。

圖2 數(shù)據(jù)初步處理成果圖Fig.2 Figure of preliminary data processing results

1.3 技術方法

主要收集國土地類數(shù)據(jù)、農(nóng)村人口數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)，對國土地類數(shù)據(jù)進行處理獲取配套的縣-鎮(zhèn)-村行政邊界和農(nóng)村居民點分布，并結(jié)合地形地貌，居民點與農(nóng)村人口相耦合，構(gòu)建出劃定環(huán)境敏感區(qū)、農(nóng)村聚居區(qū)的方法，技術路線見圖3。

圖3 技術路線圖Fig.3 Technology Roadmap

1.3.1 環(huán)境敏感區(qū)劃定

經(jīng)實地調(diào)研，沿灘區(qū)主要有5個飲用水水源保護區(qū)，分別是碾子灘水源地，舒灘河水源地，金銀橋水庫，高灘水庫，解放堰水庫；釜溪河為沿灘區(qū)主要河流，以及部分沱江干流。根據(jù)飲用水源保護區(qū)、重要河流為依據(jù)，劃定環(huán)境敏感區(qū)村莊。劃定飲用水源保護區(qū)村莊的依據(jù)為飲用水源地一級、二級保護區(qū)范圍內(nèi)所覆蓋的村，如圖4所示。重要流域敏感村莊劃定依據(jù)當?shù)貙Ω拥谋Ｗo要求，將釜溪河流經(jīng)的主要村莊劃定為環(huán)境敏感區(qū)村莊。

圖4 飲用水源環(huán)境敏感區(qū)Fig.4 Sensitive area of drinking water source environment

1.3.2 農(nóng)村聚居區(qū)識別

農(nóng)村居民點，是指除城市、建制鎮(zhèn)以外的所有居民點[9]，是農(nóng)民為了生產(chǎn)和生活而定居場所。農(nóng)村聚居區(qū)，是多個居民點經(jīng)過自然行程或者統(tǒng)一規(guī)劃，組建成農(nóng)民生產(chǎn)生活共同體，形成農(nóng)村新的居住模式、服務管理模式和產(chǎn)業(yè)格局[10]。

農(nóng)村聚居區(qū)戶數(shù)的定義沒有明確規(guī)定。住建部門要求：“對住戶在20戶以上的聚居點進行科學合理的規(guī)劃”。生態(tài)環(huán)境部門在農(nóng)村污水處置中要求：“優(yōu)先安排15戶以上的農(nóng)村居民聚居點污水處理設施建設”[11]。此次的聚居區(qū)劃分主要用于服務“自貢市農(nóng)村生活污水治理專項規(guī)劃”。所以，可以根據(jù)實際需求定義一定戶數(shù)的聚居區(qū)。

1.3.2.1 首先對破碎且相連接的居民點圖斑進行合并，并將對每一個圖斑賦予行政村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、區(qū)縣等基礎屬性。以沿灘區(qū)劉山鄉(xiāng)紅光村為例，圖5為基礎數(shù)據(jù)處理前后對比圖。

圖5 基礎數(shù)據(jù)處理前后對比圖Fig.5 Comparison of basic data before and after processing

1.3.2.2 結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進而可以計算出每個居民點圖斑的戶數(shù)。計算結(jié)果(部分)展示如圖6。

圖6 居民點戶數(shù)估算(黃市鎮(zhèn)金星村)Fig.6 Estimation of the number of residential houses

1.3.2.3 根據(jù)上述的聚居區(qū)劃定方法，在GIS中，定量化實現(xiàn)該體系。提取其中大于15戶的圖斑，根據(jù)沿灘區(qū)的地形地貌，確定距離50m內(nèi)的居民點納入同一個聚居區(qū)，對于同行政村的兩個聚居區(qū)也在50m范圍內(nèi)，同樣合并為一個聚居區(qū)，再次計算納入聚居區(qū)內(nèi)的戶數(shù)的總戶數(shù)。考慮戶數(shù)和距離同時滿足的基礎之上，則實現(xiàn)聚居區(qū)的劃定,以衛(wèi)坪鎮(zhèn)卷子村為例，如圖7所示。

圖7 衛(wèi)坪鎮(zhèn)卷子村農(nóng)村聚居區(qū)識別圖Fig.7 Identification map of rural settlements in Juanzi

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)境敏感區(qū)村莊劃結(jié)果

根據(jù)實地調(diào)查的飲用水源保護區(qū)、釜溪河、沱江沿岸涉及的村莊劃定為環(huán)境敏感區(qū)村莊，對于劃入環(huán)境敏感區(qū)的村莊實施優(yōu)先推進、重點整治，達到完成《規(guī)劃》推進的目標同時，助力沿灘區(qū)飲用水安全與重點流域保護。劃定飲用水水源地保護區(qū)村莊如圖8所示。

圖8 環(huán)境敏感區(qū)村莊Fig.8 Villages in environmentally sensitive areas

沿灘區(qū)有110個行政村，根據(jù)環(huán)境敏感區(qū)，劃定位于環(huán)境敏感區(qū)的村莊有48個，其中飲用水保護區(qū)村莊有19個，涉及釜溪河沿岸的村莊有26個，沱江沿岸的村莊有3個，其余村莊劃定為一般區(qū)域。環(huán)境敏感區(qū)村莊統(tǒng)計如表2所示。

2.2 農(nóng)村聚居區(qū)識別結(jié)果

結(jié)合沿灘地區(qū)的經(jīng)濟條件、已經(jīng)開展的農(nóng)村污水治理，和未來的推進計劃，充分考慮沿灘的農(nóng)村污水治理方向。在實地調(diào)研和地方生態(tài)環(huán)境局對接過后發(fā)現(xiàn)，目前沿灘地區(qū)實際狀況不能滿足15戶以上的聚居區(qū)上集中污水處理設施，所以優(yōu)先考慮對30戶以上的聚居區(qū)進行集中處理。有效識別出位于沿灘城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)劃納管之外的30戶以上的農(nóng)村聚居區(qū)，共有74個，估算出總納入有4 694戶，18 778人，占全區(qū)總?cè)丝诘?.57%，聚居區(qū)分布如圖9所示。其中20個聚居區(qū)在納管規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)，如圖10所示。去除納管規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)的20個聚居區(qū)后，剩下的54個聚居區(qū)有3 422戶，13 690人，如表3所示。

表2 環(huán)境敏感區(qū)涉及村莊統(tǒng)計Tab.2 Statistics of village in Environmentally sensitive areas

表3 規(guī)劃污水處理設施的農(nóng)村聚居區(qū)Tab.3 Rural areas where sewage treatment facilities are planned

圖9 沿灘區(qū)聚居區(qū)分布圖Fig.9 Settlement area distribution in Yantan district

傳統(tǒng)聚居區(qū)識別多通過調(diào)研來進行統(tǒng)計。該方法能夠精確的確定某個聚居區(qū)以及聚居區(qū)的人口，戶數(shù)等情況，但具有調(diào)研費時費力、耗時長、調(diào)研尺度不統(tǒng)一等缺點。也有學者通過定量遙感的方法來高效識別聚居區(qū)[12]，該方法能有效識別較大范圍的城市，場鎮(zhèn)聚居區(qū)，但是在植被覆蓋度高、地形復雜的西南山地農(nóng)村地區(qū)適用性不高。本文中的識別方法基于國土數(shù)據(jù)，有效解決調(diào)研統(tǒng)計與定量遙感的問題，具有簡單、高效、可操作性強、便于統(tǒng)計等特點，還能根據(jù)衛(wèi)星影像進行有效的驗證，如圖11所示。

圖10 沿灘區(qū)城鎮(zhèn)污水納管分布圖Fig.10 Distribution map of urban sewage pipe in Yantan district

在農(nóng)村聚居區(qū)劃定中的中主要受限于數(shù)據(jù)，本次使用“二調(diào)”數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)生產(chǎn)年份相對較老(2010年完成)，與現(xiàn)在實際情況有較大出入。隨著“三調(diào)”數(shù)據(jù)、天地圖數(shù)據(jù)的逐漸應用，更精確農(nóng)村居民點分布狀態(tài)，聚居區(qū)劃定精度還能夠進一步提升。

圖11 聚居區(qū)識別結(jié)果與遙感影像對比Fig.11 Comparison of settlement identification results with remote sensing images

2.3 農(nóng)村污水治理體系

根據(jù)沿灘區(qū)地形條件、人口分布、經(jīng)濟發(fā)展水平、敏感水體及飲用水源地分布等特征，將沿灘區(qū)境內(nèi)的村莊按照城郊融合區(qū)、環(huán)境敏感區(qū)(飲用水源地保護區(qū)、釜溪河沿岸區(qū)、沱江沿岸區(qū))、一般區(qū)域進行劃分。堅持近期和遠期相結(jié)合，以“資源化利用，環(huán)境敏感區(qū)優(yōu)先推進，聚居區(qū)重點治理”的要求逐步推進實施，將規(guī)劃建城區(qū)范圍內(nèi)的村莊采用納管處理，其余地區(qū)按照30戶的界限劃分聚居區(qū)，環(huán)境敏感區(qū)的聚居區(qū)采取建設污水處理設施方式進行處理，其余區(qū)域的村莊結(jié)合農(nóng)村廁所改造，生活污水采用資源化利用進行消納。治理體系如圖12所示。

圖12 農(nóng)村生活污水治理體系Fig.12 Rural domestic sewage treatment system

2.3.1 資源化利用

適用于周邊有林地及農(nóng)田的村莊。生活污水經(jīng)過三格式化糞池簡單處理后用于林地消納、農(nóng)作物施肥、果蔬種植、庭院綠化等[13]。在沿灘區(qū)的農(nóng)村污水治理體系中，針對在規(guī)劃納管之外且30戶以下的散戶盡可能考慮地形地貌，周邊植被、農(nóng)田等條件，結(jié)合農(nóng)村改廁將生活污水進行資源化利用。

資源化利用需要進一步研究：一是農(nóng)田利用具有一定的非持續(xù)性和季節(jié)性，污水的排放具有持續(xù)性，所以在實際操作中需要建設一定的儲存污水措施進行配套；二是不同土地的污水容納上限是一定的[14]，對所納污水量的要求也不一樣，需要進一步科學計算不同土地利用類型的最大消納污水量。防止在資源化利用過程中造成土壤、地下水的二次污染。

2.3.2 聚居區(qū)治理

對于人口相對積聚，污水排放量較大的區(qū)域。規(guī)劃中確定30戶以上的聚居區(qū)才進行建立污水處理設施或者進行轉(zhuǎn)運，集中式污水處理設施主體工藝可采用：A2/O、厭氧+生物接觸氧化、SBR、AO+人工濕地。

2.3.3 規(guī)劃納管

適用于縣城、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))污水處理設施周邊且具備納管條件的村莊，通過鋪設管網(wǎng)，將污水統(tǒng)一收集到縣城、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))污水處理設施進行處理。城鎮(zhèn)化范圍主要根據(jù)《自貢市沿灘區(qū)域鄉(xiāng)村建設規(guī)劃(2018-2030)》，城鎮(zhèn)管網(wǎng)建設也是同步進行，所以根據(jù)沿灘區(qū)各場鎮(zhèn)建設總體鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃圖來確定各鄉(xiāng)鎮(zhèn)能夠納管所覆蓋的范圍，將規(guī)劃建城區(qū)范圍內(nèi)的村莊生活污水采用納管方式進行處理。

3 結(jié) 論

本文基于GIS、RS技術，以沿灘區(qū)為實例，研究農(nóng)村生活污水治理規(guī)劃體系，并得到以下結(jié)論：

3.1 結(jié)合行政村邊界和重點環(huán)境保護邊界，劃定環(huán)境敏感村。沿灘區(qū)19個村為水源地保護、26個村為釜溪河保護、3個村為沱江保護，對環(huán)境敏感村進行優(yōu)先治理。

3.2 從居民點的分布狀態(tài)，建立高精度的農(nóng)村居民聚區(qū)識別方法。識別出沿灘區(qū)30戶以上的農(nóng)村聚居區(qū)74個，估算出總納入有4 694戶，18 778人，占全區(qū)總?cè)丝诘?.57 %。

3.3 構(gòu)建出農(nóng)村生活污水治理規(guī)劃體系。通過“聚居區(qū)空間識別-現(xiàn)狀調(diào)研分析-治理模式選擇”三步，實現(xiàn)對農(nóng)村生活污水因地制宜、因人制宜、因財制宜、因時制宜的精準治理。

3.4 提出針對西南地區(qū)的農(nóng)村污水治理策略。以“環(huán)境敏感區(qū)優(yōu)先推進，聚居區(qū)重點治理”的要求，堅持“資源化利用優(yōu)先，集中處理為輔”的原則，分區(qū)分類推進農(nóng)村生活污水治理。